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内容大纲
本书系统介绍了增材制造技术在结构设计中的革新应用,从创新设计与技术的融合开篇,逐步展开对增材制造技术、工艺流程及标准的细致阐述,为读者奠定坚实的理论基础。随后,聚焦于增材制造结构设计的基本原则与前沿策略,如拓扑优化、免组装、仿生设计和创成式设计等,这些策略不仅挑战了传统设计的边界,更为增材制造领域注入了无限创意与可能。书中通过丰富的实例分析,将抽象的理论知识与实际设计案例紧密结合,使读者能够直观感受到增材制造技术在提升设计效率、优化产品性能方面的巨大潜力。此外,本书还特别强调了优化设计理论的重要性,并详细介绍了拓扑优化设计软件的应用,为工程师们提供了从理论到实践的全方位指导。同时,对质量控制与无损检测技术的讲解,也为保障增材制造产品的质量与可靠性提供了有力支持。
本书可作为高等教育相关专业的教材,也可供增材制造领域工程技术人员参考。 -
作者介绍
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目录
第1章 绪论
1.1 创新设计概述
1.1.1 创新设计发展
1.1.2 创新设计思想
1.1.3 创新设计理论
1.1.4 创新设计方法
1.2 增材制造技术概述
1.2.1 增材制造技术发展
1.2.2 增材制造技术理论
1.2.3 增材制造技术方法
1.2.4 增材制造技术影响
1.3 增材制造创新结构设计及应用
1.3.1 增材制造创新结构设计
1.3.2 增材制造创新结构设计应用
思考题
第2章 增材制造技术
2.1 增材制造分类
2.1.1 材料挤出(MEX)
2.1.2 立体光固化(VPP)
2.1.3 材料喷射(MJT)
2.1.4 薄材叠层(LOM)
2.1.5 粉末床熔融(PBF)
2.1.6 定向能量沉积(DED)
2.1.7 黏结剂喷射(BJT)
2.2 增材制造的一般工艺流程
2.2.1 3D建模
2.2.2 数据处理
2.2.3 设备准备
2.2.4 加工
2.2.5 后处理
思考题
第3章 增材制造结构设计指导原则
3.1 面向增材制造的设计导论
3.2 增材制造技术的能力
3.3 增材制造技术的约束因素
3.4 增材制造设计的总体思考过程
3.5 AM零件设计的一般指导原则
3.6 DfAM的经济学解析
3.6.1 机器成本分析
3.6.2 材料成本
3.6.3 后处理成本
3.6.4 受设计影响的时间因素
3.6.5 经济学案例研究:金属增材制造液压歧管
3.7 聚合物设计指南
3.7.1 材料挤出(MEX)工艺设计指南
3.7.2 聚合物粉末床熔融(PBF-LB/P)的设计
3.7.3 光固化(VPP)的设计指南
3.8 金属增材制造设计指南
3.8.1 金属粉末床熔融技术设计概述
3.8.2 激光粉末床熔合(PBF-LB/M)的设计
3.8.3 金属LPBF晶格结构设计
3.8.4 电子束粉末床熔合PBF-EB/M设计指南
思考题
第4章 增材制造创新结构设计
4.1 拓扑优化设计
4.1.1 拓扑优化设计概念
4.1.2 增材制造拓扑优化
4.1.3 几种典型的拓扑优化方法
4.1.4 考虑增材制造工艺约束的拓扑优化设计方法
4.1.5 参数优化的关键应用与策略选择
4.1.6 拓扑优化与创成式设计在增材制造中的应用(BC2AM)
4.1.7 案例研究:高价值非定常航空航天部件的优化
4.1.8 完整案例
4.2 免组装机构设计
4.2.1 免组装机构设计概念
4.2.2 免组装机构设计方法
4.2.3 案例分析:激光熔覆喷嘴设计
4.3 增材制造仿生结构设计
4.3.1 仿生结构设计概念
4.3.2 仿生结构设计流程
4.3.3 案例分析
4.4 功能梯度材料与增材制造
4.4.1 功能梯度材料(FGM)
4.4.2 功能梯度材料的分类
4.4.3 功能梯度材料的制造方法
4.4.4 功能梯度材料增材制造
4.5 创成式设计
4.5.1 起源与发展
4.5.2 GD概念及方法流程
4.5.3 案例:定制轮毂中的创成式设计
4.5.4 AI驱动的创成式增材制造结构设计
思考题
第5章 优化设计理论基础
5.1 优化设计的数学模型及建模基础
5.1.1 优化设计的基本概念
5.1.2 优化设计的数学模型
5.1.3 优化设计问题的建模基础
5.1.4 优化设计问题的基本解法
5.2 优化设计的数学基础
5.3 约束优化极值条件
5.3.1 约束优化问题的极值条件
5.3.2 库恩-塔克定律(K-T条件)
5.3.3 寻优过程的数值解法与逐步逼近策略
5.3.4 一维搜索法
5.4 无约束问题的优化方法
5.4.1 梯度法——最速下降法
5.4.2 牛顿法
5.4.3 改进牛顿法
5.5 现代优化算法与增材制造
5.5.1 常见现代算法简介
5.5.2 现代优化算法在增材制造领域的应用
5.5.3 深度学习助力增材制造梯度力学超材料逆向设计
思考题
第6章 增材制造优化软件介绍
6.1 增材制造优化设计软件
6.2 Inspire软件介绍
6.2.1 拓扑优化设计的一般工作流程
6.2.2 Inspire软件设计流程
6.2.3 Inspire功能介绍
6.2.4 菜单栏和工具栏
6.3 Inspire实例:汽车刹车踏板的拓扑结构优化
思考题
第7章 增材制造结构的无损检测评价
7.1 无损检测技术概述
7.2 增材制造与无损检测
7.2.1 增材制造零件的典型缺陷
7.2.2 增材制造带来的无损检测挑战
7.2.3 面向增材制造的无损检测方法
7.2.4 无损检测方法的适用性与局限性
7.3 增材制造的合格性检定
7.3.1 增材制造的无损检测标准
7.3.2 增材制造的过程后检测
7.3.3 增材制造的过程中监测
思考题
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