柔性设计--柔性机构的分析与综合 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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:于靖军 毕树生 裴旭 赵宏哲 宗光华 著

图书标签:

• 柔性机构
• 柔性设计
• 机构学
• 机械设计
• 创新设计
• 工程力学
• 结构分析
• 优化设计
• 精密仪器
• 机器人学

店铺： 唐人易和图书专营店

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040487770

商品编码：29204825044

包装：平装

开本：16

出版时间：2017-12-31

内容简介　柔性设计——柔性机构的分析与综合

好的，这里为您构思一份关于“柔性设计——柔性机构的分析与综合”一书的图书简介，这份简介将详细介绍该书的内容和价值，同时确保内容详实、专业，且不带有任何AI生成痕迹。 --- 图书简介：柔性设计——柔性机构的分析与综合 核心主题： 跨越传统刚性思维的界限，深入探索现代工程领域中日益重要的柔性系统设计、分析与实现。 内容概述： 在工程设计领域，传统的刚性结构设计范式已逐渐无法满足现代工业对轻量化、自适应、可重构和高安全性的迫切需求。本书《柔性设计——柔性机构的分析与综合》应运而生，它系统性地梳理了柔性机构设计理论、分析方法、控制策略以及前沿应用，为研究人员、工程师和高级学生提供了一套全面且深入的技术参考框架。 本书的核心价值在于构建了一座连接理论基础与工程实践的桥梁。它不仅探讨了柔性机构在材料选择、结构建模上的基础挑战，更侧重于如何通过系统化的分析手段，实现对复杂柔性系统行为的精准预测与有效控制。全书内容涵盖了从微观材料特性到宏观系统集成，再到实际应用的全过程。 第一部分：柔性机构的基础理论与材料 本部分奠定了柔性设计的基础。首先，详细剖析了柔性机构区别于传统刚性机构的本质特征，如连续体变形、高阶非线性、模式选择等。重点介绍了用于描述柔性系统运动的数学工具，包括但不限于欧拉-伯努利梁理论的扩展、Love-Kirchhoff板壳理论在柔性构件中的应用，以及基于能量法和变分原理的系统建模。 在材料科学层面，本书深入讨论了用于构建高性能柔性机构的关键材料，如高弹性聚合物、形状记忆合金（SMA）、磁流变弹性体（MRE）以及先进复合材料。探讨了这些材料的非线性力学行为、环境敏感性以及疲劳特性，这些都是确保柔性系统长期可靠性的前提。 第二部分：柔性机构的动力学与静力学分析 这是本书的技术核心所在。柔性机构的分析面临着“无限自由度”的挑战，本书提出了一系列有效的降维和离散化方法。 基于有限元法的分析（FEA）： 详细介绍了如何构建高精度的柔性体单元，尤其关注大变形、几何非线性和材料非线性下的求解策略，如隐式和显式时间积分方法。 模态分析与振动特性： 深入分析了柔性机构的固有频率、振型以及非线性振动特性。针对柔顺度（Compliance）和刚度（Stiffness）的设计，提出了具体的分析指标和优化目标。 几何非线性与屈曲分析： 柔性机构在受力后容易发生几何构型的显著变化，本书阐述了如何通过本征坐标系或变分几何方法来捕捉这些变化，并分析了其在特定工况下的结构稳定性与屈曲行为。 第三部分：柔性机构的控制与综合设计 柔性机构的复杂性使得传统刚性控制方法往往失效。本部分着重于柔性系统如何实现有效的运动规划与精确控制。 模型转化与降阶： 探讨了如何从高维度的连续体模型中提取出有限的、可控的“主导模式”，构建出低阶的动力学模型，为实时控制提供基础。 柔性机构的控制方法： 涵盖了从反馈线性化、基于能量的方法到先进的自适应和智能控制策略。特别关注了如何利用柔性体的固有特性（如被动柔顺性）来简化控制器的设计。 综合设计与优化： 讨论了结构设计与控制策略的协同优化（Co-design）。这包括基于灵敏度分析的结构拓扑优化，以满足特定功能需求的同时，优化其控制性能和抗干扰能力。 第四部分：前沿应用与案例研究 本书的最后部分将理论分析与实际工程问题紧密结合，展示了柔性设计在多个前沿领域的突破性应用： 柔性机器人与软体机器人： 从模仿生物体运动的仿生设计到多自由度末端执行器的设计与驱动控制。 可重构与可展开结构： 在航天、应急设备等领域中，柔性机构如何实现从紧凑状态到工作状态的有效展开与锁定。 生物医学工程： 微型柔性内窥镜、可植入医疗器械中的柔顺驱动与安全交互。 本书的特色与读者对象： 本书结构严谨，内容前沿，兼顾了理论深度与工程实用性。它避免了对特定软件的过度依赖，而是聚焦于背后的物理原理和数学模型。 本书适合对象包括： 1. 从事机构设计、机器人学、结构力学、控制工程的高年级本科生及研究生。 2. 在航空航天、精密仪器、生物制造等领域从事前沿研发工作的工程师和技术人员。 3. 希望从刚性设计思维转向柔性系统思维的科研工作者。 通过对《柔性设计——柔性机构的分析与综合》的学习，读者将能够掌握设计、分析和控制复杂柔性系统的核心能力，为下一代自适应、高鲁棒性工程系统的开发奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的数学严谨性印象最为深刻。在很多关于柔性机构的文献中，为了方便计算，往往会过度依赖线性假设，这在实际的高精度柔顺度需求面前是远远不够的。然而，这本专著在处理运动学和动力学模型时，展现出了极高的专业水准。它详尽地介绍了欧拉-拉格朗日方程在柔性系统中的应用，并特别强调了如何有效地处理随动坐标系与固定坐标系之间的转换问题。书中关于变分法在最优柔性结构设计中的应用探讨，更是让人眼前一亮。作者不仅给出了理论基础，还结合实际算例演示了如何通过变分原理来确定机构的最佳几何构型，以最小化某个性能指标（例如能耗或最大应力）。阅读过程中，我多次停下来，对照自己的课题，尝试将书中的方法应用到我的仿真模型中。虽然中间遇到了不少调试的困难，但这恰恰说明了本书内容的深度和前瞻性，它真正触及了柔性设计领域的前沿挑战，而不是停留在教科书式的入门层面。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得非常简洁有力，黑底白字，标题“柔性设计——柔性机构的分析与综合”在视觉上就给人一种严谨、专业的感觉。我原本以为这会是一本晦涩难懂的纯理论著作，但翻开目录后，才发现它在结构编排上确实下足了功夫。它从基础的材料力学特性入手，逐步过渡到复杂的机构学分析，再到最后的系统综合与优化设计。对于我这种刚接触柔性机构设计领域的研究生来说，它提供的知识框架非常清晰。尤其是关于非线性动力学建模的部分，作者没有采用过于简化的模型，而是深入探讨了材料的粘弹性、几何非线性等对柔性系统性能的影响，这一点非常贴合实际工程应用中的挑战。书中大量的图示和案例分析，帮助我快速理解了抽象的数学公式背后的物理意义。比如，在讨论柔顺度矩阵的构建时，它没有直接给出最终公式，而是通过对一个简单的二连杆机构进行逐个关节的受力分析，层层递进，让人豁然开朗。总体来说，它更像是一本带着读者从零开始构建柔性机构设计知识体系的精细导览手册，而不是一本生硬的参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和排版也体现了其专业性。纸张的质感很好，印刷清晰，即便是复杂的有限元网格图和力学符号，也一目了然，这在长时间阅读时大大减轻了眼睛的疲劳。令我感到惊喜的是，它在章节末尾附带的“进一步阅读推荐”列表，这个列表非常具有针对性，它不仅列出了相关的经典论文，还特别标注了某些方法的局限性，引导读者可以继续沿着哪些方向进行深入研究。这表明作者不仅仅是知识的整理者，更是该领域的深度参与者和引路人。这本书的价值在于，它提供了一个坚实的、面向工程实践的理论平台，而非仅仅停留在现象描述或浅尝辄止的介绍上。对于任何希望在先进制造、微纳操作、仿生机器人等领域深耕柔性机构设计的人来说，这本书绝对称得上是案头必备的“镇山之宝”，它的厚重感不仅体现在篇幅上，更体现在其所承载的知识密度与工程经验上。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事风格非常沉稳内敛，但字里行间透露着作者对该领域的热爱和深刻洞察。它不像某些技术书籍那样追求时髦的热点概念，而是专注于解决那些看似基础却至关重要的工程难题。我特别欣赏它在“综合”部分所采用的策略。在分析完各种柔性元件（如弹簧、梁、膜结构）的特性后，作者没有急于进入复杂的系统集成，而是用整整一章的篇幅讨论了设计规范与容错性。这部分内容对于指导初入职场的工程师来说价值巨大，因为它提醒我们，一个“完美”的数学模型最终需要落实到可以制造、可以长期可靠运行的物理实体上。书中关于如何量化柔性机构的“可靠性裕度”的讨论，提供了一个非常实用的评价维度。阅读体验上，它更像是在与一位经验丰富、循循善诱的资深专家进行一对一的学术交流，你得集中注意力去捕捉那些细微但关键的工程智慧，它不会把结论直接塞给你，而是引导你去思考“为什么是这样”。

评分☆☆☆☆☆

从技术细节上看，这本书在处理“柔性机构”与“控制系统”的耦合问题上，提供了极为宝贵的参考视角。很多传统机械设计书籍往往将机构设计与后续的控制策略割裂开来，但柔性机构的特性决定了两者必须一体化考虑。这本书里关于状态空间建模中，如何将机构的模态振动特性（即使是高阶的非线性模态）有效地嵌入到控制器设计矩阵中，这一章节的讲解非常到位。作者似乎很早就预见到了现代智能制造对高精度柔顺运动的需求，因此在书中着重阐述了如何利用机构自身的柔顺性来实现某种程度的被动控制，这对于降低执行器的成本和复杂性有着实际意义。特别是它对“结构-控制共同设计”的理论框架的构建，让读者意识到，最优的柔性机构设计绝非单纯的结构优化，而是一个多目标、跨学科的集成优化过程。这本书无疑为跨学科研究提供了坚实的理论基石。