工程机械绿色设计与制造技术

本书全面而详细地介绍了工程机械绿色设计与制造技术的基本原理和方法，包括金属结构减量化设计方法、载荷谱分析技术、失效模式分析技术、疲劳寿命评估方法、大型结构件智能焊接制造技术、共性部件再制造技术、金属结构风险评估技术、金属结构修复利用技术和成套装备绿色供应链技术。本书聚焦工程机械绿色设计与制造技术主题，以工程机械共性部件与整机结构为对象，基于工程机械经典设计理论和方法，创新预测模型与人工智能算法，融合现代检测、信息评估、决策手段，分析绿色、安全、可靠等指标；面向设计方法、优化算法、预测技术、可靠性分析、制造技术、供应链、评估与决策技术等,开展理论分析、建模仿真、试验验证研究；贯穿工程机械的绿色设计、绿色制造、载荷谱、失效分析、寿命评估、再制造、风险评估、修复利用和供应链等全生命周期；依托科研项目，成功应用于工程。本书可作为工程机械及相关领域从事绿色设计制造工作科研人员的参考书，也可作为高等学校教师、研究生及本科生的课外读物。

徐格宁，工学博士，太原科技大学教授，博士生导师，全国优秀教师，中国机械工业科技专家，曾任科技大学副校长。从事重大机械装备结构CAD/CAE、绿色设计、数字孪生、疲劳分析、寿命预测及安全评估领域的教学科研工作。主持承担国家科技攻关、科技支撑计划、“863”计划、重点研发计划项目等200余项。出版教材6部，专著5部。参与制定国家标准15项。获专利授权26件，软件著作权20件；发表论文近300篇；获国家、省部级科技进步奖17项，省级教学成果奖4项。

丛书序一
丛书序二
丛书序三
序
前言
第1章 概论
1.1 工程机械绿色设计
1.1.1 减振降噪设计
1.1.2 节能降耗设计
1.1.3 绿色减量化设计
1.1.4 产品数字化三维设计
1.2 工程机械绿色制造
1.2.1 绿色化制造系统与绿色化改造
1.2.2 机器人智能焊接工作站绿色化
1.2.3 智能装配线绿色化
1.2.4 自动化加工线绿色化
本章小结
第2章 金属结构减量化设计方法
2.1 基本要求
2.2 发展趋势
2.3 减量化设计的意义
2.4 减量化技术研究现状
2.5 结构优化设计基本理论
2.5.1 结构优化设计数学模型
2.5.2 结构优化求解方法
2.5.3 结构优化步骤流程
2.6 基于智能优化算法的金属结构减量化设计方法
2.6.1 可靠性优化的数学模型
2.6.2 基于区间模型的非概率可靠性优化求解方法
2.6.3 基于MATLAB的内层可靠性分析方法
2.6.4 基于飞蛾火焰算法的外层优化方法
2.7 连续体拓扑优化原理及设计方法
2.7.1 变密度法概述
2.7.2 变密度法的插值模型及数学模型
2.7.3 有限元理论
2.7.4 基于优化准则法的变密度拓扑优化
2.7.5 拓扑优化步骤
2.8 动态设计基本理论
2.8.1 动力学问题有限元法
2.8.2 集中参数法
2.8.3 拉格朗日方程
2.8.4 非线性多自由度系统运动方程求解与分析
2.8.5 动态优化设计数学模型
2.8.6 优化设计流程
2.8.7 人体舒适性定量评价方法
2.9 工程实例
2.9.1 减量化在起重机设计中的应用
2.9.2 桥式起重机减量化系列设计
2.9.3 司机起重机轨道系统动态优化设计
本章小结
第3章 工程机械载荷谱分析技术
3.1 典型工况载荷谱测试分析技术
3.1.1 典型工况载荷谱测试分析技术研究
3.1.2 载荷谱测试技术
3.1.3 载荷信号分析技术
3.1.4 工程机械载荷谱编谱方法研究
3.2 随机工况载荷谱统计分析技术
3.2.1 小样本实测载荷谱中特征参数的数据处理
3.2.2 随机载荷谱的获取
3.3 当量载荷谱预测技术
3.3.1 基于改进vSVR算法的预测模型
3.3.2 基于改进相关向量机的预测模型
3.4 载荷谱分析技术在耐久性试验中的应用
本章小结
第4章 工程机械失效模式分析技术
4.1 失效准则
4.1.1 强度失效准则
4.1.2 刚度失效准则
4.1.3 稳定性失效准则
4.1.4 焊接效应失效准则
4.2 金属结构潜在失效模式预测模型
4.2.1 金属结构失效模式模糊数据库
4.2.2 金属结构潜在失效模式预测
4.2.3 潜在失效模式预测结果修正
本章小结
第5章 工程机械疲劳寿命评估方法
5.1 疲劳裂纹扩展理论
5.1.1 结构裂纹
5.1.2 裂纹很好附近的应力强度因子
5.1.3 断裂准则
5.1.4 裂纹扩展公式推导
5.2 参数确定
5.2.1 初始裂纹尺寸a0及临界裂纹尺寸aC
5.2.2 裂纹扩展门槛值ΔKth与断裂韧度KⅠC
5.2.3 材料参数CP、m及几何修正系数Y
5.3 基于断裂力学疲劳寿命预测数学模型
5.3.1 裂纹扩展寿命估算
5.3.2 均方根等效应力法
5.4 疲劳寿命预测
5.5 基于名义应力法的疲劳分析
5.6 应力疲劳分析理论
5.6.1 名义应力法的假设和分析过程
5.6.2 名义应力法S-N曲线
5.6.3 影响因素
5.7 结构件的S-N曲线
5.7.1 几种常用的S-N曲线
5.7.2 等寿命曲线
5.8 名义应力法疲劳寿命预测
……