产品结构设计

本系列教材的出版适逢我院产品设计专业荣获“重量一流专业建设单位” 称号，我们从全新的视角诠释产品设计的本质与内涵，同时结合院校自身的资源优势，充分发挥院校专业人才培养的特色，并在此基础上建立符合时代发展要求的人才培养体系。我们也充分认识到，随 着我国经济的转型及文化的发展，对产品设计人才的需求将不断增加，而产品设计人才的培养在服务国家经济、文化建设方面必将起到非常重要的作用。 结合重量一流专业建设目标，通过教材建设促进学科、专业体系健全发展，是高等院校专业建设的重点工作内容之一，本系列教材的出版目的也在于此。本系列教材有两大特色:第 一，强化人文、科学素养，注重中国传统文化的传承，吸收世界多元文化，注重启发学生的创意思维能力，以培养具有国际化视野的创新与应用型设计人才为目标;第二，坚持“科学与艺术相融合、创新与应用相结合”，以学、研、产、用一体化的教学改革为依托，积极探索重量一流专业的教学体系、教学模式与教学方法。教材中的内容强调产品设计的创新性与应用性，增强学生的创新实践能力与服务社会能力，进一步凸显了艺术院校背景下的专业办学特色。

产品结构设计与自然结构、人因工程、材料、力学、加工工艺等学科紧密相关，本书尝试从相对系统的多学科视角，阐述结构设计从理论到实践的一系列相关知识要点，内容包括认识、理解和分析结构，了解结构背后的物理学原理，以及不同材料及其加工工艺。全书共分为6章：第1章从自然界中的结构入手，延伸到建筑结构、平面设计结构，以不同的视角介绍结构；第2章从力学、机械原理、流体力学、光学等角度分析和讲解结构；第3章从几何的层面，介绍结构设计中的多面体、杆件、壳结构、膜结构，以及拓扑优化在结构设计中的应用；第4、5、6章介绍常用的金属、塑料和复合材料在结构设计中的应用，及其主要加工方法。本书不仅可以作为高等院校工业设计、产品设计专业的教材，还可以作为广大工业产品设计人员的参考手册。

第1章结构概述1
1.1自然界中的结构2
1.1.1人体结构及其应用4
1.1.2动物结构及其应用6
1.1.3植物结构及其应用12
1.1.4系统结构及其应用14
1.2人造的结构16
1.2.1建筑中的结构16
1.2.2平面设计中的结构17
第2章结构设计基础原理19
2.1结构设计原理概述20
2.2力学原理20
2.2.1框架结构22
2.2.2桁架结构25
2.2.3悬臂结构29
2.3简单机械原理32
2.3.1斜面和楔子33
2.3.2杠杆35
2.3.3轮子和轮轴38
2.4流体力学基本原理40
2.4.1汽车和风洞试验41
2.4.2吸尘器和无叶风扇43
2.5光学基本原理44
第3章结构元素在产品设计中的
应用49
3.1结构元素与自然规律的关系50
3.2多面体结构及应用51
3.3杆件的结构及应用56
3.3.1杆件和网格56
3.3.2运动的杆件61
3.4面的折叠结构及应用63
3.5曲面的结构及应用65
3.5.1壳结构65
3.5.2膜结构67
3.6拓扑优化和产品设计70
第4章常用金属材料结构设计准则75
4.1金属材料应用简史76
4.2常用金属材料概述76
4.3铸造加工78
4.3.1常用铸造工艺流程78
4.3.2铸造结构基本设计原则80
4.3.3铸造加工案例分析83
4.4钣金加工86
4.4.1常用钣金加工工艺86
4.4.2钣金结构基本设计原则89
4.4.3钣金加工案例分析93
4.5数控加工96
4.5.1数控加工技术的出现和发展96
4.5.2数控加工中的结构设计原则99
4.5.3数控加工案例分析102
第5章常用塑料材料结构设计准则105
5.1塑料材料应用简史106
5.2常用塑料概述107
5.3热塑性塑料及其主要加工方法108
5.3.1热塑性塑料的类型108
5.3.2热塑性塑料的加工方法110
5.4塑料产品结构设计原则112
5.4.1塑料产品结构设计要点112
5.4.2塑料加工案例分析118
5.5生物塑料的类型及优势119
5.63D打印技术及应用121
5.6.13D打印概述121
5.6.23D打印技术工艺124
5.6.33D打印设计案例分析126
第6章常用复合材料结构设计准则129
6.1复合材料应用简史130
6.2常用复合材料概述130
6.3碳纤维复合材料132
6.3.1碳纤维复合材料概述132
6.3.2碳纤维复合材料加工方法134
6.3.3碳纤维复合材料结构设计要点137
6.3.4碳纤维复合材料设计案例分析139
6.4智能复合材料143
6.4.1压电材料的原理及应用143
6.4.2铁磁流体的原理及应用149
6.4.3记忆合金的原理及应用151