现代设计方法及其应用

1.1 设计与设计方法

1.1.1 设计的概念

1.1.2 产品设计过程

1.1.3 设计方法学

1.2 现代机械设计方法

1.2.1 现代设计方法的特点

1.2.2 现代设计方法的内容体系

1.3 课程学习的基本要求

习题

参考文献

2.1 概述

2.2 优化设计数学模型

2.2.1 设计变量与设计空间

2.2.2 目标函数

2.2.3 约束条件

2.2.4 优化设计数学模型

2.3 优化方法的数学基础

2.3.1 函数的方向导数与梯度

2.3.2 多元函数的二阶泰勒展开式

2.3.3 二次型函数

2.3.4 无约束优化问题的极值条件

2.3.5 凸集与凸函数

2.3.6 约束条件的极值问题

2.3.7 数值迭代算法

2.4 一维优化方法

2.4.1 单峰区间

2.4.2 黄金分割法

2.5 多维无约束优化方法

2.5.1 最速下降法（梯度法）

2.5.2 牛顿法

2.5.3 变尺度法

2.5.4 坐标轮换法

2.5.5 鲍威尔法

2.6 多维有约束优化方法

2.6.1 内点惩罚函数法

2.6.2 外点惩罚函数法

2.6.3 混合惩罚函数法

2.7 工程应用实例分析

习题

参考文献

3.1 概述

3.2 产品可靠性及其度量指标

3.2.1 可靠性定义

3.2.2 可靠性特征量

3.2.3 产品的失效率曲线

3.3 几种常用的概率分布

3.3.1 二项分布

3.3.2 泊松分布

3.3.3 正态分布

3.3.4 对数正态分布

3.3.5 指数分布

3.4 机械零件可靠性设计

3.4.1 应力强度干涉模型

3.4.2 可靠度的计算方法

3.4.3 应力和强度分布均为正态分布时的可靠度计算

3.4.4 应力和强度均服从对数正态分布时可靠度计算

3.4.5 应力和强度均服从指数分布时可靠度计算

3.4.6 机械零件可靠性设计实例分析

3.5 系统可靠性设计

3.5.1 系统可靠性预测

3.5.2 系统可靠性分配

习题

参考文献

4.1 概述

4.2 弹性力学的基本理论

4.2.1 弹性力学中的基本假设

4.2.2 弹性力学中的基本概念

4.2.3 弹性力学的基本方程

4.2.4 虚位移原理

4.2.5 两类平面问题

4.3 弹性力学有限元法

4.3.1 有限元求解问题的基本步骤

4.3.2 单元的类型

4.3.3 单元位移函数

4.3.4 平面问题有限元分析

4.3.5 非节点载荷的移置

4.3.6 有限元分析中的若干问题

4.4 ANSYS有限元分析软件

4.4.1 ANSYS软件的功能

4.4.2 ANSYS的用户界面

4.4.3 ANSYS分析实例

习题

参考文献

5.1 概述

5.2 产品的绿色设计

5.2.1 绿色设计的概念和内涵

5.2.2 绿色设计的原则

5.2.3 绿色设计的过程及评价

5.2.4 绿色设计案例分析

5.3 绿色设计中材料的选择

5.3.1 材料对环境的影响

5.3.2 材料选择的原则

5.4 产品绿色设计的关键技术

5.4.1 面向拆卸的设计DFA（DesignforDisassembly）

5.4.2 面向回收的设计

5.4.3 再生技术

5.4.4 零部件再利用技术

5.4.5 应用实例分析

习题

参考文献

6.1 概述

6.2 问题及其分类

6.2.1 问题定义

6.2.2 通常问题与发明问题

6.2.3 发明问题解决理论

6.3 TRIZ的基本概念

6.3.1 功能及功能模型

6.3.2 最终理想解（IFR）

6.3.3 冲突及其分类

6.3.4 技术系统进化定律

6.3.5 物质场模型

6.3.6 效应

6.3.7 ARIZ

6.4 技术冲突解决理论

6.4.1 技术冲突的通用化

6.4.2 发明原理

6.4.3 冲突矩阵

6.4.4 技术冲突解决过程

6.5 物理冲突解决理论

6.5.1 分离原理

6.5.2 分离原理与发明原理的关系

6.5.3 技术冲突与物理冲突的关系

6.6 TRIZ解决问题的过程

6.6.1 TRIZ解决问题的一般过程

6.6.2 工程案例织物印染装置

习题

参考文献

《普通高等教育“十二五”规划教材：现代设计方法及其应用》重点介绍了几种在机械设计中应用广泛的现代设计方法，具体内容包括：优化设计、可靠性设计、有限元法、绿色设计和发明问题解决理论(TRIZ)。在《普通高等教育“十二五”规划教材：现代设计方法及其应用》的编写过程中采用由浅入深、循序渐进的方法，并将所讲授的基本理论和方法与工程中的实际问题相结合，通过算例分析和求解，使读者对现代设计理论和方法的基本内容能够易于理解和掌握。
　　《普通高等教育“十二五”规划教材：现代设计方法及其应用》可作为高等学校机械设计制造及其自动化、车辆工程、机械工程及自动化等专业高年级本科生的教材，也可作为这些专业的研究生和工程技术人员的参考书。