增材制造结构设计电子书

内容简介

前言

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

参考文献