优化设计/普通高等教育“十二五”规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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杨挺 编

图书标签:

• 优化设计
• 工程优化
• 高等教育
• 教材
• 规划教材
• 数学模型
• 算法
• 工程技术
• 工业工程
• 系统工程

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111460480

版次：1

商品编码：11470701

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十二五”规划教材

开本：16开

出版时间：2014-05-01

用纸：胶版纸

页数：260

字数：409000

内容简介

　　《优化设计/普通高等教育“十二五”规划教材》包括优化设计的基本概念，优化设计方法的极值理论与数学基础，一维搜索方法，无约束优化方法，，线性规划，，约束优化方法，多目标函数的优化方法，现代优化方法简介，优化设计应用实例，附录1 一维搜索优化方法参考程序（Matlab 和 C语言），附录2 无约束优化方法参考程序 （Matlab 和 C语言），附录3 约束优化方法参考程序 （Matlab 和 C语言）。各章都有学习要点和习题。

内页插图

目录

第一章 优化设计的基本概念第一节 优化设计概述第二节 优化设计的数学模型第三节 优化设计问题的几何描述本章学习要点习题
第二章 优化设计方法的极值理论与数学基础第一节 函数的梯度第二节 多元函数的泰勒（Taylor）展开第三节 二次函数第四节 无约束优化问题的极值条件第五节 凸函数与凸规划第六节 约束优化问题的极值条件第七节 优化设计方法的基本思想与迭代终止准则本章学习要点习题
第三章 一维搜索方法第一节 搜索区间的确定及区间消去法原理第二节 618法（黄金分割法）第三节 二次插值法本章学习要点习题
第四章 无约束优化方法第一节 共轭方向第二节 共轭方向法及其改进--Powell法第三节 单纯形法第四节 梯度法第五节 共轭梯度法第六节 牛顿法第七节 变尺度法（DFP法）本章学习要点习题
第五章 线性规划第一节 线性规划的标准形式第二节 线性规划的基本解与基本可行解第三节 单纯形法的基本原理与迭代公式第四节 单纯形表迭代算法第五节 人工变量与两段法第六节 序列线性规划法（简介）本章学习要点习题
第六章 约束优化方法第一节 复合形法第二节 可行方向法第三节 惩罚函数法第四节 增广拉格朗日（Lagrange）乘子法第五节 简约梯度法及广义简约梯度法本章学习要点习题
第七章 多目标函数的优化方法第一节 统一目标法第二节 主要目标法第三节 协调曲线法本章学习要点习题
第八章 现代优化方法简介第一节 工程遗传算法第二节 模拟退火算法第三节 人工神经网络与神经网络优化算法第四节 蚁群算法本章学习要点习题
第九章 优化设计应用实例第一节 平面连杆机构优化设计实例第二节 齿轮变位系数的优化选择第三节 二级圆柱齿轮减速器最小体积的优化设计第四节 行星减速器的优化设计第五节 火力发电厂生产效益优化第六节 电力系统约束潮流计算优化第七节 有源滤波器设计问题附录常用优化方法的MATLAB和C语言参考程序参考文献

前言/序言

《现代工程设计方法与实践》 内容简介 本书聚焦于现代工程设计领域的前沿理论与实用技术，旨在为读者构建一个系统、深入的设计思维框架，并提供一套行之有效的工程问题解决策略。全书紧密结合当今工程实践的最新发展趋势，融合了多学科的交叉知识，强调设计过程的迭代优化、效率提升以及可持续性考量，力求帮助读者掌握从概念构思到最终产品实现的完整设计流程，并具备应对复杂工程挑战的能力。 第一部分：工程设计的基石与理念 本部分深入探讨工程设计的核心理念、基本原则以及在现代科技语境下的演变。我们将从工程设计的本质出发，剖析其在推动社会进步和技术革新中的关键作用。 工程设计的演进与哲学： 回顾工程设计的历史发展轨迹，从早期的经验驱动型设计到如今的数据驱动、智能化设计，探讨不同时代的设计哲学和方法论。我们将分析影响设计理念演变的关键技术突破和社会需求变化，例如工业革命、信息时代的到来以及数字化转型对设计思维的重塑。 现代工程设计的范式： 详细介绍当前主流的工程设计范式，包括但不限于系统工程、集成产品开发（IPD）、敏捷设计等。我们将深入解析这些范式的核心思想、运作机制及其在不同工程领域的应用优势。例如，系统工程强调全局观和要素间的相互作用，IPD关注跨部门协作和全生命周期管理，而敏捷设计则强调快速迭代和灵活响应市场变化。 设计思维与创新方法： 重点阐述“设计思维”（Design Thinking）在解决复杂问题中的重要性，并介绍用户为中心的设计（UCD）、同理心、创意发想（Ideation）、原型制作（Prototyping）和测试（Testing）等关键环节。我们将提供多种创意思考工具和技术，如头脑风暴、思维导图、TRIZ（发明问题解决理论）等，指导读者如何从用户需求出发，发掘潜在的创新点，并将其转化为切实可行的设计方案。 伦理、可持续性与责任： 强调现代工程设计必须肩负的社会责任。我们将探讨工程设计的伦理道德规范，如安全性、可靠性、公平性等，并重点关注可持续设计（Sustainable Design）的理念和实践。这包括环境影响评估、生命周期评估（LCA）、绿色材料选择、能源效率优化以及可回收性设计等。本书将引导读者思考如何设计出既满足功能需求，又能对环境和社会产生积极影响的产品。 第二部分：系统化工程设计流程与工具 本部分详细阐述工程设计过程的各个阶段，并介绍支撑这些阶段的关键工具和技术，强调流程的规范化、效率化和可控性。 需求分析与定义： 探讨如何准确、全面地收集和分析用户需求、市场需求及法规要求。我们将介绍需求获取的技术，如访谈、问卷、用户观察、焦点小组等，以及需求规格说明书（Requirements Specification）的编写原则和方法。同时，会涉及对需求的优先级排序和管理。 概念设计与方案生成： 介绍多种概念生成技术，如类比、组合、变形、逆向工程等，以及如何进行方案的初步评估和筛选。我们将探讨结构化概念生成方法，以及如何通过情景分析、场景构建来探索设计的可能性。 详细设计与建模： 深入介绍现代工程设计中广泛使用的计算机辅助设计（CAD）技术。涵盖参数化建模、曲面建模、装配建模等高级技巧。我们将重点介绍数字孪生（Digital Twin）的概念及其在设计验证、仿真分析和优化过程中的应用。同时，会涉及到工程图纸的规范绘制和标注。 仿真与分析技术： 详细讲解工程仿真与分析在设计验证中的关键作用。我们将涵盖有限元分析（FEA）在结构力学、热学等领域的应用；计算流体动力学（CFD）在流体流动和传热分析中的应用；多体动力学仿真在机械系统运动和稳定性分析中的应用。以及如何利用仿真结果指导设计的优化。 原型制作与测试验证： 介绍不同类型的原型制作方法，包括低保真原型（纸质模型、线框图）和高保真原型（3D打印、CNC加工、电子原型）。详细讲解原型测试的流程、方法和数据分析。强调通过实际测试来验证设计方案的合理性，发现潜在问题并进行改进。 设计评审与优化： 阐述设计评审（Design Review）在确保设计质量、规避风险方面的重要性。我们将介绍不同阶段的设计评审流程和内容，如概念评审、详细设计评审、可制造性评审等。同时，会介绍优化设计的基本原理和常用算法，如参数优化、拓扑优化、形状优化等，以实现设计性能的最大化或成本的最小化。 第三部分：前沿技术与智能化设计 本部分将目光投向工程设计的未来，深入探讨新兴技术在设计领域的应用，以及智能化设计如何驱动工程创新。 人工智能（AI）与机器学习（ML）在设计中的应用： 介绍AI和ML在自动化设计、智能推荐、预测性维护、故障诊断等方面的潜力。我们将探讨生成式设计（Generative Design）如何通过算法探索大量设计方案，以及如何利用机器学习来优化材料选择、预测产品寿命等。 数据驱动的设计与大数据分析： 强调数据在现代工程设计中的核心地位。我们将讲解如何收集、处理和分析来自产品使用、生产制造、市场反馈等环节的海量数据，以及如何利用数据洞察来指导产品设计迭代和改进。 增材制造（3D打印）与分布式制造： 探讨增材制造技术对传统设计制造模式的颠覆。我们将分析3D打印在复杂结构设计、个性化定制、快速原型制作等方面的优势，以及它如何促进分布式制造和按需生产。 虚拟现实（VR）与增强现实（AR）在设计中的应用： 介绍VR/AR技术如何革新设计审视、装配指导、用户体验评估等环节。我们将探讨虚拟原型展示、沉浸式设计评审等应用场景，以及它们如何提升设计效率和用户参与度。 数字化供应链与协同设计： 阐述在高度互联的时代，如何通过数字化平台实现设计、制造、供应链等环节的无缝协同。我们将介绍云平台、PLM（产品生命周期管理）系统等在促进跨地域、跨部门协同设计中的作用。 第四部分：工程设计实践案例与案例分析 本部分通过一系列不同领域（如航空航天、汽车、医疗器械、消费电子、能源工程等）的典型工程设计案例，将理论知识与实际应用紧密结合。 案例研究方法： 介绍如何进行有效的案例研究，从实际工程项目中提炼设计思路、方法和经验教训。 经典设计案例剖析： 选取具有代表性的成功和失败设计案例，深入分析其背后的设计决策、技术挑战、优化过程以及最终的市场表现。通过对这些案例的解读，读者可以学习到如何在实际工程环境中应用本书所介绍的设计原理和方法。 综合性项目模拟： 设计一个或多个综合性的工程设计项目，引导读者从需求分析到最终方案的形成，完整地经历一个设计过程。这部分将侧重于团队协作、资源分配和项目管理能力的培养。 本书特色： 理论与实践并重： 兼顾工程设计的基础理论和最新的实践应用，力求理论的严谨性和实践的可操作性。 前沿性与时代性： 紧跟工程设计领域的技术发展脉搏，涵盖人工智能、大数据、增材制造等新兴技术。 系统性与条理性： 按照工程设计流程，系统地阐述各个环节的关键内容，结构清晰，逻辑严谨。 图文并茂与案例丰富： 辅以大量图表、示意图和真实案例，帮助读者更直观地理解抽象概念，并从实践中汲取养分。 面向读者广泛： 适合高等院校机械、电子、自动化、工业设计、航空航天等相关专业的本科生、研究生，以及从事工程设计、产品开发、研发管理等工作的工程师和技术人员。 通过学习本书，读者将能够： 建立系统化的工程设计思维，深刻理解设计在解决现实问题中的价值。 掌握现代工程设计的核心流程、方法和工具。 熟练运用前沿技术，提升设计的智能化和高效性。 具备分析和解决复杂工程问题的能力。 培养创新精神和可持续设计理念。 《现代工程设计方法与实践》将是您在瞬息万变的工程技术领域中，提升设计能力、实现创新突破的宝贵指南。

评分☆☆☆☆☆

这本书的编排方式，给我的感觉就像是在解一道复杂的谜题，而它提供的就是清晰的线索和严谨的解题步骤。我之前对优化设计这个领域一直有些模糊的概念，总觉得它离我的专业知识有点远，但这本书却用一种非常“接地气”的方式，将原本可能显得枯燥的数学和算法，转化成了解决实际问题的强大工具。它在讲解过程中，充分考虑到了不同背景读者的接受程度，从最简单的单变量函数极值问题开始，逐步深入到多变量、非线性、大规模的复杂优化问题。 尤其值得称赞的是，书中的案例分析部分。这些案例并不是那种“教科书式”的理想化模型，而是真实存在于工程实践中的各种挑战。比如，在讲解参数优化时，它就模拟了某个产品的生产流程，要求读者在考虑成本、效率、良品率等多个因素的情况下，找到最佳的生产参数组合。这种“实战演练”的方式，让我切实感受到了优化设计在提升企业效益、降低生产成本方面的巨大潜力。而且，它不仅仅是告诉你“怎么做”，更是在潜移默化地教会你“为什么这么做”，这种思维方式的引导，比单纯记住几个公式和算法要宝贵得多。

评分☆☆☆☆☆

我是一名机械专业的学生，在学习过程中，经常会遇到一些设计上的瓶颈，总觉得同一个功能，能不能做得更轻巧、更省材料，或者更耐用。偶然的机会，我接触到了这本《优化设计》，它彻底改变了我对工程设计的看法。这本书不是那种只会罗列公式的理论书，它更像是一位经验丰富的导师，循循善诱地引导你思考“最优”的可能性。 最令我惊喜的是，书中关于“鲁棒性设计”和“拓扑优化”的内容。鲁棒性设计强调的是在不确定性因素存在的情况下，依然能够保持产品性能的稳定性，这在实际工程中简直是太重要了。而拓扑优化，更是让我看到了无限的可能，通过算法来决定材料的分布，能够创造出许多传统设计方法难以想象的结构。书中的配图和图表非常直观，将复杂的理论概念形象化，比如通过不同颜色的渲染来展示应力分布，或者用动态的曲线来模拟性能变化，都极大地增强了我的理解力。我甚至觉得，这本书不仅是为“优化设计”而写，更是为所有想要在工程领域追求极致的工程师而写。

评分☆☆☆☆☆

说实话，最初拿到这本《优化设计》的时候，我并没有抱太大的期望，想着无非就是一本普通的教材，可能内容会比较枯燥。然而，当我翻开目录，看到丰富的章节设置，以及书中那些看似复杂实则逻辑清晰的讲解时，我才意识到自己低估了它。这本书的知识体系构建得非常严谨，从基础的优化理论，到各种经典的优化算法，再到针对不同类型问题的具体应用，都覆盖得相当全面。 我尤其喜欢它在讲解算法时，不仅仅是给出了算法的步骤，还会深入剖析其背后的数学原理和收敛性分析。这让我不再是简单地“套用公式”，而是能够真正理解算法的优势和局限性，并在实际应用中根据具体问题进行灵活选择和改进。书中的语言风格也非常专业且严谨，没有丝毫的含糊其辞，每一个定义、每一个推导都力求准确无误。我记得在学习关于“惩罚函数法”的部分时，作者通过一个形象的比喻，将原本抽象的数学概念变得生动易懂，让我一下子就抓住了核心思想。这本书，绝对是想要系统学习优化设计理论和方法的读者的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在职的工程师，平时工作忙碌，但对提升专业技能始终保持着热情。在一次行业交流中，听说了这本《优化设计》，并被它的“规划教材”身份所吸引，心想一本经过规划的教材，其内容深度和广度应该都能满足我进一步学习的需求。拿到书后，我惊喜地发现，它远超我的预期。这本书的内容，对于我这样有一定工程基础的人来说，简直是如虎添翼。 它不像一些理论书籍那样，将优化设计讲得高高在上，而是非常贴合实际工程中的需求。书中关于“多目标优化”的章节，就详细讲解了如何在满足多个相互冲突的目标时，找到一个平衡点，这在我们实际产品设计中经常会遇到。比如，在追求更高性能的同时，还需要控制成本和缩短开发周期。书中的案例分析，也都是从实际工程问题出发，给出了具体的解决方案，让我能够将学到的知识直接应用到工作中，解决了许多之前让我头疼的难题。它让我明白，优化设计不只是数学问题，更是工程思维的体现。

评分☆☆☆☆☆

这本《优化设计》的书，与其说是一本教科书，不如说是一位资深工程师在细心教导初学者。我一开始是被“普通高等教育‘十二五’规划教材”这个标签吸引的，觉得作为一本规划教材，内容应该比较系统全面，而且紧跟时代。拿到手翻开，果然是知识点的层层递进，从最基础的数学模型建立，到各种优化算法的原理讲解，再到实际工程案例的应用，都安排得井井有条。 让我印象最深刻的是，它并没有把优化设计这件事搞得高高在上，而是用非常贴近工程实际的语言来解释每一个概念。比如，在讲到约束条件时，作者并没有仅仅列举数学公式，而是结合了材料强度、加工精度、成本限制等实际工程中的各种“难处”，让我瞬间明白为什么优化设计是如此重要，也理解了为什么在实际工作中，我们不能光凭感觉来做决定。书中的图示和表格也做得非常用心，一些复杂的算法流程被可视化处理，大大降低了理解难度。我记得其中有一个关于机械零件形状优化的章节，图文并茂地展示了如何通过不断调整设计参数，最终找到那个在满足性能的前提下，材料消耗最少、制造难度最低的“最优解”，读完后觉得豁然开朗，仿佛自己也掌握了一门“点石成金”的秘籍。

评分☆☆☆☆☆

在图书馆借的，中规中矩一本书吧，对于刚开始接触最优化的我来说还算挺容易懂的

评分☆☆☆☆☆

在图书馆借的，中规中矩一本书吧，对于刚开始接触最优化的我来说还算挺容易懂的

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

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也是醉了……………………………………

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不错的书籍，顶！

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