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第1章 绪论1

1.1现代设计概述1

1.1.1设计发展的基本阶段2

1.1.2现代设计的特点3

1.2现代设计方法的主要内容5

1.3学习现代设计方法的意义及任务6

习题7

第2章 优化设计8

2.1优化设计概论8

2.1.1优化设计的数学模型9

2.1.2优化问题数学模型求解的数值迭代法15

2.2优化方法的数学基础17

2.2.1多元函数的偏导数和梯度17

2.2.2多元函数的泰勒展开式和黑塞矩阵18

2.2.3多元函数的极小点存在条件18

2.3一维搜索方法21

2.3.1确定初始区间的进退法21

2.3.2黄金分割法22

2.3.3二次插值法27

2.4多维无约束优化方法31

2.4.1坐标轮换法31

2.4.2鲍威尔法33

2.4.3梯度法39

2.4.4共轭梯度法40

2.4.5牛顿法43

2.4.6变尺度法45

2.5约束优化方法49

2.5.1复合形法49

2.5.2惩罚函数法52

2.6优化设计的若干问题及工程应用59

2.6.1优化设计问题的建模59

2.6.2优化方法的选择60

2.6.3优化数学模型的计算机求解61

2.6.4优化计算结果的分析与处理62

2.6.5多目标优化方法62

2.6.6工程优化设计实例64

习题71

第3章 可靠性设计72

3.1可靠性设计概念及特征量72

3.1.1可靠性的定义73

3.1.2可靠性设计的基本内容及特点74

3.1.3可靠性设计常用指标75

3.2可靠性设计常用的分布函数80

3.3可靠性设计原理86

3.3.1概率设计概念86

3.3.2应力-强度干涉模型88

3.3.3应力-强度均为正态分布时的可靠度89

3.3.4应力-强度均为指数分布时的可靠度91

3.3.5应力-强度均为对数正态分布时的可靠度91

3.4机械强度可靠性设计92

3.4.1随机变量的统计特征值问题92

3.4.2机械零部件静强度的可靠性设计94

3.4.3机械零部件疲劳强度的可靠性设计96

3.5系统可靠性设计101

3.5.1元件可靠性预测101

3.5.2系统可靠性预测103

3.5.3系统可靠性分配107

3.6故障树分析110

3.6.1故障树的建立111

3.6.2故障树的定性分析112

3.6.3故障树的定量分析114

习题115

第4章 计算机辅助设计（CAD）117

4.1 CAD技术概述117

4.2 CAD系统119

4.2.1 CAD系统的硬件组成119

4.2.2 CAD系统的软件组成120

4.2.3 CAD系统的类型123

4.2.4 CAD系统的选型125

4.3工程数据的计算机处理125

4.3.1数表的程序化处理126

4.3.2线图的程序化132

4.3.3数据库及其应用138

4.4计算机图形处理技术141

4.4.1图形处理基础142

4.4.2设备驱动程序与图形程序库143

4.4.3坐标系143

4.4.4窗口和视区144

4.4.5图形裁剪146

4.4.6二维图形的几何变换147

4.4.7三维造型简介154

4.5常用的CAD软件157

习题159

第5章 有限元法162

5.1概述162

5.2有限元法的分析过程163

5.3平面刚架的有限元法170

5.3.1单元刚度矩阵的建立171

5.3.2求总体刚度矩阵178

5.3.3位移的求解180

5.4弹性力学平面问题的有限元法184

5.4.1弹性力学平面问题184

5.4.2弹性力学的基本方程185

5.4.3弹性力学平面问题的有限元法189

5.5有限元法的工程应用198

5.5.1工程结构的力学模型简化198

5.5.2有限元软件简介199

习题203

第6章 工业造型设计205

6.1概述205

6.1.1工业造型设计概述205

6.1.2工业造型设计特征207

6.1.3工业造型设计原则208

6.1.4产品造型设计程序209

6.2工业造型设计的美学基础210

6.2.1产品造型的美学内容210

6.2.2产品造型的形式美法则211

6.3形态、构成与造型219

6.3.1形态及构成概念219

6.3.2形态构成要素及其特性220

6.3.3产品造型225

6.4产品的色彩设计228

6.4.1色彩的基本知识228

6.4.2色彩的体系230

6.4.3色彩的对比与调和232

6.4.4色彩的心理效应与应用234

6.4.5工业产品的色彩设计238

6.5人机工程设计基础239

6.5.1概述239

6.5.2人体的人一机工程学参数241

6.5.3显示装置设计249

6.5.4控制装置设计250

6.5.5控制台板的设计251

6.6计算机辅助工业设计（CAID）252

6.6.1计算机辅助工业设计（CAID）常用的软件252

6.6.2三维软件制作产品模型实例253

习题254

第7章 其他现代设计方法简介256

7.1创新设计256

7.1.1创造性思维与创造力256

7.1.2常用的创造技法260

7.2系统化设计262

7.2.1系统化设计法获取原理方案设计的工作步骤263

7.2.2功能分析法263

7.2.3系统化设计法的工程设计应用267

7.3绿色设计269

7.3.1绿色设计的基本概念270

7.3.2绿色设计研究的主要内容272

7.3.3绿色设计方法与过程273

7.4并行设计274

7.4.1并行设计的概念274

7.4.2并行设计的关键技术277

7.5动态设计278

7.5.1动态设计的概念及内容278

7.5.2机械系统动态设计的建模方法279

7.6反求工程设计281

7.6.1反求工程的概念281

7.6.2反求设计及其一般进程282

习题284

附录一 标准正态分布表286

附录二 MATLAB优化工具箱的应用289

参考文献294