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 2026

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。