本書全面而詳細地介紹了工程機械綠色設計與制造技術的基本原理和方法，包括金屬結構減量化設計方法、載荷譜分析技術、失效模式分析技術、疲勞壽命評估方法、大型結構件智能焊接制造技術、共性部件再制造技術、金屬結構風險評估技術、金屬結構修復利用技術和成套裝備綠色供應鏈技術。
本書聚焦工程機械綠色設計與制造技術主題，以工程機械共性部件與整機結構為對象，基于工程機械經典設計理論和方法，創(chuàng)新預測模型與人工智能算法，融合現(xiàn)代檢測、信息評估、決策手段，分析綠色、安全、可靠等指標；面向設計方法、優(yōu)化算法、預測技術、可靠性分析、制造技術、供應鏈、評估與決策技術等,開展理論分析、建模仿真、試驗驗證研究；貫穿工程機械的綠色設計、綠色制造、載荷譜、失效分析、壽命評估、再制造、風險評估、修復利用和供應鏈等全生命周期；依托科研項目，成功應用于工程。
本書可作為工程機械及相關領域從事綠色設計制造工作科研人員的參考書，也可作為高等學校教師、研究生及本科生的課外讀物。
叢書序一
叢書序二
叢書序三
序
前言
第1章概論1
1.1工程機械綠色設計2
1.1.1減振降噪設計2
1.1.2節(jié)能降耗設計3
1.1.3綠色減量化設計3
1.1.4產品數(shù)字化三維設計4
1.2工程機械綠色制造5
1.2.1綠色化制造系統(tǒng)與綠色化改造5
1.2.2機器人智能焊接工作站綠色化6
1.2.3智能裝配線綠色化6
1.2.4自動化加工線綠色化7
本章小結9
第2章金屬結構減量化設計方法11
2.1基本要求12
2.2發(fā)展趨勢13
2.3減量化設計的意義19
2.4減量化技術研究現(xiàn)狀20
2.5結構優(yōu)化設計基本理論26
2.5.1結構優(yōu)化設計數(shù)學模型26
2.5.2結構優(yōu)化求解方法27
2.5.3結構優(yōu)化步驟流程29
2.6基于智能優(yōu)化算法的金屬結構減量化設計方法30
2.6.1可靠性優(yōu)化的數(shù)學模型30
2.6.2基于區(qū)間模型的非概率可靠性優(yōu)化求解方法31
2.6.3基于MATLAB的內層可靠性分析方法31
2.6.4基于飛蛾火焰算法的外層優(yōu)化方法32
2.7連續(xù)體拓撲優(yōu)化原理及設計方法33
ⅩⅩⅠ
ⅩⅩⅡ
2.7.1變密度法概述33
2.7.2變密度法的插值模型及數(shù)學模型35
2.7.3有限元理論36
2.7.4基于優(yōu)化準則法的變密度拓撲優(yōu)化39
2.7.5拓撲優(yōu)化步驟41
2.8動態(tài)設計基本理論42
2.8.1動力學問題有限元法43
2.8.2集中參數(shù)法46
2.8.3拉格朗日方程46
2.8.4非線性多自由度系統(tǒng)運動方程求解與分析47
2.8.5動態(tài)優(yōu)化設計數(shù)學模型55
2.8.6優(yōu)化設計流程56
2.8.7人體舒適性定量評價方法58
2.9工程實例61
2.9.1減量化在起重機設計中的應用61
2.9.2橋式起重機減量化系列設計62
2.9.3司機起重機軌道系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化設計74
本章小結91
第3章工程機械載荷譜分析技術93
3.1典型工況載荷譜測試分析技術94
3.1.1典型工況載荷譜測試分析技術研究94
3.1.2載荷譜測試技術94
3.1.3載荷信號分析技術99
3.1.4工程機械載荷譜編譜方法研究102
3.2隨機工況載荷譜統(tǒng)計分析技術108
3.2.1小樣本實測載荷譜中特征參數(shù)的數(shù)據(jù)處理108
3.2.2隨機載荷譜的獲取111
3.3當量載荷譜預測技術112
3.3.1基于改進vSVR算法的預測模型112
3.3.2基于改進相關向量機的預測模型116
3.4載荷譜分析技術在耐久性試驗中的應用121
本章小結125
第4章工程機械失效模式分析技術127
4.1失效準則128
4.1.1強度失效準則128
4.1.2剛度失效準則129
4.1.3穩(wěn)定性失效準則129
4.1.4焊接效應失效準則129
4.2金屬結構潛在失效模式預測模型132
4.2.1金屬結構失效模式模糊數(shù)據(jù)庫133
4.2.2金屬結構潛在失效模式預測135
4.2.3潛在失效模式預測結果修正145
本章小結146
第5章工程機械疲勞壽命評估方法149
5.1疲勞裂紋擴展理論150
5.1.1結構裂紋150
5.1.2裂紋尖端附近的應力強度因子151
5.1.3斷裂準則153
5.1.4裂紋擴展公式推導154
5.2參數(shù)確定155
5.2.1初始裂紋尺寸a0及臨界裂紋尺寸aC156
5.2.2裂紋擴展門檻值ΔKth與斷裂韌度KⅠC156
5.2.3材料參數(shù)CP、m及幾何修正系數(shù)Y157
5.3基于斷裂力學疲勞壽命預測數(shù)學模型158
5.3.1裂紋擴展壽命估算158
5.3.2均方根等效應力法159
5.4疲勞壽命預測160
5.5基于名義應力法的疲勞分析161
5.6應力疲勞分析理論162
5.6.1名義應力法的假設和分析過程163
5.6.2名義應力法SN曲線164
5.6.3影響因素167
5.7結構件的SN曲線171
5.7.1幾種常用的SN曲線171
5.7.2等壽命曲線172
5.8名義應力法疲勞壽命預測174
5.8.1建立雙參數(shù)SN曲面174
5.8.2疲勞壽命評估175
本章小結177
第6章工程機械大型結構件智能焊接制造技術179
6.1國內外焊接技術現(xiàn)狀分析180
6.1.1國外技術現(xiàn)狀180
6.1.2國內技術現(xiàn)狀186
6.2柔性自動化焊接系統(tǒng)188
ⅩⅩⅢ
ⅩⅩⅣ
6.2.1焊接機器人系統(tǒng)191
6.2.2激光雙絲MAG復合焊接系統(tǒng)193
6.2.3重載焊接變位機196
6.3智能焊接工藝198
6.3.1智能焊縫識別與焊道規(guī)劃系統(tǒng)198
6.3.2焊接工藝及專家數(shù)據(jù)庫201
6.4在線監(jiān)測及質量輔助控制系統(tǒng)218
6.4.1溫度測量系統(tǒng)218
6.4.2焊接參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)219
6.4.3坡口尺寸檢測及自適應控制系統(tǒng)220
6.4.4焊接電弧及熔池監(jiān)控系統(tǒng)222
6.5智能焊接技術應用效果223
6.5.1質量提升223
6.5.2效率提升225
6.5.3焊接過程管理226
本章小結228
第7章工程機械共性部件再制造技術229
7.1綠色高效清洗230
7.1.1清洗機理230
7.1.2整體清洗系統(tǒng)設計234
7.2高效無損檢測236
7.2.1結構件常見焊接缺陷受載過程中的聲發(fā)射特性分析技術237
7.2.2小波分析在焊接裂紋源模式識別中的應用243
7.3共性部件再制造成形245
7.3.1高能束熔敷再制造成形工藝246
7.3.2碳纖維增強強化再制造工藝257
7.3.3大型液壓缸缸筒內壁電刷鍍再制造工藝267
本章小結269
第8章金屬結構風險評估技術271
8.1基于改進DEMATEL法的金屬結構風險評估模型272
8.1.1建立評價因素集272
8.1.2檢測點模糊評價等級272
8.1.3檢測點模糊評價矩陣274
8.1.4基于改進DEMATEL法的檢測點評價指標權重274
8.1.5檢測點綜合評價矩陣276
8.1.6金屬結構綜合評價矩陣277
8.1.7金屬結構風險度277
8.2工程實例278
8.2.1流動式起重機原始特征參數(shù)及典型使用工況278
8.2.2流動式起重機臂架結構潛在失效模式實例庫280
8.2.3流動式起重機臂架結構潛在失效模式修正287
8.2.4流動式起重機臂架結構風險評估290
8.2.5流動式起重機臂架結構風險評估結果分析295
本章小結299
第9章工程機械金屬結構修復利用技術301
9.1引言302
9.2現(xiàn)役性能可利用性分析303
9.2.1基于疲勞剩余壽命可靠度的現(xiàn)役性能可利用性304
9.2.2基于強度冗余的現(xiàn)役性能可利用性313
9.3修復技術可行性分析316
9.4經濟可行性分析318
9.4.1基于失效特征的損傷臂節(jié)修復成本318
9.4.2損傷臂節(jié)修復成本數(shù)據(jù)庫321
9.4.3損傷臂節(jié)修復成本預測321
9.5環(huán)境資源可行性分析322
本章小結323
第10章工程機械成套裝備綠色供應鏈技術325
10.1綠色供應鏈標準體系及關鍵技術326
10.1.1綠色供應鏈關鍵支撐理論與技術326
10.1.2綠色供應鏈綠色能效評估方法與技術330
10.1.3綠色供應鏈平臺建設關鍵支撐技術332
10.1.4綠色供應鏈綠色標準體系335
10.2基于物聯(lián)網和大數(shù)據(jù)的智能化工程機械大型成套裝備綠色
供應鏈平臺335
10.2.1綠色供應鏈信息集成和共享平臺335
10.2.2大型成套裝備工控安全管理平臺337
10.3智能化工程機械大型成套裝備綠色供應鏈示范應用339
本章小結339
參考文獻340
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