خرید و دانلود نسخه کامل کتاب Microstructure-Sensitive Design for Performance Optimization

توضیحاتی در مورد کتاب

410 p.
ISBN: 978-0-12-396989-7

چالش بزرگ برجسته در مهندسی مواد برای قرن بیست و یکم، تأثیرگذاری است معکوس کردن پارادایم که توسط آن مواد جدید توسعه می‌یابند، به‌ویژه برای برنامه‌های کاربردی طراحی بسیار محدود (HCD). روش‌های سنتی برای توسعه مواد جدید عمدتاً توسط نوآوری در پردازش هدایت می‌شوند. نتیجه می شود که تنها تعداد محدودی از ریزساختارهای به راحتی در دسترس در نظر گرفته می شوند، با توجه به تعداد کمی از ویژگی ها یا اهداف عملکرد. برای کاربردهای HCD، طراح با الزامات پیچیده فزاینده‌ای با اهداف/محدودیت‌های ویژگی متعدد و ناهمسانگردی مواد بر عملکرد سیستم مواجه است. بدیهی است که تجربه گرایی زمان و منابع مصرفی که بر توسعه مواد در قرن گذشته مسلط بوده است، باید جای خود را به وابستگی بیشتر به مدل سازی و شبیه سازی بدهد. 2 ما باید پارادایم فعلی را در توسعه مواد جدید از زمان حال معکوس کنیم (قیاسی) ) رویکرد علت و معلولی به یک رویکرد هدف – معنی بسیار قدرتمندتر و پاسخگو (استقرایی) (اولسون، 1997). این تغییر می تواند به طور قابل ملاحظه ای زمان و هزینه توسعه سیستم را برای مشکلات HCD حساس به مواد کاهش دهد. در طول دو دهه گذشته یک ناسازگاری اساسی بین علم و مهندسی مواد و چرخه طراحی محصول مهندسی شده وجود داشته است. روش فعلی برای معرفی مواد جدید به اجزای مهندسی شده تا 10 سال زمان توسعه نیاز دارد. این با روش‌های بهینه‌سازی طراحی مقایسه می‌شود که در حال حاضر قادر به معرفی تحولات طراحی پیچیده (به استثنای ملاحظات مواد) در چند روز یا چند هفته هستند. یکی از پیامدهای این ناسازگاری، ضعف اساسی در پیوندی است که علم و مهندسی مواد را به شرکت طراحی مرتبط می‌کند، جایی که هدف این است که ریزساختار یک ماده برای برآورده کردن ویژگی‌های دقیق و الزامات عملکرد اجزا و سیستم‌های پیچیده طراحی شود. پرداختن به این شکاف انگیزه اصلی این کتاب است.
تا بهترین دانش نویسندگان، این کتاب اولین چارچوب دقیق ریاضی را برای پرداختن به مشکلات معکوس طراحی مواد و طراحی فرآیند ارائه می‌کند، در حالی که از مجموعه‌ای جامع از معیارهای سلسله مراتبی آمار ریزساختار و تئوری های ترکیبی که بر اساس همان توصیف ریزساختار است. چارچوب ارائه شده در این کتاب از نمایش های طیفی بسیار کارآمد برای رسیدن به پیوندهای معکوس بین ساختار مواد، خواص آن و مسیرهای پردازش استفاده شده برای تغییر ساختار مواد استفاده می کند. چندین گزارش پرمخاطب اخیر (مهندسی مواد محاسباتی یکپارچه (ICME)، انتشارات آکادمی ملی، 2008؛ طرح ژنوم مواد برای رقابت جهانی، شورای ملی علم و فناوری، 2011؛ ​​برنامه استراتژیک ملی برای تولید پیشرفته، شورای ملی علم و فناوری ، 2012) همگی خواستار ایجاد یک زیرساخت نوآوری مواد جدید برای تسهیل طراحی، ساخت و استقرار مواد جدید با کارایی بالا با سرعتی چشمگیر در فناوری های پیشرفته در حال ظهور هستند. ما بر این باوریم که چارچوب ارائه شده در این کتاب می تواند به عنوان عامل اصلی برای این ابتکارات استراتژیک عمل کند.
1 مشخص است که فضای ریزساختارهای بالقوه بسیار بزرگتر از مجموعه ای است که معمولاً مشخص می شود. این موضع به شدت در گزارش یافته‌های یک کارگاه آموزشی تحت حمایت بنیاد ملی علوم (NSF) با عنوان دستورالعمل‌های جدید در علم و مهندسی طراحی مواد، ویرایش شده توسط مک داول و استوری (1998) بیان شده است. این کتاب در درجه اول به عنوان مرجعی برای متخصصان درگیر در زمینه نوظهور طراحی مواد در نظر گرفته شده است. همچنین می تواند به عنوان یک کتاب درسی برای دنباله ای از دو درس ارائه شده برای یک کلاس سطح بالا در مقطع کارشناسی یا یک کلاس کارشناسی ارشد استفاده شود. فصل‌های 1 تا 3 به‌عنوان مطالب پس‌زمینه استفاده می‌شوند و در صورتی که دانش‌آموزان با این مطالب آشنایی داشته باشند، می‌توان آنها را نادیده گرفت (یا به عنوان خودخوانی اختصاص داد). فصل‌های 4 تا 11 مفاهیم اساسی نظریه‌های مرتبه اول را معرفی می‌کنند و کاربرد آن‌ها را در راه‌حل‌های معکوس مرتبه اول برای مسائل و مواد طراحی فرآیند نشان می‌دهند. این فصل ها می توانند تمرکز اولین دوره در MSDPO (طراحی حساس به ریزساختار برای بهینه سازی عملکرد) باشند. در دوره بعدی بعدی، تمرکز می تواند بر روی مفاهیم دشوارتر مرتبط با نظریه های مرتبه دوم ارائه شده در فصل های 12 تا
15 باشد. فصل 16 مطالب مفیدی را در زمینه تکنیک‌های میکروسکوپ (با تمرکز قوی بر پراش پراکندگی برگشتی الکترون) ارائه می‌کند که می‌تواند در هر یک از دوره‌ها مورد استفاده قرار گیرد تا دانش‌آموز مقدمه‌ای کامل با حداقل یک تکنیک مشخص‌سازی که مکمل رویکردهای محاسباتی
موجود در بقیه متن تجربیات گذشته ما نشان می‌دهد که این دوره‌ها
به‌شدت قابل پذیرش پروژه‌های تیمی توسط گروه‌های کوچکی از دانش‌آموزان به‌عنوان بخشی جدایی‌ناپذیر از دوره هستند.