本書系統介紹了增材制造技術在結構設計中的革新應用，從創新設計與技術的融合開篇，逐步展開對增材制造技術、工藝流程及標準的細致闡述，為讀者奠定堅實的理論基礎。隨后，聚焦于增材制造結構設計的基本原則與前沿策略，如拓撲優化、免組裝、仿生設計和創成式設計等，這些策略不僅挑戰了傳統設計的邊界，更為增材制造領域注入了無限創意與可能。書中通過豐富的實例分析，將抽象的理論知識與實際設計案例緊密結合，使讀者能夠直觀感受到增材制造技術在提升設計效率、優化產品性能方面的巨大潛力。此外，本書還特別強調了優化設計理論的重要性，并詳細介紹了拓撲優化設計軟件的應用，為工程師們提供了從理論到實踐的全方位指導。同時，對質量控制與無損檢測技術的講解，也為保障增材制造產品的質量與可靠性提供了有力支持。
本書可作為高等教育相關專業的教材，也可供增材制造領域工程技術人員參考。
江五貴，教授，博士，近期主要從事先進制造技術多尺度力學方面的研究工作。受聘江西省“井岡學者”特聘教授，上海大學兼職博士生導師，擔任多個國際期刊編委。為國家自然科學基金、江西省科技廳和湖南省科技廳科技項目評估專家。獲澳大利亞教育部奮進學者獎勵（EndeavourResearchFellowship），多次獲江西省優秀碩士論文指導教師稱號。至今主持5項國家自然科學基金項目。在增材制造領域頂刊AdditiveManufacturing等期刊發表學術論文100余篇，其中SCI收錄60余篇。
第1章 緒論 / 001
1.1 創新設計概述 / 002
1.1.1 創新設計發展 / 002
1.1.2 創新設計思想 / 003
1.1.3 創新設計理論 / 004
1.1.4 創新設計方法 / 004
1.2 增材制造技術概述 / 005
1.2.1 增材制造技術發展 / 005
1.2.2 增材制造技術理論 / 006
1.2.3 增材制造技術方法 / 008
1.2.4 增材制造技術影響 / 009
1.3 增材制造創新結構設計及應用 / 010
1.3.1 增材制造創新結構設計 / 010
1.3.2 增材制造創新結構設計應用 / 011
思考題 / 021
第2章 增材制造技術 / 022
2.1 增材制造分類 / 023
2.1.1 材料擠出（MEX） / 023
2.1.2 立體光固化（VPP） / 026
2.1.3 材料噴射（MJT） / 028
2.1.4 薄材疊層（LOM） / 030
2.1.5 粉末床熔融（PBF） / 032
2.1.6 定向能量沉積（DED） / 034
2.1.7 黏結劑噴射（BJT） / 036
2.2 增材制造的一般工藝流程 / 037
2.2.1 3D 建�！�/ 037
2.2.2 數據處理 / 039
2.2.3 設備準備 / 043
2.2.4 加工 / 043
2.2.5 后處理 / 044
思考題 / 045
第3章 增材制造結構設計指導原則 / 046
3.1 面向增材制造的設計導論 / 047
3.2 增材制造技術的能力 / 048
3.3 增材制造技術的約束因素 / 053
3.4 增材制造設計的總體思考過程 / 057
3.5 AM 零件設計的一般指導原則 / 064
3.6 DfAM 的經濟學解析 / 068
3.6.1 機器成本分析 / 069
3.6.2 材料成本 / 070
3.6.3 后處理成本 / 070
3.6.4 受設計影響的時間因素 / 071
3.6.5 經濟學案例研究： 金屬增材制造液壓歧管 / 073
3.7 聚合物設計指南 / 077
3.7.1 材料擠出（MEX） 工藝設計指南 / 077
3.7.2 聚合物粉末床熔融（PBF-LB/P）的設計 / 084
3.7.3 光固化（VPP） 的設計指南 / 087
3.8 金屬增材制造設計指南 / 090
3.8.1 金屬粉末床熔融技術設計概述 / 090
3.8.2 激光粉末床熔合（PBF-LB/M） 的設計 / 098
3.8.3 金屬LPBF 晶格結構設計 / 101
3.8.4 電子束粉末床熔合PBF-EB/M 設計指南 / 107
思考題 / 110
第4章 增材制造創新結構設計 / 112
4.1 拓撲優化設計 / 113
4.1.1 拓撲優化設計概念 / 113
4.1.2 增材制造拓撲優化 / 114
4.1.3 幾種典型的拓撲優化方法 / 119
4.1.4 考慮增材制造工藝約束的拓撲優化設計方法 / 129
4.1.5 參數優化的關鍵應用與策略選擇 / 132
4.1.6 拓撲優化與創成式設計在增材制造中的應用（BC2AM） / 133
4.1.7 案例研究： 高價值非定常航空航天部件的優化 / 135
4.1.8 完整案例 / 140
4.2 免組裝機構設計 / 146
4.2.1 免組裝機構設計概念 / 146
4.2.2 免組裝機構設計方法 / 149
4.2.3 案例分析： 激光熔覆噴嘴設計 / 153
4.3 增材制造仿生結構設計 / 157
4.3.1 仿生結構設計概念 / 157
4.3.2 仿生結構設計流程 / 159
4.3.3 案例分析 / 162
4.4 功能梯度材料與增材制造 / 167
4.4.1 功能梯度材料（FGM） / 167
4.4.2 功能梯度材料的分類 / 169
4.4.3 功能梯度材料的制造方法 / 172
4.4.4 功能梯度材料增材制造 / 173
4.5 創成式設計 / 179
4.5.1 起源與發展 / 179
4.5.2 GD 概念及方法流程 / 182
4.5.3 案例： 定制輪轂中的創成式設計 / 186
4.5.4 AI 驅動的創成式增材制造結構設計 / 190
思考題 / 191
第5章 優化設計理論基礎 / 194
5.1 優化設計的數學模型及建�；A / 195
5.1.1 優化設計的基本概念 / 195
5.1.2 優化設計的數學模型 / 196
5.1.3 優化設計問題的建模基礎 / 199
5.1.4 優化設計問題的基本解法 / 201
5.2 優化設計的數學基礎 / 203
5.3 約束優化極值條件 / 206
5.3.1 約束優化問題的極值條件 / 206
5.3.2 庫恩-塔克定律（K-T 條件）/ 207
5.3.3 尋優過程的數值解法與逐步逼近策略 / 210
5.3.4 一維搜索法 / 211
5.4 無約束問題的優化方法 / 213
5.4.1 梯度法——最速下降法 / 214
5.4.2 牛頓法 / 215
5.4.3 改進牛頓法 / 217
5.5 現代優化算法與增材制造 / 217
5.5.1 常見現代算法簡介 / 217
5.5.2 現代優化算法在增材制造領域的應用 / 220
5.5.3 深度學習助力增材制造梯度力學超材料逆向設計 / 221
思考題 / 225
第6章 增材制造優化軟件介紹 / 226
6.1 增材制造優化設計軟件 / 227
6.2 Inspire 軟件介紹 / 230
6.2.1 拓撲優化設計的一般工作流程 / 230
6.2.2 Inspire 軟件設計流程 / 231
6.2.3 Inspire 功能介紹 / 232
6.2.4 菜單欄和工具欄 / 232
6.3 Inspire 實例： 汽車剎車踏板的拓撲結構優化 / 233
思考題 / 250
第7章 增材制造結構的無損檢測評價 / 253
7.1 無損檢測技術概述 / 254
7.2 增材制造與無損檢測 / 258
7.2.1 增材制造零件的典型缺陷 / 258
7.2.2 增材制造帶來的無損檢測挑戰 / 260
7.2.3 面向增材制造的無損檢測方法 / 261
7.2.4 無損檢測方法的適用性與局限性 / 264
7.3 增材制造的合格性檢定 / 264
7.3.1 增材制造的無損檢測標準 / 264
7.3.2 增材制造的過程后檢測 / 266
7.3.3 增材制造的過程中監測 / 269
思考題 / 272
參考文獻 / 273
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