數(shù)字化設計制造仿真與模擬（上冊）

前言

本書是作者們在從事多年產品設計開發(fā)、模具設計制造、機械加工與成型技術應用與開發(fā)的經驗基礎上，在結合工程需要的前提下，通過不斷應用、總結與開發(fā)而編寫的。本書在選材內容、實例分析、理論基礎、技術發(fā)展等方面都做了精心的編排，介紹了一定理論基礎與技術信息，突出了數(shù)字化設計、制造仿真的應用與發(fā)展的同時，兼顧了數(shù)字化設計技術、數(shù)字化制造仿真方面的實例應用。書中提供的實例可有效地指導讀者進行數(shù)字化設計與仿真、數(shù)字化制造與仿真相關方面的工程應用，并且兼顧了數(shù)字化設計、制造仿真與協(xié)同技術應用的系統(tǒng)性和實用性。全書（上、下冊）共分9章，各章除包括了基本理論、工程應用實例、優(yōu)化分析算例操作外，書中提供了大量的工程設計制造必備的實用信息，包括各種設計工具平臺、各種優(yōu)化分析軟件、技術發(fā)展趨勢、制造工藝信息、成功案例的介紹等。各章除介紹理論基礎內容外，都安排了相關實例練習的形式進行了講解，同時將工程應用的實際經驗也安排了相關小節(jié)進行了介紹。本書前五章（上冊）以數(shù)字化設計與仿真應用為主要對象，重點在產品外觀設計、產品逆向工程應用與經驗、產品結構優(yōu)化設計、有限元分析應用基礎與經驗技巧、計算流體力學分析應用方面進行了講解。書中不僅提供了相關的理論基礎與實際工程應用指導經驗，同時以大量的實例進行了說明，如座椅逆向工程設計、大型回轉殼體靈敏度設計、梁體振動分析、大型回轉殼體結構力學綜合性能分析、飛行器與船舶推進流體力學分析實例應用等。本書后四章（下冊）以產品制造工藝仿真與優(yōu)化為對象，分別介紹了復合材料制品成型工藝與優(yōu)化設計、塑性成形數(shù)字化模具設計、塑性成形模擬與工藝仿真優(yōu)化、數(shù)控機床加工與仿真模擬等數(shù)字化制造仿真模擬方面的核心內容。書中提供的實際應用實例對于提高復合材料制品設計與優(yōu)化、數(shù)字化模具設計與制造、塑性成形模擬優(yōu)化工藝、數(shù)控加工技術應用水平等先進數(shù)字化制造、模擬仿真技術的應用水平非常有實用的工程指導意義。在復合材料產品設計方面，除基本的成型工藝外，重點對復合材料彈翼、復合材料氣瓶、復合材料發(fā)動機罩的設計優(yōu)化、制造模擬的實例應用進行了講解。在介紹注塑模具、沖壓模具、鑄造模具的高效設計基礎與應用實例的同時，重點介紹了注塑成型模擬、板料拉深成形模擬、產品鑄造仿真模擬等模擬仿真與工藝方面的實際經驗。在數(shù)控加工方面，重點以數(shù)控機床加工編程與加工運動與動力學仿真、薄壁件數(shù)控加工變形模擬與控制、數(shù)控機床雕刻加工與模具銑削編程實例應用為主要對象進行了講解，還對數(shù)控加工金屬切削的仿真模擬應用的研究進展進行了介紹。

內容概要

本書是作者以數(shù)字化設計與仿真優(yōu)化技術、數(shù)字化制造與模擬技術應用為主要對象，在從事多年工作經驗的基礎上，在結合工程產品數(shù)字化設計、數(shù)字化制造應用需求的條件下，通過不斷應用、總結、研究開發(fā)編寫而成的。        本書(上、下冊)共分9章，第1～5章為上冊，以數(shù)字化設計與仿真應用為主要對象，重點在產品外觀設計、產品逆向工程應用與經驗、產品結構優(yōu)化設計、有限元分析應用基礎與經驗技巧、計算流體力學分析應用方面進行了講解。書中不僅提供了相關的理論基礎與實際工程應用指導經驗，同時以大量的實例進行了說明，如座椅逆向工程設計、大型回轉殼體靈敏度設計、梁體振動分析、大型回轉殼體結構力學綜合性能分析、飛行器與船舶推進流體力學分析實例應用等。    第6～9章為下冊，重點介紹了復合材料制品優(yōu)化設計與分析、產品數(shù)字化模具設計與制造、數(shù)控加工編程與仿真模擬等先進的數(shù)字化制造技術的應用。書中提供的實際應用實例對提高復合材料制品設計與優(yōu)化、數(shù)字化模具設計與制造、塑性成形模擬優(yōu)化工藝、數(shù)控加工技術應用水平等先進數(shù)字化制造、模擬仿真技術的應用水平有非常實用的工程指導意義。    本書理論豐富，信息量大，覆蓋面廣，且實用性強，工程應用價值高。    本書可供產品設計人員，機械制造、材料加工工藝人員學習參考，也可供高等院校機械制造工藝與裝備、機械設計與自動化、材料加工工程、工程力學、工業(yè)設計、高分子復合材料等專業(yè)師生參考。

書籍目錄

第一章　數(shù)字化設計、制造、仿真模擬基礎第二章　外觀設計與逆向工程第三章　數(shù)字化設計CAE應用基礎第四章　結構、機構裝配設計與流體第五章　CAE化優(yōu)化分析綜合實例參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：（2）建模的關鍵技術問題在艇身CAD模型的建立過程中，有以下幾個技術問題是必須要注意的，能否正確地處理這些問題往往是最后建立的模型是否準確的關鍵。1）由接觸式三坐標測量機所測得的數(shù)據實際上是測頭中心的坐標值，因此對測頭半徑的補償是必須要考慮到的。比較一般的測頭半徑補償方法是二維的，由于像轎車內門板這樣的覆蓋件表面為不規(guī)則的復雜曲面，測頭與工件的接觸點并不位于測頭中心所確定的測量平面內，在測量平面內對測頭進行二維補償，必然會有較大誤差，不能滿足艇身要求精度較高的條件，所以必須采用三維的測頭半徑補償方法。目前對測頭半徑的三維補償?shù)姆椒ㄒ脖容^多。一種實用的方法是先將被測數(shù)據進行規(guī)則化處理，然后以雙有序的節(jié)點為交點形成網絡線，這些網絡線能夠反映被測量曲面的特征。從而簡化測量操作，取消對各截面內采樣點及采樣點位置的限制，而且可以使測頭半徑的三維補償適合于多種不同類型復雜曲面。根據測頭中心軌跡曲面與被測曲面上各點的一一對應關系，從測頭中心坐標點找到被測表面上對應的測頭觸點坐標，從而進行測頭半徑的三維補償。2）交換數(shù)據所采用的標準也是一個值得注意的問題。將三坐標測量機上測得的掃描數(shù)據轉入專門的造型軟件中之前，必須先將其轉換為標準的數(shù)據格式文件，而最后造型工作完成之后，在將模型轉入其他的CAM或CAE系統(tǒng)中之前，同樣涉及到數(shù)據交換的問題?？紤]到系統(tǒng)之間數(shù)據轉換的方便，應盡可能采用通用標準的數(shù)據格式。建議采用最為常用的IG-Es格式，一般的CAD／CAM／CAE系統(tǒng)都有專門的IGES接口。3）在造型軟件上進行的造型工作中，對所要建立的模型必須有長時間的仔細揣摩，并且盡可能地利用產品的設計圖和原模型（或產品）以及從最初掃描所得到的輪廓線，獲得對其結構上的整體認識和把握。另外要充分熟知并利用造型軟件的各種功能。4）最后建立模型的好壞不僅取決于模型對實物形狀的擬合程度，也取決于曲面是否光順以及曲面的連接是否光滑。由于直接從通過掃描實物表面得到的輪廓線上點取型值點，因此只要型值點的選取能保證位置準確而且數(shù)量足夠多，則由此而得的曲線和曲面就能滿足對實物的擬合精度要求。另外，曲線和曲面的光順是一個應該特別注意的問題，一般來講，滿足曲線光順的條件是：①二階光滑，即曲率連續(xù)；②曲線不存在多余的拐點；③曲率變化比較均勻。滿足曲面光順的條件是：①構成曲面的關鍵曲線光順；②曲面的網格線無多余的拐點；③曲面高斯曲率變化均勻，在4～5之間。一般是通過對曲面進行渲染處理，借此來檢驗曲面的光順性。通過透視渲染、鏡面反射、透明、倒影、多重光源等處理手段，可以產生逼真的、視覺感良好的圖像，從各個角度觀察所生成的曲面光順度，可以全面地判斷整個曲面的光順性。

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《數(shù)字化設計制造仿真與模擬(上冊)》由機械工業(yè)出版社出版。

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