数字化设计制造仿真与模拟（上册）

章节摘录

插图：（2）建模的关键技术问题在艇身CAD模型的建立过程中，有以下几个技术问题是必须要注意的，能否正确地处理这些问题往往是最后建立的模型是否准确的关键。1）由接触式三坐标测量机所测得的数据实际上是测头中心的坐标值，因此对测头半径的补偿是必须要考虑到的。比较一般的测头半径补偿方法是二维的，由于像轿车内门板这样的覆盖件表面为不规则的复杂曲面，测头与工件的接触点并不位于测头中心所确定的测量平面内，在测量平面内对测头进行二维补偿，必然会有较大误差，不能满足艇身要求精度较高的条件，所以必须采用三维的测头半径补偿方法。目前对测头半径的三维补偿的方法也比较多。一种实用的方法是先将被测数据进行规则化处理，然后以双有序的节点为交点形成网络线，这些网络线能够反映被测量曲面的特征。从而简化测量操作，取消对各截面内采样点及采样点位置的限制，而且可以使测头半径的三维补偿适合于多种不同类型复杂曲面。根据测头中心轨迹曲面与被测曲面上各点的一一对应关系，从测头中心坐标点找到被测表面上对应的测头触点坐标，从而进行测头半径的三维补偿。2）交换数据所采用的标准也是一个值得注意的问题。将三坐标测量机上测得的扫描数据转入专门的造型软件中之前，必须先将其转换为标准的数据格式文件，而最后造型工作完成之后，在将模型转入其他的CAM或CAE系统中之前，同样涉及到数据交换的问题。考虑到系统之间数据转换的方便，应尽可能采用通用标准的数据格式。建议采用最为常用的IG-Es格式，一般的CAD／CAM／CAE系统都有专门的IGES接口。3）在造型软件上进行的造型工作中，对所要建立的模型必须有长时间的仔细揣摩，并且尽可能地利用产品的设计图和原模型（或产品）以及从最初扫描所得到的轮廓线，获得对其结构上的整体认识和把握。另外要充分熟知并利用造型软件的各种功能。4）最后建立模型的好坏不仅取决于模型对实物形状的拟合程度，也取决于曲面是否光顺以及曲面的连接是否光滑。由于直接从通过扫描实物表面得到的轮廓线上点取型值点，因此只要型值点的选取能保证位置准确而且数量足够多，则由此而得的曲线和曲面就能满足对实物的拟合精度要求。另外，曲线和曲面的光顺是一个应该特别注意的问题，一般来讲，满足曲线光顺的条件是：①二阶光滑，即曲率连续；②曲线不存在多余的拐点；③曲率变化比较均匀。满足曲面光顺的条件是：①构成曲面的关键曲线光顺；②曲面的网格线无多余的拐点；③曲面高斯曲率变化均匀，在4～5之间。一般是通过对曲面进行渲染处理，借此来检验曲面的光顺性。通过透视渲染、镜面反射、透明、倒影、多重光源等处理手段，可以产生逼真的、视觉感良好的图像，从各个角度观察所生成的曲面光顺度，可以全面地判断整个曲面的光顺性。

前言

本书是作者们在从事多年产品设计开发、模具设计制造、机械加工与成型技术应用与开发的经验基础上，在结合工程需要的前提下，通过不断应用、总结与开发而编写的。本书在选材内容、实例分析、理论基础、技术发展等方面都做了精心的编排，介绍了一定理论基础与技术信息，突出了数字化设计、制造仿真的应用与发展的同时，兼顾了数字化设计技术、数字化制造仿真方面的实例应用。书中提供的实例可有效地指导读者进行数字化设计与仿真、数字化制造与仿真相关方面的工程应用，并且兼顾了数字化设计、制造仿真与协同技术应用的系统性和实用性。全书（上、下册）共分9章，各章除包括了基本理论、工程应用实例、优化分析算例操作外，书中提供了大量的工程设计制造必备的实用信息，包括各种设计工具平台、各种优化分析软件、技术发展趋势、制造工艺信息、成功案例的介绍等。各章除介绍理论基础内容外，都安排了相关实例练习的形式进行了讲解，同时将工程应用的实际经验也安排了相关小节进行了介绍。本书前五章（上册）以数字化设计与仿真应用为主要对象，重点在产品外观设计、产品逆向工程应用与经验、产品结构优化设计、有限元分析应用基础与经验技巧、计算流体力学分析应用方面进行了讲解。书中不仅提供了相关的理论基础与实际工程应用指导经验，同时以大量的实例进行了说明，如座椅逆向工程设计、大型回转壳体灵敏度设计、梁体振动分析、大型回转壳体结构力学综合性能分析、飞行器与船舶推进流体力学分析实例应用等。本书后四章（下册）以产品制造工艺仿真与优化为对象，分别介绍了复合材料制品成型工艺与优化设计、塑性成形数字化模具设计、塑性成形模拟与工艺仿真优化、数控机床加工与仿真模拟等数字化制造仿真模拟方面的核心内容。书中提供的实际应用实例对于提高复合材料制品设计与优化、数字化模具设计与制造、塑性成形模拟优化工艺、数控加工技术应用水平等先进数字化制造、模拟仿真技术的应用水平非常有实用的工程指导意义。在复合材料产品设计方面，除基本的成型工艺外，重点对复合材料弹翼、复合材料气瓶、复合材料发动机罩的设计优化、制造模拟的实例应用进行了讲解。在介绍注塑模具、冲压模具、铸造模具的高效设计基础与应用实例的同时，重点介绍了注塑成型模拟、板料拉深成形模拟、产品铸造仿真模拟等模拟仿真与工艺方面的实际经验。在数控加工方面，重点以数控机床加工编程与加工运动与动力学仿真、薄壁件数控加工变形模拟与控制、数控机床雕刻加工与模具铣削编程实例应用为主要对象进行了讲解，还对数控加工金属切削的仿真模拟应用的研究进展进行了介绍。

书籍目录

前言第1章  数字化设计、制造、仿真模拟基础  1.1  数字化设计基础    1.1.1  工程数据库    1.1.2  参数化技术    1.1.3  装配设计技术    1.1.4  建模技术  1.2  数字化制造技术  1.3  企业数字化制造与工艺的核心    1.3.1  数字化工艺技术    1.3.2  企业数字化协同的核心    1.3.3  CATIA企业数字化工程领域的应用  1.4  CATIA数字化轿车工程应用  1.5  产品数字化管理方案    1.5.1  产品数据管理PDM    1.5.2  企业资源管理ERP    1.5.3  产品生命周期管理PLM与ERP的区别    1.5.4  产品生命周期管理PLM数字化平台功能    1.5.5  基于PLM的产品数字化设计制造仿真平台第2章  外观设计与逆向工程  2.1  产品外观设计平台    2.1.1  CATIA自由曲面外观设计    2.1.2  AliasStudio    2.1.3  网格细分曲面外观设计平台系列    2.1.4  雕塑曲面外观设计ArtCAM  2.2  CATIA外观设计实例  2.3  产品逆向工程设计概述    2.3.1  逆向工程概论    2.3.2  逆向工程的设备    2.3.3  点数据处理与曲面建构软件    2.3.4  快速原型    2.3.5  逆向工程应用方法  2.4  Geomagic逆向工程应用实例    2.4.1  Geomagic Studio简介    2.4.2  使用Geomagic进行逆向工程应用  2.5  Imlageware逆向工程应用实例    2.5.1  Imageware功能介绍    2.5.2  应用实例：车灯测量与曲面建构逆向工程应用    2.5.3  应用实例：高尔夫木杆球头逆向工程应用实例  2.6  逆向工程应用经验    2.6.1  Imageware逆向工程应用经验与实例    2.6.2  艇身逆向工程应用经验第3章  数字化设计CAE应用基础  3.1  CAE应用优势及其发展趋势    3.1.1  CAE软件应用的优势    3.1.2  有限元优化设计分析流程    3.1.3  有限元软件平台的发展趋势  3.2  现代设计CAE应用核心基础    3.2.1  设计的组成    3.2.2  CAE系统的构成    3.2.3  产品研制和CAE系统的关系    3.2.4  CAE分析的目的和模型    3.2.5  工程CAE有限元分析常用的类型  3.3  有限元分析基本技巧  3.4  复杂几何模型的网格划分    3.4.1  有限元网格的划分基本方法    3.4.2  网格质量的评估    3.4.3  装配结构中单元的协调    3.4.4  常用单元的选用原则    3.4.5  SMC汽车覆盖件网格划分    3.4.6  基于8叉树算法的四面体网格划分基本原理    3.4.7  大型网格肋壳体有限元网格划实例  3.5  典型cAE软件平台      3.5.1  MSC.Software公司的MSC.Patran    3.5.2  机构动力学仿真平台MSC.ADAMS    3.5.3  ANSYS公司系列软件平台第4章  结构、机构装配设计与流体分析  4.1  钢架与框架结构设计优化  4.2  船体结构与强度数字化设计优化    4.2.1  CATIA船体结构设计    4.2.2  船体结构强度计算分析  4.3  回转壳体结构灵敏度与协同设计    4.3.1  回转壳体灵敏度设计    4.3.2  回转壳体协同设计  4.4  舱体及梁体的稳定性与动力学分析    4.4.1  圆柱壳体轴压稳定性分析    4.4.2  组合舱体的强度与模态分析  4.5  发动机装配与包络分析    4.5.1  发动机跳动与包络分析    4.5.2  高速发动机构成与装配  4.6  流体力学CFD优化设计分析    4.6.1  空气动力学分析实例应用    4.6.2  船舶螺旋桨CFD计算模拟    4.6.3  船舶阻力与功率计算第5章  CAE优化分析综合实例练习  5.1  杯成型拉伸模拟分析实例练习  5.2  刚柔复合多体机构动力学分析    5.2.1 ALGOR机构动力学分析    5.2.2 MSC.ADAMS曲柄机构动力学分析  5.3  机构与结构热固耦合模拟分析  5.4  CFD应用经验与实例练习    5.4.1  流体力学的应用优势    5.4.2  应用经验    5.4.3  ANSYS_CFX实例练习  5.5  人机工程学及其设计实例    5.5.1  人机工程学基础    5.5.2  人机工程设计UG NX实例练习参考文献

编辑推荐

《数字化设计制造仿真与模拟(上册)》由机械工业出版社出版。

作者简介

《数字化设计制造仿真与模拟(上册)》是作者以数字化设计与仿真优化技术、数字化制造与模拟技术应用为主要对象，在从事多年工作经验的基础上，在结合工程产品数字化设计、数字化制造应用需求的条件下，通过不断应用、总结、研究开发编写而成的。

《数字化设计制造仿真与模拟(上册)》(上、下册)共分9章，第1-5章为上册，以数字化设计与仿真应用为主要对象，重点在产品外观设计、产品逆向工程应用与经验、产品结构优化设计、有限元分析应用基础与经验技巧、计算流体力学分析应用方面进行了讲解。书中不仅提供了相关的理论基础与实际工程应用指导经验，同时以大量的实例进行了说明，如座椅逆向工程设计、大型回转壳体灵敏度设计、梁体振动分析、大型回转壳体结构力学综合性能分析、飞行器与船舶推进流体力学分析实例应用等。

第6—9章为下册，重点介绍厂复合材料制品优化设计与分析、产品数字化模具设计与制造、数控加工编程与仿真模拟等先进的数字化制造技术的应用。书中提供的实际应用实例对提高复合材料制品设汁与优化、数字化模具设计与制造、塑性成形模拟优化工艺、数控加工技术应用水平等先进数字化制造、模拟仿真技术的应用水平有非常实用的工程指导意义。

《数字化设计制造仿真与模拟(上册)》理论丰富，信息量大，覆盖面广，且实用性强，工程应用价值高。

《数字化设计制造仿真与模拟(上册)》可供产品设计人员，机械制造、材料加工工艺人员学习参考，也可供高等院校机械制造工艺与装备、机械设汁与自动化、材料加工工程、工程力学、工业设计、高分子复合材料等专业师生参考。

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