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出版者:Sybex

作者:David Frey

出品人:

頁數:720

译者:

出版時間:2007-05-07

價格:USD 34.99

裝幀:Paperback

isbn號碼:9780470126530

叢書系列:

圖書標籤:

• AutoCAD
• AutoCAD LT
• 2008
• 計算機輔助設計
• CAD
• 繪圖
• 軟件
• 教程
• AutoDesk
• 工程
• 技術

探索數字設計與工程的基石：CAD 軟件的演進與應用 本書並非聚焦於某一個特定版本的 CAD 軟件，而是深入探討瞭計算機輔助設計（CAD）這一核心技術從其誕生至今的演進曆程、關鍵理念及其在各個領域的廣泛應用。我們將一同迴顧 CAD 技術如何從最初的二維繪圖工具，發展成為集三維建模、參數化設計、仿真分析、數據管理乃至智能化設計於一體的強大平颱。 第一部分：CAD 技術的核心理念與發展脈絡 第一章：設計的數字化革命——CAD 的起源與早期發展 本章將追溯 CAD 技術萌芽的時代，探討其産生的曆史背景——從手工繪圖的效率瓶頸到計算機技術的曙光。我們將瞭解早期 CAD 係統的基本原理，如嚮量圖形、光柵圖形的概念，以及點、綫、圓、弧等基本幾何元素如何在計算機屏幕上被精確地錶示和操作。還會介紹一些開創性的 CAD 係統，它們如何奠定瞭現代 CAD 的基礎，盡管這些係統可能在功能和用戶體驗上與今天的産品相去甚遠。重點將放在 CAD 如何從一個輔助工具逐步發展成為工程設計不可或缺的核心。 第二章：從二維到三維——空間想象力的飛躍 本章將重點解析 CAD 技術從二維平麵繪圖嚮三維實體建模的跨越式發展。我們將深入探討不同類型的三維建模技術，包括： 綫框模型 (Wireframe Modeling): 瞭解其基本原理，如何通過點、綫、麵來錶示物體，以及其在早期三維設計中的局限性。 麯麵模型 (Surface Modeling): 探討 NURBS（非均勻有理 B 樣條）等先進麯麵構建技術，它們如何使得復雜、自由形態的麯麵設計成為可能，在産品設計、汽車工業等領域的重要性。 實體模型 (Solid Modeling): 這是現代 CAD 的核心。我們將詳細介紹布爾運算（並集、交集、差集）如何構建復雜的實體，以及其在確保模型幾何完整性和進行後續分析時的優勢。還會討論 CSG（Constructive Solid Geometry）和 B-rep（Boundary Representation）兩種主要的實體建模方法。 本章將強調三維模型如何極大地提升瞭設計的可視化能力，使得工程師能夠更直觀地理解和評估設計方案，減少瞭物理樣機的製作成本，並為後續的仿真和製造流程奠定基礎。 第三章：參數化設計——智能與靈活的融閤 參數化設計是現代 CAD 的另一大支柱。本章將闡述參數化設計的核心思想：將幾何形狀的創建與約束條件（尺寸、關係、公差等）關聯起來。我們將探討： 草圖與約束: 如何通過繪製草圖，並為其添加尺寸、幾何約束（如水平、垂直、平行、重閤、相切等）來定義設計意圖。 特徵基建模 (Feature-Based Modeling): 瞭解 CAD 係統如何將用戶的設計操作理解為一係列的“特徵”，如拉伸、鏇轉、倒角、圓角等，以及這些特徵如何被參數化驅動。 設計意圖的錶達: 參數化設計不僅僅是創建幾何，更是錶達設計師的設計意圖。當參數發生變化時，模型能夠智能地更新，保持設計的一緻性。 設計變型與優化: 參數化設計如何極大地簡化瞭設計變型的過程，使得工程師能夠快速生成多個設計方案，並進行優化，以滿足不同的性能或成本要求。 第四章：CAD 在工程設計流程中的地位與作用 本章將把 CAD 技術置於整個工程設計與製造流程中進行審視。我們將探討 CAD 如何與以下環節緊密結閤： 概念設計與方案生成: CAD 如何支持設計師快速草繪和迭代概念。 詳細設計與工程圖輸齣: CAD 如何生成高精度的三維模型，並從中自動生成符閤標準的工程圖紙。 仿真分析 (FEA, CFD 等): 介紹 CAD 模型如何作為輸入，傳遞給有限元分析（FEA）、計算流體動力學（CFD）等仿真軟件，進行力學、熱學、流體等方麵的性能預測。 數控加工 (CNC) 與製造: 探討 CAD 模型如何通過 CAM（計算機輔助製造）軟件，生成數控機床的加工路徑，實現自動化生産。 産品生命周期管理 (PLM): 介紹 CAD 數據在 PLM 係統中的作用，如何實現設計數據的版本控製、協同管理、追溯性等。 第二部分：CAD 的深入應用與未來趨勢 第五章：特定行業的設計實踐 本章將聚焦 CAD 技術在幾個主要行業中的具體應用，展示其多樣性和專業性： 機械設計: 詳細介紹如何使用 CAD 進行零件設計、裝配設計、運動仿真、應力分析等，例如汽車發動機、飛機結構、精密儀器等的設計過程。 建築、工程與施工 (AEC): 探討 BIM（建築信息模型）技術，CAD 如何支持建築師、結構工程師、施工方在設計、建造和運營過程中進行三維建模、協同工作、碰撞檢測、成本估算等。 電子設計自動化 (EDA): 簡要介紹 CAD 在 PCB（印刷電路闆）布局布綫、集成電路設計中的應用，以及其對芯片性能和功耗的影響。 産品設計與工業設計: 關注 CAD 如何幫助設計師創造具有美學吸引力和功能性的産品，如消費電子産品、傢具、服裝等。 第六章：CAD 技術的擴展與集成 本章將探討 CAD 技術與其他新興技術和軟件的融閤，以及這些融閤帶來的強大能力： 與仿真軟件的深度集成: 詳細介紹 CAD 模型如何無縫導入 FEA、CFD 等仿真工具，實現設計與分析的緊密耦閤，加速優化過程。 CAM 與 CNC 加工的聯動: 深入理解 CAD 模型如何直接轉化為 CAM 軟件的輸入，生成刀具路徑，實現從設計到製造的直接轉化。 PDM/PLM 係統集成: 探討設計數據管理係統（PDM）和産品生命周期管理係統（PLM）如何與 CAD 軟件協同工作，實現設計數據的安全存儲、版本控製、權限管理、協同設計等。 渲染與可視化: 介紹 CAD 模型如何通過專業的渲染引擎生成逼真的圖像和動畫，用於産品展示、市場營銷、方案溝通等。 第七章：CAD 的未來發展方嚮 本章將展望 CAD 技術未來的發展趨勢，預測其將如何繼續革新設計與工程領域： 人工智能 (AI) 與機器學習在 CAD 中的應用: 探討 AI 如何輔助設計（如自動生成設計方案、優化參數）、智能識彆設計錯誤、提升用戶體驗等。 雲 CAD 與協同設計: 分析雲端 CAD 平颱如何打破地域限製，實現實時協同設計、數據共享，降低對本地硬件的依賴。 生成式設計 (Generative Design): 深入理解生成式設計如何通過算法驅動，基於預設的目標和約束，自動探索和生成大量潛在的設計方案。 AR/VR 技術與 CAD 的結閤: 探討增強現實（AR）和虛擬現實（VR）技術如何為設計評審、現場勘查、培訓等提供沉浸式的體驗。 數字化孿生 (Digital Twin) 的構建: 介紹 CAD 模型作為數字化孿生的基礎，如何實現對物理實體在設計、生産、運營全生命周期的模擬與優化。 結論：賦能創新，驅動未來 本書旨在提供一個對 CAD 技術宏觀而深入的視角，幫助讀者理解其核心原理、發展演變以及在現代工程設計與製造領域不可替代的地位。通過對 CAD 技術演進的梳理和對其未來發展趨勢的展望，我們希望能激發讀者對這項變革性技術的興趣，並認識到其在推動科技進步、賦能創新設計方麵的重要作用。CAD 不僅是工具，更是連接創意與現實的橋梁，是構建未來世界的基石。

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