具体描述
《高等学校CAD/CAM/CAE规划教材•Pro/ENGINEER Wildfire3.0三维机械设计》主要内容：Pro/ENGINEER是美国参数技术公司（PTC）推出的功能强大的参数化设计软件包，是当今世界上最普及的三维CAD/CAM系统软件之一，具有零件设计、产品装配、模具开发、钣金件设计、NC开发、造型设计、机构仿真和铸造件设计等强大功能，广泛应用在航空航天、机械、电子、汽车、家电及玩具等工程领域。
由于其强大而完美的功能，Pro/ENGINEER正在成为三维CAD/CAM领域的一面旗帜，它在国外大学院校已成为学习工程必修的专业课程，并成为工程设计人员必备的技术。作为提高生产率和竞争力的有效手段，Pro/ENGINEER也正在我国形成一个广泛应用的热潮。
现代工程数字化转型与创新设计实践 本书聚焦于当前工程设计领域的前沿趋势、核心方法论以及跨学科的创新应用，旨在为工程师、设计师和技术管理者提供一套全面的数字化转型和高效设计思维框架。 --- 第一部分：工程数字化转型的宏观图景与战略规划 第1章：工业4.0背景下的设计范式演进 本章深入探讨了全球制造业向智能制造迈进的时代背景，分析了工业4.0、物联网（IoT）以及云计算技术如何从根本上重塑传统的产品开发流程。我们将解析“数字主线”（Digital Thread）和“数字孪生”（Digital Twin）的概念框架，阐述它们在提升设计验证效率、降低迭代成本方面的核心价值。重点讨论了敏捷开发与工程设计如何有机结合，以应对快速变化的市场需求。 第2章：数据驱动的决策支持系统 现代工程设计不再仅仅依赖经验和直觉，数据分析成为核心驱动力。本章详细介绍了如何构建和应用工程数据管理（EDM）和产品生命周期管理（PLM）系统。内容涵盖了从需求捕获、设计参数化到制造数据输出的全流程数据治理策略。此外，还将探讨大数据分析在预测性维护、产品性能优化以及材料科学创新中的应用潜力，引导读者建立数据驱动的创新文化。 第3章：人机交互与协同设计环境构建 随着设计复杂度的增加，团队协作的效率至关重要。本章超越了传统的CAD协作模式，重点介绍沉浸式技术（如虚拟现实VR和增强现实AR）在设计评审、装配指导和人机工程学分析中的实际应用。我们将分析如何优化远程团队之间的协同工具链，确保设计意图的无损传递和高效反馈循环，强调用户体验（UX）原则在工业产品设计中的重要性。 --- 第二部分：高级仿真、优化与验证技术前沿 第4章：多物理场耦合仿真与材料行为建模 本章着眼于超越单一物理域的复杂系统分析。内容涵盖了流体动力学（CFD）、有限元分析（FEA）以及热力学仿真如何进行有效耦合，以准确预测产品在真实工况下的行为。特别关注先进材料，如复合材料、增材制造材料的本构模型建立及其在仿真环境中的准确表征方法，为高可靠性设计提供理论支撑。 第5章：拓扑优化与生成式设计（Generative Design）的实践 本章是面向未来制造的设计方法论的集中体现。我们将详细介绍拓扑优化算法的原理、约束条件的设定（包括载荷、边界条件、制造约束）。随后，深入探讨生成式设计工具如何利用人工智能驱动的算法，在预设目标下自动探索数千种潜在设计方案，并重点分析了如何评估和选择最具可行性、美观性和可制造性的最优解。 第6章：可靠性工程与生命周期性能评估 可靠性是衡量产品质量的关键指标。本章系统介绍了基于概率的可靠性设计（PbD）方法。内容包括故障树分析（FTA）、事件树分析（ETA）以及加速寿命试验（ALT）的设计与数据解读。此外，探讨了疲劳寿命分析、蠕变分析等高级损伤模型在确保产品长期运行安全中的应用。 --- 第三部分：面向未来制造的设计实现与集成 第7章：增材制造（AM）的设计自由度与工艺限制 增材制造正在颠覆传统的设计限制。本章专注于“为制造设计”（Design for Additive Manufacturing, DfAM）的原则。讨论了金属、聚合物等不同AM技术对几何形状、支撑结构、残余应力和后处理工艺的要求。内容重点在于如何利用AM技术实现复杂内部结构（如点阵结构、点云结构）的设计，以达到轻量化和功能集成化的目标。 第8章：精密模具设计与可制造性分析（DFM） 尽管新技术层出不穷，精密注塑、压铸和钣金成形依然是主流制造方式。本章回归经典，但引入了现代化的DFM工具。详细阐述了拔模斜度、壁厚均匀性、浇口位置优化、缩松预测等核心注塑设计考量。同时，介绍了如何利用先进的CAE工具进行模流分析，以在设计阶段规避制造缺陷。 第9章：嵌入式系统与机电一体化设计集成 现代机械系统高度依赖电子和软件。本章探讨了机电一体化产品（Mechatronics）的设计流程。内容包括传感器、执行器选型、嵌入式控制器的集成策略，以及机械结构与电子元件的协同布局设计，以解决电磁兼容性（EMC）和散热管理等跨学科挑战。 --- 第四部分：创新思维与可持续性设计 第10章：面向循环经济的可持续性设计（DfE） 企业社会责任和法规要求推动了可持续性设计成为主流。本章阐述了如何将生命周期评估（LCA）工具整合到设计初期，量化产品从原材料获取到报废处理的生态足迹。讨论了材料选择、能效优化、可拆卸性、可回收性等DfE原则，指导工程师设计出环境友好的高性能产品。 第11章：设计创新中的逆向工程与知识产权保护 在快速迭代和市场竞争中，逆向工程成为获取技术信息和验证竞争对手产品的关键手段。本章介绍了3D扫描技术、点云处理和逆向建模的工作流程。同时，强调了在设计过程中对知识产权的保护策略，包括专利检索、设计文档的安全性管理以及数字水印的应用。 第12章：未来工程师的素养：跨界融合与持续学习 本书最后一部分总结了在高度自动化和智能化环境中，工程师所需具备的核心能力。这包括批判性思维、系统级思考能力、伦理意识，以及对新兴技术（如量子计算在优化中的潜在应用）的开放态度。强调构建个人知识体系，将理论知识转化为实际工程成果的能力。 --- 适用对象： 机械、汽车、航空航天、电子产品等相关领域的设计工程师、CAE分析师、产品经理、技术研发部门主管，以及正在进行专业技能提升的高年级本科生和研究生。本书以实践为导向，提供了大量案例分析和工具应用思路，旨在帮助读者提升在复杂产品开发环境中的综合竞争力。
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