具体描述
《CATIA V5R18基础设计》内容简介：CATIA是法国达索公司开发的CAD/CAM/CAE一体化软件，广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子电器等行业。《CATIA V5R18基础设计》对CATIA V5基础模块的常用单元都有详尽的介绍，首先讲述了CATIA V5的主要特点、安装、基本概念及操作指南，然后对二维的草图绘制、三维实体特征、三维零件装配、工程图制作、钣金零件设计等功能都以实例加以讲述。在每章结束时还有小结及思考练习，可使读者快速掌握要领并能得到实际运用。
《CATIA V5R18基础设计》适合CATIA V5的初、中级用户使用，也可作为高等院校相关专业及培训班的教材。
现代机械设计与工程实践：从理论到应用的跨学科探索 本书旨在为从事机械设计、制造、工程分析及相关领域的技术人员、工程师、高校师生提供一套全面、深入且高度实用的知识体系。它超越了单一软件工具的范畴，聚焦于支撑现代复杂工程项目成功实施的核心设计理念、分析方法以及先进制造技术。 --- 第一部分：工程设计基础理论与方法论的革新 本部分深入剖析了现代机械设计所依赖的理论基石，强调从需求定义到概念生成的系统化方法。 第一章：工程需求的捕获与转化（Requirement Elicitation and Translation） 需求层级结构与冲突管理： 探讨如何将模糊的用户期望转化为清晰、可量化、可验证的工程指标（如性能、可靠性、成本、可维护性）。重点介绍目标树（Objectives Tree）和质量功能展开（QFD）在需求优先级排序中的应用。 系统思维在设计初期的作用： 强调将产品视为一个复杂的系统，分析其子系统间的相互作用、接口定义，以及生命周期成本分析（LCC）在概念选择阶段的介入时机。 知识工程与设计知识库的构建： 介绍如何结构化地捕获和存储专家经验、设计规范和历史数据，为后续的参数化设计和迭代提供智能支持。 第二章：创新性概念生成与评估（Innovative Concept Generation and Evaluation） 超越传统的设计方法： 详细阐述形态发生学（Morphology）、逆向工程思维、仿生学（Biomimetics）在机械结构创新中的应用潜力。 矩阵评估与决策支持系统： 系统介绍基于多准则决策分析（MCDA）的方法，如层次分析法（AHP）和模糊综合评价法，用于客观、量化地比较多个设计方案的优劣。 拓扑优化理论在概念阶段的引导作用： 解释拓扑优化如何指导工程师在设计初期就确定材料的最佳分布路径，而非仅依赖后期的形状优化。 第三章：材料科学在性能实现中的关键作用（Material Science in Performance Realization） 先进功能材料的选择与应用： 深入探讨高强度钢、铝合金、钛合金、复合材料（如碳纤维增强聚合物 CFRP）以及智能材料（如形状记忆合金）的力学性能、疲劳特性和环境适应性。 材料的连接技术对比分析： 详细对比焊接、铆接、胶接、粘接等不同连接方式对结构整体刚度和寿命的影响，特别是针对异种材料的连接挑战。 微观结构与宏观性能的关系： 简要介绍材料晶体结构、加工硬化对最终承载能力的影响，指导工程师在选择标准牌号材料时预判其行为。 --- 第二部分：高级工程分析与仿真技术 本部分聚焦于现代工程分析的核心——数值模拟技术，旨在提升设计决策的准确性和效率。 第四章：结构强度与可靠性分析的深化（Advanced Structural Analysis and Reliability） 非线性有限元分析的边界条件处理： 重点讲解接触非线性、大变形、材料塑性等复杂情况下的模型建立与求解器选择，并深入探讨接触算法的收敛性问题。 疲劳寿命预测的先进模型： 详细介绍基于应力/应变寿命法（S-N/E-N）的局限性，转而深入讲解基于断裂力学（如应力强度因子 $K_I, K_{II}$）和损伤容限法的应用，特别关注疲劳裂纹的萌生与扩展模拟。 随机载荷与可靠性评估： 介绍随机有限元（SFEA）的基本原理，如何利用蒙特卡洛模拟或First-Order Reliability Method (FORM) 来量化结构在不确定载荷下的失效概率。 第五章：动力学与振动控制系统设计（Dynamics, Vibration, and Control System Integration） 模态分析与系统响应预测： 深入探讨如何通过实验模态分析（EMA）验证和修正有限元模型（Model Updating），以及如何利用Campbell图预测旋转机械的临界转速。 主动与被动隔振技术： 对比调谐质量阻尼器（TMD）、液体阻尼器以及半主动控制系统（如基于磁流变阻尼器 MR Damper）在抑制结构共振中的应用策略。 瞬态动力学与冲击响应： 讲解在爆炸、碰撞等高频、高应变率载荷下的计算模型选择（如显式动力学求解），以及材料的应变率效应补偿。 第六章：多物理场耦合分析与优化（Multi-Physics Coupling and Optimization） 热-结构耦合分析： 探讨在高温或高频工作环境下，热应力如何成为结构失效的主要诱因。重点分析瞬态热载荷下的温度梯度与应力场的相互影响。 流固耦合（FSI）在工程中的实践： 介绍流体对结构（如空气动力学载荷、水下压力）的影响，以及如何选择合适的耦合策略（单向、双向、松耦合或紧耦合）进行精确模拟。 集成优化设计流程（Integrated Design Optimization）： 介绍如何将参数化建模、性能分析（FEA/CFD）和优化算法（如遗传算法、梯度下降法）结合，实现多目标、约束条件的自动寻优，以达到轻量化与高刚度的最佳平衡。 --- 第三部分：面向制造的设计与数字化流程集成 本部分关注如何将设计成果高效、精确地转化为物理实体，强调数字化工厂和先进制造技术的融合。 第七章：面向制造和装配的设计（Design for Manufacturing and Assembly - DFMA） 公差链分析与配合设计： 详细讲解统计公差技术（Statistical Tolerance Stacks）在保证装配功能和降低制造成本之间的权衡。介绍几何尺寸和公差（GD&T）在工程图纸上的完整表达与解读。 可制造性评估（Design for Manufacturability）： 针对传统加工（铣削、车削）、钣金成型和铸造工艺，分析特定几何特征（如深腔、细壁、倒扣）对加工难度和成本的影响。 装配流程仿真与干涉检查： 介绍如何利用数字样机技术（Digital Mock-up, DMU）对复杂产品的装配顺序进行预演，并提前发现潜在的干涉点和操作空间限制。 第八章：增材制造（Additive Manufacturing）的设计挑战与机遇 增材制造的设计准则（Design for AM）： 探讨分层制造的特性（如各向异性、残余应力）对结构强度和精度带来的影响。专门讨论支撑结构的设计、悬空角度的控制以及薄壁结构的打印限制。 拓扑优化结果的后处理与实现： 如何将高度复杂的点阵或晶格结构转化为可打印的STL文件，并讨论不同增材制造工艺（如SLM、SLS）对最终几何形状的约束。 几何精度与表面完整性： 分析增材制造件的尺寸精度误差来源（如烧结收缩、热变形）及其对功能面的影响，以及后续的机械加工或后处理需求。 第九章：数字化工程环境下的数据管理与协同（Data Management and Collaborative Engineering） 产品全生命周期管理（PLM）的核心理念： 介绍PLM系统在集成CAD、CAE、CAPP（计算机辅助工艺规划）数据流中的作用，以及BOM（物料清单）管理的精确性对供应链的决定性影响。 数据互操作性与格式标准： 讨论STEP、IGES等中性文件格式在跨平台数据交换中的局限性与高级应用，确保设计意图的无损传递。 工业物联网（IIoT）与数字孪生（Digital Twin）的集成： 展望如何通过传感器数据反馈，实现对已投入使用机械系统的性能监控，并将实际工况数据反哺至下一代产品的设计迭代中，形成闭环优化。 --- 本书强调理论的深度、方法的实用性以及跨学科知识的整合能力，帮助读者构建一个适应未来复杂工程需求的、坚实的设计与分析框架。
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