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出版者:清华大学出版社

作者:袁乐健

出品人:

页数:255

译者:

出版时间:2004-1

价格:23.0

装帧:平装

isbn号码:9787302078982

丛书系列:

图书标签:

• 1
• Solid Edge
• CAD
• 机械设计
• 教程
• 实用
• 入门
• 软件操作
• 三维建模
• 工程制图
• 数字化设计

工业设计与工程的深度探索：不止于CAD的工具书系 本系列图书旨在深入剖析现代工业设计、机械制造、产品开发以及先进工程技术领域的理论基石与实践前沿，为专业人士、高级学生及致力于技术创新的工程师提供一套全面、深入、且高度实用的参考资料。我们聚焦于那些超越基础建模软件操作层面，直达设计哲学、仿真分析精髓以及数字化制造流程核心的技术领域。 第一卷：拓扑优化与轻量化结构设计 本卷深入探讨了现代结构设计中的核心挑战——如何在保证结构完整性和性能的前提下，实现材料使用的最优化和部件的极致轻量化。 理论基础： 详细阐述了有限元分析（FEA）在拓扑优化中的数学模型，包括应力约束、刚度约束以及载荷施加的边界条件设定。引入了非均匀有理B样条（NURBS）曲面在优化结果后处理中的应用，确保优化后的几何体能顺利转化为可制造的CAD模型。 高级材料的应用： 涵盖了高性能复合材料（如碳纤维增强聚合物 CFRP）的设计考量，包括层合板的铺层设计、失效模式预测（如纤维断裂和基体开裂）以及在复杂载荷下的蠕变与疲劳分析。 制造约束集成： 重点讲解了如何将增材制造（3D打印）的特定约束——如最小壁厚、悬垂角度限制、支撑结构设计——无缝集成到拓扑优化流程中，实现“设计即制造”（DfM）的自动化检查与修正。 第二卷：复杂曲面逆向工程与数字化造型 本卷侧重于从物理原型、扫描数据或现有产品快速、精确地重建高品质数字化模型的技术栈。 数据采集与预处理： 详细比较了激光扫描、结构光扫描和接触式测量的优缺点及其在不同精度要求下的应用场景。重点讲解了点云数据的降噪、配准（Registration）和去噪算法，以及如何处理扫描数据中的噪声和缺失区域。 自由曲面拟合与重建： 深入探讨了参数化曲面重建技术，包括基于扫描点的曲面拟合算法（如最小二乘法拟合、局部优化拟合）。重点介绍了Class-A曲面（汽车和航空航天标准）的创建原则，强调曲率连续性（G2连续性）在保证视觉美感和气动性能上的关键作用。 逆向建模工作流： 结合实际案例，展示如何将逆向工程的结果与传统的参数化建模流程进行有效衔接，特别是如何将自由曲面转化为可编辑的实体模型，并确保其参数化特征（如拔模斜度、圆角半径）可以在后续修改中被快速调整。 第三卷：多物理场耦合仿真与系统级验证 本卷超越了单一物理场（如仅结构或仅热传导）的分析范畴，专注于跨领域物理效应的相互作用及其对产品性能的综合影响。 流固耦合（FSI）： 详细讲解了如何使用计算流体力学（CFD）的结果（压力分布、速度场）作为结构分析（CSM）的载荷输入，特别是在柔性叶片、船舶螺旋桨以及航空器襟翼的动态响应分析中的应用。区分了单向、双向耦合的适用场景及求解器选择。 热-机耦合分析： 探讨了电子设备散热、发动机部件热膨胀对结构应力的影响。内容涉及材料的热物理参数（热膨胀系数、导热系数）的准确获取与建模，以及瞬态热载荷下的结构响应预测。 电磁-结构耦合（EM-Structure）： 针对电机、传感器和高压设备的工程师，本卷提供了电磁场计算结果（如洛伦兹力、麦克斯韦应力）如何转化为机械载荷，用于评估设备在电磁作用下的变形、振动与疲劳寿命。 第四卷：面向工业4.0的数字孪生与智能制造集成 本卷将视野扩展到产品生命周期管理（PLM）的未来趋势，探讨如何利用数据驱动的方法优化生产和维护环节。 数字孪生模型构建： 不仅关注几何模型的创建，更侧重于将实时运行数据（传感器数据、环境参数）映射到虚拟模型上。讲解了如何建立物理模型与数据模型之间的映射机制，实现状态监测与预测性维护（PdM）。 过程仿真与优化： 深入分析了离散事件仿真（DES）在复杂装配线布局优化中的应用，包括机器人工作站的节拍时间分析、物料搬运策略（AGV路径规划）的效率评估。 知识图谱与AI辅助设计： 探讨如何利用历史设计数据、仿真报告和失效分析记录，构建工程知识图谱。这使得系统能够基于过去的成功或失败经验，在设计初期即对潜在的设计缺陷进行预警，从而大幅缩短迭代周期。内容还包括自然语言处理（NLP）在解析工程规范文档中的应用，辅助设计参数的自动提取。 第五卷：高级装配体管理与大型项目数据结构化 本卷专门针对涉及数千甚至数万个零件的复杂产品（如飞机、大型机械）的数据管理挑战。 参数化驱动的设计： 详细介绍了如何构建高效的自顶向下（Top-Down）设计策略，利用设计意图（Design Intent）驱动整个产品族的配置化。重点讲解了在大型装配体中，如何管理和控制父子关系、间隙和配合公差，防止“参数漂移”。 公差分析的深化： 超越传统的二维或一维公差链分析，本卷深入探讨了基于统计学的三维（3D）公差分析（如蒙特卡洛模拟），并结合GD&T（几何尺寸与公差）标准，评估装配体的功能性裕度。 轻量化装配： 介绍如何利用虚拟仿真技术，预先评估螺栓连接、焊接、铆接等连接方式在实际应力环境下的可靠性，指导设计者在保证强度的前提下，选择更轻便的连接件和连接方案。 本系列图书的每一部分都强调理论与实践的紧密结合，通过大量真实的工程案例、详细的步骤指南和高级算法的介绍，致力于培养工程师从“使用工具”到“掌握工具背后的工程原理”的思维跨越。

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坦白说，这本书的深度和广度都超出了我的预期，它绝不仅仅是停留在软件基础操作层面的“玩具书”。我之前用过其他几本同类书籍，它们大多只教你如何“画”出零件，但对设计意图和背后的工程原理往往一带而过。而这本《实用教程》的厉害之处在于，它非常注重设计思维的培养。作者在讲解复杂曲面建模或者装配体设计时，会穿插一些行业标准和设计规范的知识点。比如，在讲解如何优化模型以提高仿真分析效率时，书中会引导读者思考“这个倒角真的有必要这么大吗？”或者“这个圆角会不会造成应力集中？”这种从工程师角度出发的思考方式，极大地提升了我对模型质量的把控能力。特别是关于参数化设计和设计表的应用部分，简直是打开了新世界的大门，让我明白了如何通过变量控制来快速迭代设计方案，而不是一遍遍地手动修改。对于那些有一定基础，想要从“绘图员”进阶到“设计师”的读者，这本书提供了一个非常坚实的理论与实践结合的桥梁。

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与其他动辄几百页、厚得像砖头的软件参考大全相比，这本书在内容组织上展现了一种极高的信息密度和提炼能力。它不是简单地罗列所有命令，而是精选了日常工作中出现频率最高、解决实际问题最关键的工具集进行深度剖析。对于初学者来说，太多的信息反而会造成认知负担，而这本书做到了“少即是多”。它的语言风格非常精炼、直接，没有拖泥带水，每一个段落似乎都在传递明确的指令或知识点。我特别喜欢它在遇到复杂操作时使用的“小贴士”或者“注意事项”栏目，往往能帮我规避那些因为粗心或经验不足而可能犯下的错误，比如在进行大范围特征修改时，如何正确选择基准面以避免模型崩塌。这本书的学习体验非常“高效”，我感觉我花在理解“是什么”上的时间很少，大部分时间都投入到了“怎么做”和“为什么要这样做”的实践环节中，这对于时间宝贵的职场人士来说是极大的优势。

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这本书的章节逻辑编排方式，简直是业界良心，完全符合学习曲线的规律。它没有采用那种大杂烩式的结构，而是将功能模块划分得极其清晰且递进自然。前几章打好二维基础，然后平滑过渡到实体建模，接着是曲面和高级特征，最后收尾于出图和工程管理。最让我欣赏的是，它对“装配体”和“工程图”这两大“拦路虎”的处理方式。很多教程在这里就戛然而止或者含糊其辞，但这本书用了相当大的篇幅来讲解干涉检查、运动仿真以及如何生成符合国标的工程图纸，包括图层管理、标题栏填写规范等细节。我记得我之前在出图时，经常因为图框比例或者剖视图的标注问题被领导批评，对照着书上的示例一步步操作后，现在出具的图纸规范性大大提高，省去了我反复修改的麻烦。这种对“交付成果”的重视，让这本书的价值远超了一般的软件操作手册。

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对于我这种习惯于通过实际项目驱动学习的人来说，这本书的配套练习和项目化学习路径是最大的亮点。它不是那种冷冰冰的功能讲解集合，而是真正融入了行业案例的“项目手册”。从设计一个简单的机械零件，到构建一个包含多个部件的运动机构，每完成一个模块的学习，就仿佛攻克了一个小型工程挑战。作者在每个阶段都设置了“自测点”，让你能即时检验自己是否真正掌握了所学内容。更难能可贵的是，书中对软件更新版本的兼容性考虑得比较周到，虽然软件迭代很快，但它所强调的核心设计理念和核心功能（比如同步建模的哲学）是稳固不变的。这使得即使未来软件界面略有变化，书中的核心知识体系依然能够指导我的工作。这本书的价值不在于教你按下哪个按钮，而在于教你如何像一个熟练的工程师一样，利用这个强大的工具去解决现实世界中的设计难题，它的长期参考价值非常高。

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这本书简直是为初学者量身定做的，尤其是像我这种对机械制图软件一窍不通的新手。从最基础的界面操作讲起，每一个工具的按钮、每一个菜单的功能，作者都做了非常详尽的图文解析，看得人心里踏实。我记得我第一次打开软件的时候，简直是手足无措，感觉界面上密密麻麻的图标都是外星文，但是跟着这本书的步骤一步步来，从简单的二维草图绘制到三维模型的拉伸、旋转，感觉就像有人在我身边手把手地教我一样。它没有那种高高在上的理论说教，而是完全从“实战”的角度出发，大量的案例练习都贴近工程实际，让人学完就能用。比如，书中对钣金模块的讲解，从展开图的计算到折弯补偿的处理，都讲得极其透彻，让我终于搞明白了那些看似复杂的折弯线是怎么回事。这本书的排版也很清晰，关键步骤都会用醒目的颜色或箭头标出来，即便是偶尔走神了，也能很快找到刚才看到的位置继续跟进。对于想快速上手这个软件、并在工作中能立刻见到成效的人来说，这本书的实用价值是无可估量的。它不仅仅是本教程，更像是一个耐心的、全天候待命的私人导师。

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