Computer Aided Design pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Morgan & Claypool

作者:Krishnamoorthy, C. S./ Rajeev, S./ Rajaraman, A.

出品人:

页数:374

译者:

出版时间:

价格:69

装帧:HRD

isbn号码:9781842651261

丛书系列:

图书标签:

• 计算机辅助设计
• CAD
• 工程图学
• 机械设计
• 产品设计
• 设计软件
• AutoCAD
• SolidWorks
• 数字化设计
• 工业设计

现代制造与工程创新：跨学科视角下的设计与实现 图书简介： 本书旨在为工程、设计、制造及相关领域的研究人员、工程师、学生和技术专业人士提供一个全面、深入且具有前瞻性的知识框架，聚焦于现代产品生命周期中，从概念构思到最终实现过程中所涉及的关键技术、方法论和跨学科挑战。本书摒弃了对单一工具或软件的机械性介绍，转而强调设计思维、系统集成、材料科学与先进制造工艺之间的内在联系与协同作用。 第一部分：设计哲学的重塑与系统思维的导入 本部分首先探讨了在数字化浪潮下，传统“设计-制造”模式所面临的局限性，并引入了系统工程（Systems Engineering）的核心理念。我们认为，现代工程设计不再是孤立的功能实现，而是一个复杂的、多约束条件的优化过程。 1.1 需求工程与用户体验的量化： 详细阐述了如何从模糊的用户需求中提取、分析和量化可测量的工程指标。这包括应用质量功能展开（QFD）、共识决策模型（如AHP），以及人机交互（HCI）领域的最新进展，确保设计起点即具备市场相关性和技术可行性。内容深入探讨了如何利用大数据分析和行为科学模型来预测用户偏好，并将这些软性需求转化为精确的几何、性能或约束参数。 1.2 拓扑优化与形态生成： 聚焦于如何利用先进的数学算法来探索设计空间。本书详细解析了拓扑优化（Topology Optimization）、形态生成（Shape Grammar）及生长算法（L-Systems）在结构轻量化、效率最大化中的应用。我们不仅展示了如何设置边界条件和载荷，更侧重于如何解读优化结果，以及如何将这些非直观的“自然形态”转化为可制造的CAD模型。这部分内容涵盖了在满足刚度、热传递或流体动力学约束下的多物理场耦合优化策略。 1.3 知识驱动的设计（KBD）与设计意图的捕获： 探讨了如何将专家的隐性知识和以往项目的经验固化到设计流程中。内容涵盖了基于规则集的专家系统在初步概念评估中的作用，以及如何构建可追溯的设计知识库，确保设计决策的可解释性和重复验证性，避免“黑箱”式迭代。 第二部分：先进制造工艺与数字孪生集成 本部分是本书的核心之一，它将设计概念与现实世界的制造能力紧密结合，强调了“设计为制造”（Design for Manufacturing, DfM）的深化——即“制造驱动设计”（Manufacturing-Driven Design, MDD）。 2.1 增材制造（AM）的设计极限与工艺校准： 深入剖析了选择性激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）以及粘合剂喷射（Binder Jetting）等主流AM技术的物理原理、材料限制和残余应力管理。重点在于讲解如何进行结构支撑设计优化、残余应力预测建模，以及如何利用过程仿真来预见和补偿制造缺陷，实现“首次成功打印”。对于复杂几何体的内部特征设计（如点阵结构或梯度材料设计）给出了详尽的案例分析。 2.2 减材制造与多轴加工的策略： 虽然重点关注前沿技术，但本书并未忽视高精度CNC加工的地位。内容涵盖了五轴联动加工的运动学规划、刀具路径的几何优化以最小化表面粗糙度和颤振，以及针对复杂曲面（如自由曲面叶片）的表面质量控制策略。此外，还讨论了“减材增效”，即如何通过先进的切削参数优化，在保证精度要求下提高材料利用率和加工速度。 2.3 数字孪生与实时反馈回路： 提出了构建“数字孪生体”以桥接设计与生产的理念。这不仅仅是模型的几何映射，更是物理实体在整个生命周期中的动态表现。内容详细介绍了物联网（IoT）传感器数据在制造过程中的集成，如何将生产线上的实时偏差数据反馈给设计模型，实现“自适应设计修正”，从而在制造过程中动态调整工艺参数，确保最终产品的性能符合初始设计目标。 第三部分：材料信息学与性能验证的数字化转型 现代工程离不开对新材料的探索和对产品性能的严苛验证。本部分侧重于如何利用计算方法加速材料筛选并提高虚拟测试的可靠性。 3.1 计算材料科学与性能预测： 阐述了第一性原理计算（DFT）、分子动力学（MD）模拟在预测新合金相变、聚合物力学性能中的作用。更重要的是，本书讲解了如何将原子尺度和微观结构信息，通过多尺度建模（Multi-Scale Modeling）技术，映射到宏观的有限元分析（FEA）输入参数中，从而提高结构仿真对材料复杂行为（如疲劳、蠕变）的预测精度。 3.2 高保真度仿真与不确定性量化（UQ）： 讨论了传统有限元分析（FEA）的局限性，并引入了高保真度计算流体力学（CFD）和显式动力学模拟。重点在于不确定性量化（UQ）方法，如蒙特卡洛模拟（Monte Carlo Simulation）和随机响应面法（Polynomial Chaos Expansion），用于评估设计参数和材料属性不确定性对系统可靠性的影响，指导设计裕度的合理取值。 3.3 虚拟现实/增强现实（VR/AR）在验证中的应用： 探讨了沉浸式技术如何改变设计评审和现场装配验证的范式。内容包括如何将高精度仿真结果导入VR环境，使工程师能够以1:1的比例“走进”设计模型，直观地发现人机工程学冲突或装配干涉问题，极大地加速了迭代验证周期。 总结与展望： 本书最终强调，未来的工程创新将依赖于高度集成化的数字化生态系统。设计不再是一个静态的文档输出，而是一个持续演进的、由数据驱动的智能过程。本书为读者提供了驾驭这一复杂流程所需的理论基础、方法论工具和跨领域集成视角，助力构建更高效、更可持续、更具创新性的产品开发体系。

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这本书给我最深刻的印象是其对“设计哲学”的探讨，而非仅仅停留在工具的使用层面。很多市面上的CAD书籍，读完之后你确实会使用软件的某个功能，但你却不知道在何种工程背景下应该选择哪种建模方法最优。这本书则完全不同，它花了相当大的篇幅去对比参数化建模与直接建模的优劣，并结合实际的案例——比如复杂的曲面设计和装配体的管理——来论证“为什么”要这样设计。这种深层次的剖析，对于想从“绘图员”晋升为“设计师”的人来说，简直是醍醐灌顶。我记得有一章专门讨论了特征重建与设计意图的关联，作者通过一个齿轮箱的分解重构过程，清晰地展示了如何通过正确的特征排序来确保模型在未来修改时能自动适应变化。这种前瞻性的设计思维，让我意识到，好的CAD操作，本质上是对未来可能需求的预判和规划。它没有直接展示复杂的工业级软件操作流程（毕竟每个企业用的都不一样），而是将核心的逻辑和思考框架植入读者的脑海中。对于我这样已经有一些基础，但总是感觉设计不够“聪明”的人来说，这本书简直是打开了一扇通往“优雅设计”的大门。它迫使我停下来，思考我每一次拉伸、扫掠背后的工程意义。

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从排版和阅读体验来看，这本书的编辑团队绝对是下了一番苦功的。通常技术手册的字体小得可怜，图文排版拥挤不堪，看久了眼睛就容易疲劳，更别提去理解那些精密的几何关系了。然而，这本《Computer Aided Design》的开本适中，纸张的质感高级，墨水的反光度控制得非常好，长时间阅读下来眼睛的负担明显减轻了不少。更令人赞赏的是，它采用了大量的留白和模块化的章节设计。每一个关键概念，都被提炼出来，放置在一个带有浅色背景的“知识点聚焦”框中，配上一个清晰的、高分辨率的截屏或示意图。这种结构上的清晰度，使得我可以非常高效地定位和回顾特定知识点，而不会被大段的文字淹没。举个例子，当它介绍到“公差配合与标注规范”时，它没有用大段文字描述ISO标准，而是直接引用了最常见的几种配合的图形化表达，并清晰地标注出“H7/g6”这样的符号代表的实际意义。这种“少说废话，多看图”的编辑风格，极大地提升了学习的效率和乐趣。对于需要经常翻阅查阅的工具书而言，这种用户体验上的考量，是决定它能否成为案头常备工具的关键所在。

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我是一个非常注重实践效果的读者，如果一本书只停留在理论层面，那对我来说价值就大打折扣了。这本《Computer Aided Design》在这一点上做得非常出色，它的每一章的结尾，都设计了一系列从易到难的“设计挑战”。这些挑战并非要求你使用某个特定的宏命令或脚本，而是需要你综合运用本章所学的功能去解决一个实际的工程问题。比如，有一项挑战是设计一个能自动开合的五连杆机构，这要求你必须理解约束关系、运动仿真以及如何利用高级曲面来保证机构运动的平滑性。完成这些挑战，真的需要你动手去实践、去试错。更棒的是，书中提供了一个配套的在线资源链接（虽然我没怎么用，但知道有这个支持就很让人安心），里面有这些挑战的参考解法和视频演示。这套“学习——实践——检验”的闭环设计，极大地巩固了我的学习效果。我不再是单纯地被动接收信息，而是主动地去“解决问题”，这种学习方式的转变，才是这本书带给我最大的收获。它把枯燥的软件学习，变成了一场场引人入胜的思维游戏。

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这本书的选材广度令人印象深刻，它并没有将自己局限在单一的机械制造领域，而是展现了CAD技术在不同行业间的渗透力。我很惊讶地发现，它居然用了一个篇幅来讨论建筑信息模型（BIM）的基本概念，尽管只是一个概述性的介绍，但这足以拓宽我的视野。它没有深入BIM软件的具体操作，而是讲解了“参数化构件”与“三维实体”在建筑领域如何提升协同效率。紧接着，它又无缝衔接到了模具设计中的“拔模斜度分析”和“行位设计”的基础逻辑，这对于我一直以来的工作重心——小零件注塑成型分析——提供了非常及时的理论支持。这种跨领域的知识串联，让我意识到，CAD的核心原理是通用的，只是应用的对象不同。这种广博的视角，极大地丰富了我对“设计”二字的理解。它更像是一本“设计方法论”的参考书，而不是一本纯粹的“软件操作手册”。我尤其欣赏作者在不同章节之间设置的“行业应用小贴士”，这些小小的插页，常常能提供一些意想不到的行业内幕或效率提升技巧，让人读来津津有味，充满了探索的动力。

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天呐，这本书简直是为我这种对机械制造和三维建模一窍不通的门外汉量身定做的！我原本以为计算机辅助设计（CAD）听起来就很高深莫测，充满了复杂的数学公式和晦涩难懂的专业术语，准备抱着“啃硬骨头”的心态去翻阅。结果，它以一种极其平易近人的方式，从最基础的绘图原理讲起，仿佛一位耐心又幽默的导师，手把手地引导我进入这个奇妙的世界。特别值得称赞的是，作者在讲解每一个软件功能时，都配有大量的、清晰的、步骤分明的图示，让我这个视觉学习者看得心悦诚服。比如，它对二维草图约束的解析，细致到连我这种初学者都能立刻明白“为什么这个圆会突然变形成椭圆”，而不是简单地抛出一个“请按此操作”的指令。而且，它并没有局限于某一个特定软件的版本，而是更侧重于传授底层的设计理念和通用操作逻辑，这才是真正有价值的知识，让我感觉手里拿到的不是一本软件说明书，而是一把通往所有三维建模思维方式的万能钥匙。读完关于基本几何体创建的那几章，我立刻尝试在自己的电脑上操作，竟然真的能构建出一些简单却令我颇有成就感的模型，这种即时的反馈和成就感，是我在其他技术书籍中很少体验到的。这本书的编排逻辑非常流畅，从二维到三维的过渡自然得像呼吸一样顺畅，完全没有那种硬生生的知识堆砌感。

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