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出版者:清华大学

作者:宁涛

出品人:

页数:394

译者:

出版时间:2008-3

价格:36.00元

装帧:

isbn号码:9787302170242

丛书系列:

图书标签:

• Pro/ENGINEER
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• 机械设计
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• ProE
• 建模

《三维数字建模与工程实践：从草图到实体的高级解析》 内容提要： 本书旨在为工业设计、机械工程及相关领域的专业人士和资深爱好者提供一套全面、深入且极具实战价值的三维数字建模与工程应用解决方案。不同于侧重于软件基础操作的入门教程，本书将焦点完全放在复杂曲面设计、高级特征应用、装配体的高效管理，以及如何将数字模型无缝集成到实际工程流程（如仿真分析与快速制造）中的高级技巧与理论深度。 全书结构严谨，逻辑清晰，从根本上剖析了参数化建模的内在逻辑和哲学，引导读者超越简单的“绘图”思维，进入到“结构设计”的层面。内容涵盖了从构建稳健基础模型到处理复杂曲面光顺性、再到优化设计迭代的全过程。 --- 第一部分：稳健建模的基石与哲学（Foundation and Philosophy of Robust Modeling） 本部分深入探讨了参数化建模的本质——如何创建“活的”模型，即那些能够轻松响应设计变更的模型。我们不再停留于“如何拉伸”或“如何旋转”的简单指令，而是着重于模型的拓扑结构设计。 1.1 关系驱动的参数化设计核心： 设计意图的编码： 详细阐述如何通过合理设置驱动尺寸、约束和关系式，将工程师的设计意图（Design Intent）直接固化到模型几何体中。我们将解析“自底向上”与“自顶向下”两种设计策略在大型项目中的应用场景与优劣。 高级约束管理： 深入讲解如何处理多重约束的冲突、冗余约束的识别与消除。重点分析利用方程驱动和表格驱动（Design Tables）实现批量化、系统化设计迭代的方法，这对于标准化产品线的维护至关重要。 1.2 基准特征的精妙运用： 超越基础的平面、轴、点，本章专注于复合基准特征的构建。讨论如何利用非标准截面、投影曲线和空间曲线来定义复杂的、需要精确对齐的构建平面。 参考系（Coordinate Systems）的战略部署： 如何在复杂零件中建立多个相互关联的、用于定位特征的局部参考系，确保特征生成顺序的稳定性和特征间的空间关系精度。 --- 第二部分：复杂曲面艺术与工程实现（Advanced Surfacing and Engineering Realization） 本部分是本书的技术核心，专注于处理工业产品外观设计和流线型结构中不可或缺的自由曲面技术。我们将重点解析曲面质量的评估与提升。 2.1 从曲线到曲面：光顺性（Continuity）的极致追求： G0, G1, G2, G3 连续性解析： 详细区分不同连续性级别在视觉效果和工程性能（如应力分布、气动/流体性能）上的差异。通过实际案例展示如何判断当前曲面光顺性是否达标。 NURBS曲面理论基础： 简要回顾NURBS曲线/曲面的数学原理，重点在于如何通过调整控制点、权重以及节点向量来微调曲面的曲率变化，实现完美的“高光线”（Highlights）。 2.2 高级曲面构建工具箱： 边界混合（Boundary Blending）与跨面填充： 掌握如何在边界条件复杂（如边界不规则、需要特定曲率传递）的情况下，精确地生成符合设计要求的曲面。重点解析混合曲面（Loft with Guide Rails） 的高级用法。 “拉伸+修剪”的艺术： 讲解如何利用曲面进行精确的实体剪切和塑形，特别是在汽车外壳、航空部件等需要C2连续对接的场合，如何利用曲面延伸与延伸修剪来保证交界处的完美过渡。 2.3 曲面质量的量化评估： 本书提供一套实用的曲面质量检查流程，包括利用高光分析、曲率图中和偏差报告来识别模型中的“皱纹”和“凹陷”。指导读者如何利用软件内置工具进行快速修复和优化。 --- 第三部分：大型装配体的结构化管理与协同（Structured Management of Large Assemblies） 对于涉及数百甚至数千个零件的复杂系统，如何高效管理、避免性能瓶颈，是工程实践中的一大挑战。 3.1 简化装配体性能优化策略： 轻量化表示法（Lightweight Representation）： 深入讲解如何创建和管理简化视图、骨架模型（Skeleton Models）以及替代项（Substitutes），从而在不牺牲设计准确性的前提下，显著提升装配体打开和操作速度。 装配约束的高效定义： 探讨“柔性”与“固定”约束的平衡点。如何利用结构树（Model Tree） 的组织结构和零点定位方法，优化约束条件的求解路径，减少计算时间。 3.2 结构化设计与模块化： 顶层骨架模型（Top-Down Design）： 系统介绍如何建立一个主控模型（Master Model）来定义关键的安装界面和空间布局，然后向下驱动所有子零件和子装配体的尺寸与位置。 利用模板与库： 如何建立可重复使用的、标准化的零部件库和装配模板，以确保设计的一致性和标准的遵循性。 --- 第四部分：模型到制造的桥梁——工程化集成（Bridging Model to Manufacturing） 本部分关注如何确保数字模型能够顺利转化为实际可生产的产品，并为后续的仿真分析提供高质量的数据基础。 4.1 工程图与出图规范的自动化： 高级视图布局与注释： 掌握如何根据国际标准（如ISO/ASME）快速生成包含复杂剖视图、局部放大图、以及基准基准（Datum Features） 标注的工程图。 公差的引入与GD&T应用： 详细解析如何在模型环境中定义和可视化几何尺寸与公差（GD&T） 符号，并确保其在二维工程图中的正确体现，这是产品可制造性的关键。 4.2 有限元分析（FEA）准备与后处理接口： 几何清理与简化： 介绍在将模型导出到专业仿真软件前，如何进行模型简化（如移除小孔、倒角、壁厚细化）以降低网格划分的复杂度和计算成本，同时不影响分析结果的准确性。 接触定义与网格策略考量： 讨论装配体模型中接触区域的精确定义，以及如何利用模型信息指导有限元网格的局部细化策略。 4.3 增材制造（3D Printing）的准备工作： 针对增材制造对模型几何的特殊要求（如悬垂角度、最小壁厚），指导读者如何对设计进行可制造性优化，并精确导出适合SLA/SLS/FDM等不同工艺的STL或3MF文件。 --- 本书特色总结： 本书摒弃了冗长繁琐的界面介绍，直接聚焦于工程实践中的难点和痛点。它不是一本教授“如何点击”的工具手册，而是一本揭示“为何如此设计”的思维指南。通过大量复杂的、带有工程背景的案例分析，读者将掌握驾驭复杂三维环境的能力，真正实现从“会画图”到“能解决工程问题”的跨越。

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