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第1章CAD、 CAE技术概论1

1.1 CAD、 CAE概念的产生和发展1

1.1.1 CAD概念的产生和发展1

1.1.2 CAE概念的产生和发展3

1.1.3 CAD、 CAE集成与虚拟样机设计5

1.2 CAD、 CAE硬件系统6

1.3 CAD、 CAE软件系统6

1.4本书主要研究内容7

习题8

第2章CAD建模的理论基础9

2.1计算机几何造型基础9

2.1.1三维几何造型的基本元素9

2.1.2三维形体的几何模型10

2.1.3三维几何模型的表示方法12

2.2特征建模技术15

2.2.1特征技术概述16

2.2.2特征建模的特点和作用16

2.2.3特征的定义和分类17

2.3自由曲线21

2.3.1参数样条曲线21

2.3.2 Bezier曲线24

2.3.3 B样条曲线29

2.4自由曲面建模理论基础31

2.4.1 Hermite曲面（Coons曲面）32

2.4.2 Bezier曲面33

2.4.3 B样条曲面34

2.4.4常见的曲面比较35

2.5设计模型变换的基本算法35

2.5.1平面图形变换35

2.5.2平面图形变换的计算机实现40

2.5.3三维模型的几何变换42

2.5.4三维模型变换的计算机实现45

2.6三维投影变换47

2.6.1正投影变换48

2.6.2正轴测投影变换50

习题52

第3章 基于特征技术的CAD软件系统54

3.1常用CAD软件系统简介54

3.1.1 Inventor软件系统简介54

3.1.2 CATIA软件系统简介55

3.1.3 Pro/E软件系统简介58

3.1.4 UniGraphics软件系统简介59

3.2 UG软件系统60

3.2.1 UG用户交互界面简介60

3.2.2 UG基本术语61

3.2.3 UG常用工具61

3.2.4对象操作63

3.2.5视图布局64

3.3 UG特征建模基础64

3.3.1基本体素64

3.3.2布尔操作64

3.3.3扫描特征65

3.3.4成形特征66

3.4草图及特征编辑67

3.4.1建立草图工作对象67

3.4.2草图的操作与编辑67

3.5曲线曲面特征建模和参数化设计68

3.5.1建立曲线68

3.5.2曲面建模69

3.5.3 UG建模参数化设计69

3.6三维数字化装配73

3.6.1 UGNX装配基本概念73

3.6.2 UGNX装配方法74

3.6.3 UG装配实例76

3.7 UGNX工程制图78

3.7.1 UGNX工程制图基础78

3.7.2工程制图的建立79

习题81

第4章 基于特征的CAD系统二次开发技术86

4.1 CAD系统二次开发的环境与途径86

4.2 UG/GRIP开发环境87

4.2.1 GRIP语言简介87

4.2.2 GRIP语言开发环境87

4.2.3 GRIP语言程序组成88

4.2.4 GRIP语言编程步骤88

4.2.5 GRIP语言编程规则约定88

4.2.6 GRIP语言命令的格式90

4.2.7 GRIP语言学习方法91

4.3 GRIP语言基础91

4.3.1 UG/GRIP变量及赋值语句91

4.3.2程序流程控制语句94

4.3.3 GRIP高级编程97

4.4用GRIP语言生成UG几何实体102

4.4.1点的生成102

4.4.2直线的生成103

4.4.3圆弧和圆角的生成104

4.4.4曲线的生成104

4.4.5曲面的生成105

4.4.6实心体的生成105

4.5 UG几何实体变换106

4.5.1几何实体变换命令106

4.5.2几何实体变换实例106

4.6 UG/GRIP尺寸标注109

4.6.1 GRIP尺寸标注命令格式109

4.6.2尺寸标注应用110

4.7 GRIP综合编程111

习题115

第5章 有限元分析方法及应用117

5.1有限元分析理论与方法117

5.1.1有限元法分类117

5.1.2有限元法的基础理论118

5.2基于HyperWorks的有限元分析122

5.2.1有限元网格划分122

5.2.2边界条件加载130

5.2.3计算求解132

5.2.4数据后处理技术132

5.3应用算例133

5.3.1二维单元网格划分算例133

5.3.2三维单元网格划分算例135

习题136

第6章 拓扑优化设计方法及应用138

6.1拓扑优化简介138

6.1.1结构的拓扑关系138

6.1.2拓扑优化139

6.2拓扑优化的数学基础140

6.3基于HyperWorks的现代优化设计方法143

6.3.1尺寸优化143

6.3.2形状优化144

6.3.3拓扑优化146

6.4应用算例150

6.4.1算例一：焊接支架的尺寸优化150

6.4.2算例二：悬臂梁的二维形状优化153

6.4.3算例三：利用脱模方向约束的摆臂拓扑优化156

习题158

第7章 疲劳寿命仿真分析160

7.1疲劳寿命设计理论160

7.1.1材料的基本疲劳性能160

7.1.2影响疲劳的因素160

7.1.3疲劳分析设计方法161

7.1.4疲劳寿命估算方法162

7.2基于损伤模型的疲劳寿命计算164

7.2.1疲劳损伤机理164

7.2.2疲劳累积损伤模型——曼森和哈尔福德损伤曲线法165

7.2.3线性损伤模型166

7.2.4双线性损伤模型169

7.3基于MSC.Fatigue的应力疲劳寿命仿真分析170

7.3.1 MSC.Fatigue的主要功能170

7.3.2疲劳分析的基本步骤171

7.3.3应力疲劳分析172

7.4应用算例176

习题179

第8章 粒子群算法与MALAB优化180

8.1粒子群算法180

8.1.1粒子群算法概述180

8.1.2粒子群算法基本原理181

8.1.3粒子群算法求解算法182

8.2 MATLAB优化方法183

8.2.1 MATLAB软件简介183

8.2.2 MATLAB常用工具184

8.3基于可靠性的稳健优化189

8.3.1稳健设计原理189

8.3.2基于PSO的多目标求解数学模型189

8.4应用算例191

8.4.1数学模型192

8.4.2动态加速常数粒子群算法求解（C-PSO）193

8.4.3速度自适应粒子群算法求解（V - PSO）194

习题195

附录UG/Open GRIP建模与工程图常用命令语句格式197

参考文献231