現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的內(nèi)涵與體系結(jié)構(gòu)演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有86頁\編輯于星期日現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的內(nèi)涵與體系結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是2頁\一共有86頁\編輯于星期日第二章現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)2.1現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的內(nèi)涵與體系結(jié)構(gòu) 2.2計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)技術(shù)2.3有限元分析2.4現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法

現(xiàn)在是3頁\一共有86頁\編輯于星期日第二章現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)2.1現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的內(nèi)涵與體系結(jié)構(gòu) 2.2計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)技術(shù)2.3有限元分析2.4現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法

現(xiàn)在是4頁\一共有86頁\編輯于星期日2.1現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)內(nèi)涵與體系結(jié)構(gòu)2.1.1機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展的基本歷程2.1.2現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的內(nèi)涵和特點(diǎn)2.1.3現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)

現(xiàn)在是5頁\一共有86頁\編輯于星期日2.1.1現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的內(nèi)涵與特點(diǎn)

(1).設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)技術(shù)的定義設(shè)計(jì)技術(shù)：設(shè)計(jì)過程中解決具體設(shè)計(jì)問題的各種方法和手段

設(shè)計(jì)：人類改造自然的一種基本活動(dòng)，也是一種復(fù)雜的創(chuàng)造性思維過程?，F(xiàn)在是6頁\一共有86頁\編輯于星期日(2).設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)主要依靠設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，并參考類似的機(jī)械設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，即通過類比分析的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)以電子計(jì)算為手段，建立在現(xiàn)代管理技術(shù)之上，運(yùn)用工程設(shè)計(jì)的新理念和新方法，實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果最優(yōu)化、設(shè)計(jì)過程高效化和自動(dòng)化的設(shè)計(jì)技術(shù)?，F(xiàn)在是7頁\一共有86頁\編輯于星期日動(dòng)態(tài)、科學(xué)、主動(dòng)、現(xiàn)代方法和手段傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)的繼承和發(fā)展，多專業(yè)和多學(xué)科交叉，綜合性技術(shù)?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)靜態(tài)、經(jīng)驗(yàn)、被動(dòng)、手工傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)傳統(tǒng)技術(shù)難以滿足設(shè)計(jì)的要求?，F(xiàn)在是8頁\一共有86頁\編輯于星期日（3

）.現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的特點(diǎn)1.產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析的定量化；2.產(chǎn)品工作狀態(tài)分析的動(dòng)態(tài)化；3.產(chǎn)品質(zhì)量分析的可靠化；4.產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)果的最優(yōu)化；5.產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的高效化和自動(dòng)化。引入有限元及邊界元方法，實(shí)現(xiàn)對任何產(chǎn)品的定量化分析利用理論及測試數(shù)據(jù)建造與實(shí)際工況相符合的數(shù)學(xué)模型，通過計(jì)算機(jī)分析計(jì)算，預(yù)測產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)性能和改進(jìn)效果把零部件或整機(jī)中各種具有離散性的性能及參數(shù)均視為隨機(jī)變量。基于概率論建造模型并進(jìn)行分析計(jì)算，從而定量地作出產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性預(yù)測根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目標(biāo)、性能及要求構(gòu)造數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用數(shù)學(xué)規(guī)劃理論和數(shù)值計(jì)算方法，通過計(jì)算機(jī)求得最優(yōu)化結(jié)果教會(huì)計(jì)算機(jī)，讓計(jì)算機(jī)完成設(shè)計(jì)過程的高效化和自動(dòng)化現(xiàn)在是9頁\一共有86頁\編輯于星期日主體技術(shù)基礎(chǔ)技術(shù)支撐技術(shù)應(yīng)用技術(shù)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理論與方法各產(chǎn)品領(lǐng)域知識(shí)與技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)可信性設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)試驗(yàn)技術(shù)相關(guān)學(xué)科與技術(shù)先進(jìn)制造工藝材料科學(xué)自動(dòng)化技術(shù)系統(tǒng)管理技術(shù)自然科學(xué)政治經(jīng)濟(jì)文化社會(huì)科學(xué)市場營銷學(xué)……….現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)框圖（4）.現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)體系現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)由4個(gè)不同層次的技術(shù)所組成，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)CAD是現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的主體技術(shù)CAD技術(shù)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元分析、虛擬設(shè)計(jì)和工程數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)、反求工程、綠色設(shè)計(jì)、模糊設(shè)計(jì)和工業(yè)設(shè)計(jì)等?？煽啃栽O(shè)計(jì)、安全性設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、疲勞設(shè)計(jì)、耐腐蝕設(shè)計(jì)、健壯設(shè)計(jì)和人機(jī)工程設(shè)計(jì)等。產(chǎn)品的性能試驗(yàn)、可靠性試驗(yàn)、數(shù)字仿真試驗(yàn)和虛擬試驗(yàn)等?，F(xiàn)在是10頁\一共有86頁\編輯于星期日1.基礎(chǔ)技術(shù)（理論基礎(chǔ)+發(fā)展源泉）基礎(chǔ)技術(shù)是指傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論與方法，特別是運(yùn)動(dòng)學(xué)、靜力學(xué)與動(dòng)力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、熱力學(xué)、電磁學(xué)、工程數(shù)學(xué)的基本原理與方法等。2.主體技術(shù)（主干）現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的誕生和發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)、相輔相成。計(jì)算機(jī)科學(xué)與設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、智能CAD(IntelligentCAD，ICAD)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元分析程序、模擬仿真、虛擬設(shè)計(jì)和工程數(shù)據(jù)庫等技術(shù)。運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的多種理論與方法如優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、模糊設(shè)計(jì)等理論構(gòu)造的數(shù)學(xué)模型，來編制計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序，可以更廣泛、更深入地模擬人的推理與思維，從而提高計(jì)算機(jī)的“智力”。

因此計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)正是以它對數(shù)值計(jì)算和對信息與知識(shí)的獨(dú)特處理能力，成為現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)群體的主干，即主體技術(shù)。現(xiàn)在是11頁\一共有86頁\編輯于星期日3.支撐技術(shù)支撐技術(shù)主要有現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)、可信性設(shè)計(jì)技術(shù)、試驗(yàn)設(shè)計(jì)技術(shù)?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)涉及的內(nèi)容很廣，如并行設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、功能設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)、價(jià)值工程、質(zhì)量功能配制、反求工程、綠色設(shè)計(jì)、模糊設(shè)計(jì)、面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)、工業(yè)造型設(shè)計(jì)等?？尚判栽O(shè)計(jì)是廣義的可靠性設(shè)計(jì)的擴(kuò)展，主要指可靠性與安全性設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)分析與設(shè)計(jì)、防斷裂設(shè)計(jì)、健壯設(shè)計(jì)、耐環(huán)境設(shè)計(jì)等。試驗(yàn)設(shè)計(jì)技術(shù)包括可靠性試驗(yàn)、環(huán)保性能試驗(yàn)與控制，以及運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的數(shù)字仿真試驗(yàn)和虛擬試驗(yàn)等?，F(xiàn)在是12頁\一共有86頁\編輯于星期日4.應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù)是針對使用目的解決各類具體產(chǎn)品設(shè)計(jì)問題的技術(shù)，如機(jī)床、汽車、工程機(jī)械、精密機(jī)械的現(xiàn)代設(shè)計(jì)內(nèi)容可以看作是現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)派生出來的具體技術(shù)群。

現(xiàn)代設(shè)計(jì)已擴(kuò)展到產(chǎn)品規(guī)劃、制造、營銷、運(yùn)行、回收等各個(gè)方面，除了必要的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理論與方法的基礎(chǔ)知識(shí)外，相關(guān)的學(xué)科與技術(shù)，尤其是制造工藝、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)管理技術(shù)、材料知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)及廣泛的自然科學(xué)知識(shí)等也是十分必要的。此外，設(shè)計(jì)產(chǎn)品總是以滿足社會(huì)需求為目的的，因此，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)具備政治、經(jīng)濟(jì)、法律、人文社會(huì)、藝術(shù)等方面的知識(shí)與素養(yǎng)?，F(xiàn)在是13頁\一共有86頁\編輯于星期日是以計(jì)算機(jī)為工具，處理產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的圖形和數(shù)據(jù)信息，輔助完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的綜合計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)2.2.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的基本概念計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)概念2.2計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）技術(shù)現(xiàn)在是14頁\一共有86頁\編輯于星期日零件造型、產(chǎn)品裝配、工程圖繪制、文檔設(shè)計(jì)產(chǎn)品渲染、動(dòng)態(tài)顯示工程分析，如有限元分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)仿真2.2.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的基本概念CAD技術(shù)主要功能現(xiàn)在是15頁\一共有86頁\編輯于星期日現(xiàn)在是16頁\一共有86頁\編輯于星期日3DMAX現(xiàn)在是17頁\一共有86頁\編輯于星期日UG有限元分析現(xiàn)在是18頁\一共有86頁\編輯于星期日(1)20世紀(jì)50年代—CAD技術(shù)的萌芽期。1950年美國麻省理工學(xué)院研制出旋風(fēng)型圖形顯示設(shè)備(2)20世紀(jì)60年代—CAD技術(shù)的成長期。1962年SketchPAD圖形系統(tǒng)、首次提出了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)；1965年美國洛克希德飛機(jī)公司推出CAD/CAM(3)20世紀(jì)70年代—CAD技術(shù)的發(fā)展期。

三維建模及繪圖工具，曲面模型得到初步應(yīng)用(4)20世紀(jì)80年代—CAD技術(shù)的普及期。復(fù)雜曲面描述技術(shù)，實(shí)體建模技術(shù)趨于成熟。(5)20世紀(jì)90年代—CAD技術(shù)集成化期。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的CAD系統(tǒng)成為主流的設(shè)計(jì)平臺(tái)2.2.2計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的產(chǎn)生背景現(xiàn)在是19頁\一共有86頁\編輯于星期日1、產(chǎn)品造型建模技術(shù)

線框模型：以頂點(diǎn)和棱邊描述三維形體，為兩表結(jié)構(gòu)；

表面模型：以表面描述形體方法，為三表結(jié)構(gòu)；

實(shí)體建模：能完整表示三維的幾何信息和拓?fù)湫畔?，有掃描表示法、邊界表示法、?gòu)造實(shí)體幾何法等結(jié)構(gòu)形式；

特征模型：以具有工程語義的各類特征來定義描述形體的方法，便于CAD/CAM技術(shù)的集成。2、單一數(shù)據(jù)庫與相關(guān)性設(shè)計(jì)單一數(shù)據(jù)庫：與設(shè)計(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)來自同一數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品相關(guān)性設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短開發(fā)周期。相關(guān)性設(shè)計(jì)：任何設(shè)計(jì)改動(dòng)，都將及時(shí)反映到其它相關(guān)環(huán)節(jié)上。如：零件圖-產(chǎn)品裝配圖-零件數(shù)控程序-二維工程圖；左視圖-主視圖-俯視圖-三維實(shí)體模型；2.2.3計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)特征建?，F(xiàn)在是20頁\一共有86頁\編輯于星期日2.2.3計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)3、NURBS曲面造型技術(shù)NURBS（Non-UnifromRationalB-Splines）可統(tǒng)一自由曲線/曲面和規(guī)則曲線/曲面的數(shù)學(xué)模型，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，有利于曲線、曲面操作和修改。4、CAD與CAX集成技術(shù)CAD與CAX集成涉及建模技術(shù)、工程數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)交換接口等技術(shù)。包括如下集成：①CAD/CAE/CAPP/CAM--工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域集成；②CAD/ERP--與管理系統(tǒng)集成；③

異地、異構(gòu)系統(tǒng)企業(yè)間CAD集成，如全球化設(shè)計(jì)、虛擬設(shè)計(jì)、虛擬制造及虛擬企業(yè)等。5、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)

目的：支持異構(gòu)、跨平臺(tái)的工作環(huán)境。如：IGES（InitialGraghicalExchangeSystem)圖形交換標(biāo)準(zhǔn)；STEP(StandardfortheExchangeofProductModelData)產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型交換標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在是21頁\一共有86頁\編輯于星期日CAD技術(shù)的研究熱點(diǎn)計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)

難題：建模和推理計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同設(shè)計(jì)

難題：信息實(shí)時(shí)可靠交換；異構(gòu)環(huán)境下可靠運(yùn)行；通訊方法與手段海量信息處理

存儲(chǔ)、管理和檢索技術(shù)

智能CAD技術(shù)：將人工智能技術(shù)與CAD技術(shù)融為一體，難題：解決人類思維模型建立和表達(dá)CAD與虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)的集成

VR向設(shè)計(jì)者提供視覺、聽覺、觸覺等直觀、自然、實(shí)時(shí)的感知，目前VR所需軟硬件價(jià)格昂貴，技術(shù)開發(fā)難度大計(jì)算機(jī)安全

技術(shù)保密，防病毒感染現(xiàn)在是22頁\一共有86頁\編輯于星期日計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用多用途車概念設(shè)計(jì)－基本結(jié)構(gòu)平臺(tái)多用途車概念設(shè)計(jì)－礦山運(yùn)輸車多用途車概念設(shè)計(jì)－油罐車多用途車概念設(shè)計(jì)－集裝箱運(yùn)輸車現(xiàn)在是23頁\一共有86頁\編輯于星期日裝甲車輛概念設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用現(xiàn)在是24頁\一共有86頁\編輯于星期日機(jī)車概念設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用現(xiàn)在是25頁\一共有86頁\編輯于星期日數(shù)控車銑中心透視汽車的內(nèi)部結(jié)構(gòu)虛擬檢修工飛機(jī)底艙的復(fù)雜管路虛擬人檢驗(yàn)飛機(jī)的可維修性摩托車外觀的藝術(shù)渲染計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用現(xiàn)在是26頁\一共有86頁\編輯于星期日建立物理問題的數(shù)學(xué)方程和尋求所建立方程的解算方法是數(shù)學(xué)、物理界最主要的工作之一。有限元法是求解微分方程的一種數(shù)值方法。微分方程的重要性決定了有限元的理論及工程意義。2.3有限元分析一元N次方程（直接求解、數(shù)值迭代）常微分方程（直接積分，Euler法，Runge-Kutta法，差分法）偏微分方程（差分法，邊界元法，Ritz法，Galerkin法,有限元法).......方程（解法）現(xiàn)在是27頁\一共有86頁\編輯于星期日有限元法2.3.1有限元法的基本概念和特點(diǎn)

有限元法FEM（FiniteElementMethod）一種求解工程數(shù)學(xué)物理問題近似解的數(shù)值分析方法，有限元分析FEA（FiniteElementAnalysis）則是采用有限元法來近似求解數(shù)學(xué)物理問題的過程。

有限元法的基本思想是將物體（即連續(xù)求解域）離散成有限個(gè)且按一定方式相互連接在一起的單元組合，來模擬或逼近原來的物體，從而將一個(gè)連續(xù)的無限自由度問題簡化為離散的有限自由度問題進(jìn)行求解。現(xiàn)在是28頁\一共有86頁\編輯于星期日性能仿真分析

有限元分析－性能仿真現(xiàn)在是29頁\一共有86頁\編輯于星期日運(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)力學(xué)仿真分析有限元分析－運(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)力學(xué)仿真現(xiàn)在是30頁\一共有86頁\編輯于星期日結(jié)構(gòu)分析

三維實(shí)體模型

網(wǎng)格模型及主應(yīng)力分析結(jié)果

有限元分析－結(jié)構(gòu)分析三維實(shí)體模型網(wǎng)格模型變形結(jié)果飛機(jī)齒輪的應(yīng)力及應(yīng)變分析凸輪軸的應(yīng)力和應(yīng)變分析曲軸連桿應(yīng)力變化現(xiàn)在是31頁\一共有86頁\編輯于星期日有限元分析－結(jié)構(gòu)分析機(jī)床動(dòng)剛度分析－位移云圖并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床的應(yīng)力與應(yīng)變分析現(xiàn)在是32頁\一共有86頁\編輯于星期日齒輪接觸應(yīng)力分析有限元分析－結(jié)構(gòu)分析現(xiàn)在是33頁\一共有86頁\編輯于星期日流體動(dòng)力學(xué)分析

有限元分析－流體動(dòng)力學(xué)仿真Gulf球頭的流體分析仿真管路中的流速分析現(xiàn)在是34頁\一共有86頁\編輯于星期日熱分析

有限元分析－熱分析電熨斗在恒溫控制時(shí)的熱場電熨斗在恒溫控制時(shí)的熱場現(xiàn)在是35頁\一共有86頁\編輯于星期日有限元分析－電磁場分析電磁場分析馬蹄形磁鐵的磁場有限元分析汽車磁場分布分析圖現(xiàn)在是36頁\一共有86頁\編輯于星期日PAM-CRASH分析轎車安全氣囊兩輛轎車橫向相撞有限元分析－碰撞仿真碰撞動(dòng)力學(xué)分析轎車側(cè)撞有限元仿真模擬之一轎車側(cè)撞有限元仿真模擬之二轎車側(cè)撞有限元仿真模擬之三汽車碰撞現(xiàn)在是37頁\一共有86頁\編輯于星期日多物理場耦合仿真

有限元分析－耦合仿真現(xiàn)在是38頁\一共有86頁\編輯于星期日控制系統(tǒng)仿真分析

有限元分析－控制系統(tǒng)仿真現(xiàn)在是39頁\一共有86頁\編輯于星期日制造系統(tǒng)仿真分析

有限元分析－制造系統(tǒng)仿真鑄造過程模擬沖壓仿真鑄件凝固過程的仿真沖壓有限元仿真模擬現(xiàn)在是40頁\一共有86頁\編輯于星期日一汽“小紅旗”轎車油底殼一次深拉延模擬與模面優(yōu)化設(shè)計(jì)有限元分析－制造系統(tǒng)仿真現(xiàn)在是41頁\一共有86頁\編輯于星期日一汽“小紅旗”轎車油底殼一次深拉延模擬與模面優(yōu)化設(shè)計(jì)有限元分析－制造系統(tǒng)仿真

整型件一次拉深件延成功實(shí)驗(yàn)結(jié)果現(xiàn)在是42頁\一共有86頁\編輯于星期日一汽“小紅旗”轎車油底殼一次深拉延模擬與模面優(yōu)化設(shè)計(jì)有限元分析－制造系統(tǒng)仿真KMAS軟件模擬沖壓過程的三個(gè)階段實(shí)際沖壓過程對應(yīng)的三個(gè)階段現(xiàn)在是43頁\一共有86頁\編輯于星期日機(jī)構(gòu)分析、虛擬樣機(jī)仿真有限元分析－機(jī)構(gòu)分析采用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，計(jì)算運(yùn)動(dòng)件運(yùn)動(dòng)歷程和運(yùn)動(dòng)副力傳遞歷程。進(jìn)行多體系統(tǒng)分析，考慮結(jié)構(gòu)件的柔度和阻尼等條件。根據(jù)工作過程動(dòng)態(tài)模擬，進(jìn)行裝配干涉分析。

現(xiàn)在是44頁\一共有86頁\編輯于星期日發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)件模擬有限元分析－機(jī)構(gòu)分析控制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程仿真現(xiàn)在是45頁\一共有86頁\編輯于星期日加工與成形過程建模和仿真有限元分析－加工成形過程仿真加工過程的建模和仿真目前應(yīng)用最多的是切削加工過程的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，主要用于刀具路徑軌跡規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)過程的干涉檢測，很多商品化如Rro-E、UG等CAD軟件都提供了該項(xiàng)功能；

為了實(shí)現(xiàn)對加工過程的動(dòng)力學(xué)仿真和精度仿真，需要針對不同切削加工方法，如車、銑、鉆、鏜等，建立由相應(yīng)機(jī)床、刀具、工裝、工件等組成的切削系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型及誤差分析模型現(xiàn)在是46頁\一共有86頁\編輯于星期日刀具路徑軌跡規(guī)劃有限元分析－加工成形過程仿真①垂直進(jìn)刀②步進(jìn)進(jìn)刀③斜線進(jìn)刀④之字形進(jìn)刀⑤螺旋進(jìn)刀不同的切入方式以被加工件曲率為依據(jù)，以走刀路徑最大長度為目標(biāo)的刀具路徑優(yōu)化刀具路徑速度變化圖不同層之間切削刀具以螺旋方式運(yùn)動(dòng)現(xiàn)在是47頁\一共有86頁\編輯于星期日有限元分析－加工成形過程仿真車削成形過程的仿真可對切削力、切削溫度進(jìn)行預(yù)測，基于ALE方法的模型對切削力的預(yù)測誤差在10％以內(nèi)

三軸數(shù)控加工模具現(xiàn)在是48頁\一共有86頁\編輯于星期日有限元分析－加工成形過程仿真高速切削過程的變形仿真現(xiàn)在是49頁\一共有86頁\編輯于星期日2.4現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法2.4.1并行設(shè)計(jì)關(guān)于并行工程的定義目前國際上有多種提法，被普遍采用的是美國防務(wù)研究所1988年12月在第一屆CE專題研討會(huì)上給出的定義：“并行工程是一種對產(chǎn)品及其相關(guān)過程(包括制造過程和支持過程)進(jìn)行并行的、一體化設(shè)計(jì)的工作模式。這種工作模式可使產(chǎn)品開發(fā)人員一開始就能從產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行全面現(xiàn)在是50頁\一共有86頁\編輯于星期日考慮，以達(dá)到降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量和縮短開發(fā)周期的目的。并行設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)階段綜合考慮產(chǎn)品生命周期中工藝、制造、裝配、測試、維修等環(huán)節(jié)的因素，全面評價(jià)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，及時(shí)反饋改進(jìn)意見，迅速改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、制造一次成功?，F(xiàn)在是51頁\一共有86頁\編輯于星期日2.4.2反求工程反求工程(ReverseEngineering)又稱逆向工程或逆向設(shè)計(jì)。這是近年來為消化并提高引進(jìn)高新技術(shù)而發(fā)展起來的一項(xiàng)綜合性技術(shù)。它指用一定的測量手段對實(shí)物或模型進(jìn)行測量，根據(jù)測量數(shù)據(jù)通過三維幾何建模方法，重構(gòu)實(shí)物的CAD模型，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的過程?，F(xiàn)在是52頁\一共有86頁\編輯于星期日反求技術(shù)以已有的先進(jìn)產(chǎn)品或設(shè)備的實(shí)物、軟件（圖樣、程序、技術(shù)文件等）或影像（圖片、照片等）為研究對象，應(yīng)用現(xiàn)代化的手段和理論，解剖并掌握所研究對象的關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)行創(chuàng)新，開發(fā)出新產(chǎn)品，實(shí)行“樣品-反求-再創(chuàng)造設(shè)計(jì)-產(chǎn)品”的新產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過程。具有關(guān)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)，反求工程可以縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期40%以上，是提高新產(chǎn)品開發(fā)能力的有效手段。現(xiàn)在是53頁\一共有86頁\編輯于星期日現(xiàn)在是54頁\一共有86頁\編輯于星期日反求工程的關(guān)鍵技術(shù)：1.數(shù)據(jù)測量技術(shù):傳統(tǒng)的接觸式測量法（三坐標(biāo)測量機(jī)法）；非接觸測量法（投影光柵法、激光三角法、工業(yè)CT法、核磁共振法、自動(dòng)斷層掃描法）2.數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)噪聲點(diǎn)過濾、數(shù)據(jù)點(diǎn)區(qū)分、數(shù)據(jù)點(diǎn)精簡、數(shù)據(jù)點(diǎn)平滑3.模型重構(gòu)及產(chǎn)品制造技術(shù)測量技術(shù)現(xiàn)在是55頁\一共有86頁\編輯于星期日點(diǎn)數(shù)據(jù)處理過程2.數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)現(xiàn)在是56頁\一共有86頁\編輯于星期日曲線處理過程現(xiàn)在是57頁\一共有86頁\編輯于星期日曲面處理過程現(xiàn)在是58頁\一共有86頁\編輯于星期日應(yīng)用領(lǐng)域

(1)新零件的設(shè)計(jì)，主要用于產(chǎn)品的改型或彷型設(shè)計(jì)。

(2)已有零件的復(fù)制，再現(xiàn)原產(chǎn)品的設(shè)計(jì)意圖。

(3)損壞或磨損零件的還原。

(4)數(shù)字化模型的檢測，例如檢驗(yàn)產(chǎn)品的變形分析、焊接質(zhì)量等，以及進(jìn)行模型的比較。

現(xiàn)在是59頁\一共有86頁\編輯于星期日應(yīng)用領(lǐng)域

民用領(lǐng)域

三維彩色數(shù)字?jǐn)z影、三維型面檢測

人體數(shù)字化、服裝CAD、人體建模、人體數(shù)字雕塑、三維面容識(shí)別

醫(yī)學(xué)仿生、醫(yī)學(xué)測量與模擬、整形美容及正畸的模擬與評價(jià)

三維彩色數(shù)字化、數(shù)字博物館、有形文物及檔案的管理、鑒定與復(fù)制

三維動(dòng)畫影片的制作、3D游戲建模、三維游戲中三維模型的輸入與建立

公安刑偵、腳印、工具痕跡、彈痕采集及數(shù)字化

現(xiàn)在是60頁\一共有86頁\編輯于星期日應(yīng)用領(lǐng)域

工業(yè)領(lǐng)域工業(yè)產(chǎn)品的檢測與測量、產(chǎn)品及模具的逆向工程(汽車，航空，家電工業(yè))

零部件形狀變形檢測、形狀測量、研究測量、工業(yè)在線檢測

工業(yè)產(chǎn)品造型中的逆向三維重構(gòu)

設(shè)計(jì)物理模型轉(zhuǎn)換到數(shù)字模型

工業(yè)產(chǎn)品及零部件的質(zhì)量檢測

工業(yè)品的解析與仿制

工業(yè)研究實(shí)驗(yàn)的檢測工具

模具設(shè)計(jì)與檢測領(lǐng)域

現(xiàn)在是61頁\一共有86頁\編輯于星期日某汽車模具廠現(xiàn)場掃描的實(shí)例

三維掃描儀對物體多方位多角度進(jìn)行拍攝

利用被測物體表面的特征點(diǎn)或者標(biāo)記點(diǎn)自動(dòng)拼接后獲得的完整點(diǎn)云數(shù)據(jù)

經(jīng)過對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行除噪、取樣后獲得高質(zhì)量的點(diǎn)云數(shù)據(jù)從點(diǎn)云數(shù)據(jù)中提取特征線、邊界線

逆向軟件中建成模型

在逆向件中數(shù)模對比分析，檢驗(yàn)產(chǎn)品

現(xiàn)在是62頁\一共有86頁\編輯于星期日實(shí)例現(xiàn)在是63頁\一共有86頁\編輯于星期日人體數(shù)據(jù)掃描、三角面片處理、雕塑快速成型加工制作的整套解決方案

現(xiàn)在是64頁\一共有86頁\編輯于星期日

2.4.3模塊化設(shè)計(jì)

模塊化設(shè)計(jì)概念

模塊化設(shè)計(jì)是指對一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合可以構(gòu)成不同的產(chǎn)品，以滿足市場不同需求的設(shè)計(jì)方法。模塊特征：

相對獨(dú)立性、互換性、通用性現(xiàn)在是65頁\一共有86頁\編輯于星期日

2.4.4綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)

綠色設(shè)計(jì)概念

綠色設(shè)計(jì)是指在產(chǎn)品全生命周期內(nèi)，著重考慮產(chǎn)品環(huán)境屬性(自然資源的利用、環(huán)境影響及可拆卸性、可回收性、可重復(fù)利用性等)，并將其作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，在滿足環(huán)境目標(biāo)要求的同時(shí)，并行地考慮產(chǎn)品應(yīng)有的基本功能、使用壽命、經(jīng)濟(jì)性和質(zhì)量等。綠色產(chǎn)品的特點(diǎn)：(1)擴(kuò)大了產(chǎn)品生命周期。(2)有利于環(huán)境保護(hù)，降低資源要求。綠色設(shè)計(jì)現(xiàn)在是66頁\一共有86頁\編輯于星期日2.4.5優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)概念優(yōu)化設(shè)計(jì)是根據(jù)一般的設(shè)計(jì)方法，把工程問題轉(zhuǎn)變成數(shù)學(xué)模型，再應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)找到最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。優(yōu)化設(shè)計(jì)的步驟(1)分析設(shè)計(jì)對象，確定設(shè)計(jì)變量(2)確定設(shè)計(jì)約束條件，建立目標(biāo)函數(shù)(3)選擇優(yōu)化求解方法，分析優(yōu)化結(jié)果現(xiàn)在是67頁\一共有86頁\編輯于星期日優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟

現(xiàn)在是68頁\一共有86頁\編輯于星期日（1）設(shè)計(jì)變量

設(shè)計(jì)變量的不同參數(shù)表示不同的設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)變量必須是一組相互獨(dú)立的變量，將其表示成X，即：X=（x1,x2,…,xn)T其中n是設(shè)計(jì)變量的個(gè)數(shù)，也稱為維數(shù)。設(shè)計(jì)變量的取值：一是連續(xù)變化量，另一是離散量比如齒輪的模數(shù)。

由n個(gè)設(shè)計(jì)變量所組成一個(gè)向量空間，稱之為設(shè)計(jì)空間。

現(xiàn)在是69頁\一共有86頁\編輯于星期日N=1,設(shè)計(jì)空間為一根實(shí)數(shù)軸，稱為一維優(yōu)化問題N=2,設(shè)計(jì)空間為一平面，稱為二維優(yōu)化問題N=3,設(shè)計(jì)空間為三維立體，稱為三維立體。N>3,設(shè)計(jì)空間為超越空間。一個(gè)設(shè)計(jì)方案相當(dāng)于設(shè)計(jì)空間中的一個(gè)點(diǎn)。現(xiàn)在是70頁\一共有86頁\編輯于星期日（2）目標(biāo)函數(shù)每一個(gè)設(shè)計(jì)問題，都有一個(gè)或多個(gè)設(shè)計(jì)中所追求的目標(biāo)。用設(shè)計(jì)變量的函數(shù)來表示。目標(biāo)函數(shù)是準(zhǔn)則性函數(shù)，又稱為評價(jià)函數(shù)?？杀硎緸椋篎(X)=F(x1,x2,…,xn)T

優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的：按要求選擇所需的設(shè)計(jì)變量，使目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最佳值。最佳值可能是極大值，也可能是極小值。如求產(chǎn)值最大、效率最高等問題，屬于求極大值問題，maxF(X)現(xiàn)在是71頁\一共有86頁\編輯于星期日產(chǎn)品的重量最輕、成本最低等問題，即為求目標(biāo)函數(shù)的極小值問題，屬于求目標(biāo)函數(shù)的極大值問題，記為minF(X)為了優(yōu)化算法與處理程序的統(tǒng)一，可將目標(biāo)函數(shù)均規(guī)格化為求極小化問題，即

minF(X)=-maxF(X)或mixF(x)=1/maxF(X)現(xiàn)在是72頁\一共有86頁\編輯于星期日(3)設(shè)計(jì)約束與可行域

優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅要使所選擇方案的設(shè)計(jì)指標(biāo)達(dá)到最佳值，同時(shí)還必須滿足一系列的附加設(shè)計(jì)條件，這些附加設(shè)計(jì)都構(gòu)成對設(shè)計(jì)變量取值的限制，在優(yōu)化設(shè)計(jì)中被稱為設(shè)計(jì)約束。設(shè)計(jì)約束有兩種：一種是不等式約束，另一種是等式約束。不等式約束形式：gu(x)<=0或gu(x)>=0等式約束形式：hv(x)=0現(xiàn)在是73頁\一共有86頁\編輯于星期日由于設(shè)計(jì)約束的存在，在整個(gè)設(shè)計(jì)空間范圍內(nèi)被分為可行域和非可行域兩個(gè)不同的區(qū)域。g（X）=0g（X）>0g（X）<0非可行域可行域x1x20約束變量影響設(shè)計(jì)空間可行域

現(xiàn)在是74頁\一共有86頁\編輯于星期日2）優(yōu)化方法的分類按目標(biāo)函數(shù)數(shù)量：單目標(biāo)優(yōu)化和多目標(biāo)優(yōu)化按設(shè)計(jì)變量數(shù)量(n)：

n=2-10小型優(yōu)化

n=10-50中型優(yōu)化n>50大型優(yōu)化按約束條件：無約束優(yōu)化和有約束優(yōu)化；求解方法：準(zhǔn)則法、數(shù)學(xué)規(guī)劃法線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃和動(dòng)態(tài)規(guī)劃?，F(xiàn)在是75頁\一共有86頁\編輯于星期日設(shè)計(jì)對象的分析設(shè)計(jì)變量和設(shè)計(jì)約束條件的確定目標(biāo)函數(shù)的建立、合適的優(yōu)化計(jì)算方法的選擇優(yōu)化結(jié)果分析3）優(yōu)化設(shè)計(jì)的步驟現(xiàn)在是76頁\一共有86頁\編輯于星期日常用優(yōu)化求解方法一維搜索法黃金分割法多項(xiàng)式逼近法無約束非線性規(guī)劃算法間接法梯度法（最速下降法）牛頓法（二階梯度法）DFP變尺度法直接法Powell法（方向加速）單純形法有約束非線性規(guī)劃算法直接法網(wǎng)格法隨機(jī)方向法復(fù)合形法間接法拉格郎日乘子法罰函數(shù)法可變?nèi)莶罘ìF(xiàn)在是77頁\一共有86頁\編輯于星期日4)優(yōu)化設(shè)計(jì)舉例如圖對稱兩桿桁架：2P＝300KN，2L＝1500mm，H＝900mm，E＝2.1×105N/mm，ρ＝7.85×103Kg/m3，σs＝350N/mm2，D＝25-60mm、B＝3-8mm。求解：滿足強(qiáng)度前提下桁架重量最輕