具体描述
中文版Pro／ENGINEER．Wildfire 3．0是PTC公司推出的最新版本。本书主要介绍该软件的基本操作和使用方法，包括零件设计、装配设计、工程图设计、曲面特征设计以及钣金设计等内容。本书由浅入深，循序渐进，从实用的角度进行讲解，结合实例介绍了软件中各模块的主要功能，并且配备了多媒体教学光盘，将实例制作过程制作为多媒体进行讲解，形式活泼，方便实用。本书主要适用于使用Pro／ENGINEER进行机械设计的广大初、中级用户，是广大读者快速掌握该软件的自学参考书，也可作为相关专业院校计算机辅彰设计课程的指导教材。本书配套光盘内容为部分实例源文件、最终文件及多媒体教学，读者在学习过程中可以参考使用。
机械设计与制造领域的深度探索：相关技术与工具的综合指南 本书旨在为读者提供一个广阔的视角，深入探讨现代机械设计与制造领域的核心理论、先进技术以及当前主流工具的应用实践，而不涉及特定的软件操作手册内容。 本书的侧重点在于构建坚实的工程基础、理解设计背后的科学原理，并掌握跨越不同平台和技术的通用方法论。 --- 第一部分：机械设计基础理论与现代工程思维 本部分聚焦于构建扎实的机械设计知识体系，这是进行任何复杂工程项目的基础。 第一章：工程力学与材料科学的再审视 深入探讨经典力学（静力学、动力学、材料力学）在现代设计中的应用与局限性。我们不再仅仅满足于手算校核，而是着重于如何将这些理论转化为高效的仿真模型输入。 结构稳定性与失效模式分析： 探讨传统疲劳理论（如S-N曲线、Basquin方程）与基于断裂力学的现代评估方法的对比。重点分析在复杂载荷组合下的结构完整性保证。 先进材料特性与选择： 超越通用钢材和铝合金的范畴，深入研究高熵合金、复合材料（如碳纤维增强聚合物CFRM）以及增材制造专用材料的微观结构、力学性能和环境适应性。讨论如何根据工作环境（高温、高压、腐蚀）进行科学选型。 接触力学基础： 详细解析Hertz接触理论及其在齿轮、轴承等关键摩擦副中的应用，并探讨表面粗糙度对接触性能的非线性影响。 第二章：设计方法论与创新流程管理 本部分关注“如何设计”而非“用什么工具设计”的思维模式。 面向功能的系统设计（FBS）： 介绍如何从用户需求出发，层层分解系统功能，直至确定具体的部件参数。强调功能分解矩阵（FDM）在复杂系统集成中的作用。 设计空间探索与优化理论： 介绍多目标优化（MDO）的基本框架，包括Pareto前沿的生成、敏感性分析。探讨启发式算法（如遗传算法、粒子群优化）在处理非线性、非光滑设计空间时的应用逻辑。 可靠性导向的设计（RBD）： 阐述概率设计与容差分析（如公差的几何学分析GTA），确保产品在实际制造和使用条件下的性能裕度，而非仅仅满足名义尺寸要求。 --- 第二部分：数字化制造与仿真技术前沿 本部分侧重于支撑现代产品开发流程的关键数字化技术，涵盖从建模到制造的全链条。 第三章：几何建模的核心原理与数据交换标准 本章不涉及特定软件的界面操作，而是剖析几何内核的工作原理和数据格式的本质。 参数化与约束驱动建模的数学基础： 探讨几何关系（如平行、垂直、相切）如何转化为代数方程组，以及解算器如何处理这些约束以生成和修改三维模型。讨论拓扑结构与几何特征的解耦。 表面建模技术深度解析： 详细比较NURBS（非均匀有理B样条）曲面在描述复杂曲面时的数学表达，以及T-Splines等新兴曲面技术在提高设计灵活性方面的优势与挑战。 产品数据管理（PDM）与交换协议： 深入分析STEP（ISO 10303）和IGES等标准在确保跨平台数据保真度方面的技术细节，理解数据模型层次结构，而非简单的数据导入导出操作。 第四章：有限元分析（FEA）的理论深度 本部分旨在理解有限元方法的内在机制，从而更有效地设置、运行和解读仿真结果。 变分原理与最小势能法： 阐述将连续体力学问题离散化的理论依据，重点分析形函数（插值函数）的选择对计算精度和稳定性的影响。 单元类型与网格策略： 详细对比梁单元、壳单元、实体单元（四面体与六面体）的适用场景、计算成本及精度差异。探讨网格无关性研究的科学方法论。 非线性分析的关键挑战： 深入分析材料非线性（塑性、超弹性）、几何非线性（大变形）和接触非线性（摩擦、分离）的处理算法（如牛顿-拉普森法及其修正策略），以及如何识别和解决收敛性问题。 第五章：先进制造工艺的数字化集成 本章关注数字模型如何转化为物理实体，特别是新兴制造技术对设计规则的影响。 增材制造（AM）的工艺物理： 探讨选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）中的热传导模型、残余应力形成机理，以及这对设计壁垒（如支撑结构设计、密度优化）的指导意义。 数控加工（CNC）的路径规划与误差补偿： 分析G代码的生成逻辑，重点讲解五轴联动加工的运动学转换，以及如何通过仿真预测刀具轨迹与工件的干涉，并考虑机床刚度带来的误差。 自动化与机器人集成： 探讨如何在设计阶段就考虑机器人抓取和装配的可行性（Design for Robot Assembly, DFRA），包括对特征几何的明确要求，如倒角、定位销的设计规范。 --- 第三部分：跨学科集成与未来趋势 本部分展望工程设计领域的前沿交叉点。 第六章：仿真与设计的闭环控制 实时仿真与数字孪生： 探讨如何利用简化模型和降阶技术（如模态分析的简化）实现对物理系统运行状态的实时反馈，为工业物联网（IIoT）中的预测性维护提供理论支撑。 拓扑优化与轻量化设计： 超越简单的应力集中处理，深入探讨如何基于载荷和约束，自动生成满足特定制造约束的最优材料分布，实现结构效率的最大化。 第七章：人机交互与设计知识的传承 知识工程在设计中的应用： 如何将专家的经验和设计规范系统化、模板化，构建可复用的设计规则集，从而提高团队整体的设计效率和一致性。 可视化与数据驱动的决策： 讨论先进的可视化技术（如VR/AR在装配验证中的应用潜力）如何改善设计评审的质量，以及如何从大量仿真数据中提炼出关键的性能指标。 本书旨在提供一套深刻的、面向原理的知识体系，使读者能够理解当前所有主流工程软件背后的科学原理，从而能够灵活应对未来技术迭代和复杂工程挑战。
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