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出版者:Sybex

作者:David Frey

出品人:

页数:720

译者:

出版时间:2007-05-07

价格:USD 34.99

装帧:Paperback

isbn号码:9780470126530

丛书系列:

图书标签:

• AutoCAD
• AutoCAD LT
• 2008
• 计算机辅助设计
• CAD
• 绘图
• 软件
• 教程
• AutoDesk
• 工程
• 技术

探索数字设计与工程的基石：CAD 软件的演进与应用 本书并非聚焦于某一个特定版本的 CAD 软件，而是深入探讨了计算机辅助设计（CAD）这一核心技术从其诞生至今的演进历程、关键理念及其在各个领域的广泛应用。我们将一同回顾 CAD 技术如何从最初的二维绘图工具，发展成为集三维建模、参数化设计、仿真分析、数据管理乃至智能化设计于一体的强大平台。 第一部分：CAD 技术的核心理念与发展脉络 第一章：设计的数字化革命——CAD 的起源与早期发展 本章将追溯 CAD 技术萌芽的时代，探讨其产生的历史背景——从手工绘图的效率瓶颈到计算机技术的曙光。我们将了解早期 CAD 系统的基本原理，如向量图形、光栅图形的概念，以及点、线、圆、弧等基本几何元素如何在计算机屏幕上被精确地表示和操作。还会介绍一些开创性的 CAD 系统，它们如何奠定了现代 CAD 的基础，尽管这些系统可能在功能和用户体验上与今天的产品相去甚远。重点将放在 CAD 如何从一个辅助工具逐步发展成为工程设计不可或缺的核心。 第二章：从二维到三维——空间想象力的飞跃 本章将重点解析 CAD 技术从二维平面绘图向三维实体建模的跨越式发展。我们将深入探讨不同类型的三维建模技术，包括： 线框模型 (Wireframe Modeling): 了解其基本原理，如何通过点、线、面来表示物体，以及其在早期三维设计中的局限性。 曲面模型 (Surface Modeling): 探讨 NURBS（非均匀有理 B 样条）等先进曲面构建技术，它们如何使得复杂、自由形态的曲面设计成为可能，在产品设计、汽车工业等领域的重要性。 实体模型 (Solid Modeling): 这是现代 CAD 的核心。我们将详细介绍布尔运算（并集、交集、差集）如何构建复杂的实体，以及其在确保模型几何完整性和进行后续分析时的优势。还会讨论 CSG（Constructive Solid Geometry）和 B-rep（Boundary Representation）两种主要的实体建模方法。 本章将强调三维模型如何极大地提升了设计的可视化能力，使得工程师能够更直观地理解和评估设计方案，减少了物理样机的制作成本，并为后续的仿真和制造流程奠定基础。 第三章：参数化设计——智能与灵活的融合 参数化设计是现代 CAD 的另一大支柱。本章将阐述参数化设计的核心思想：将几何形状的创建与约束条件（尺寸、关系、公差等）关联起来。我们将探讨： 草图与约束: 如何通过绘制草图，并为其添加尺寸、几何约束（如水平、垂直、平行、重合、相切等）来定义设计意图。 特征基建模 (Feature-Based Modeling): 了解 CAD 系统如何将用户的设计操作理解为一系列的“特征”，如拉伸、旋转、倒角、圆角等，以及这些特征如何被参数化驱动。 设计意图的表达: 参数化设计不仅仅是创建几何，更是表达设计师的设计意图。当参数发生变化时，模型能够智能地更新，保持设计的一致性。 设计变型与优化: 参数化设计如何极大地简化了设计变型的过程，使得工程师能够快速生成多个设计方案，并进行优化，以满足不同的性能或成本要求。 第四章：CAD 在工程设计流程中的地位与作用 本章将把 CAD 技术置于整个工程设计与制造流程中进行审视。我们将探讨 CAD 如何与以下环节紧密结合： 概念设计与方案生成: CAD 如何支持设计师快速草绘和迭代概念。 详细设计与工程图输出: CAD 如何生成高精度的三维模型，并从中自动生成符合标准的工程图纸。 仿真分析 (FEA, CFD 等): 介绍 CAD 模型如何作为输入，传递给有限元分析（FEA）、计算流体动力学（CFD）等仿真软件，进行力学、热学、流体等方面的性能预测。 数控加工 (CNC) 与制造: 探讨 CAD 模型如何通过 CAM（计算机辅助制造）软件，生成数控机床的加工路径，实现自动化生产。 产品生命周期管理 (PLM): 介绍 CAD 数据在 PLM 系统中的作用，如何实现设计数据的版本控制、协同管理、追溯性等。 第二部分：CAD 的深入应用与未来趋势 第五章：特定行业的设计实践 本章将聚焦 CAD 技术在几个主要行业中的具体应用，展示其多样性和专业性： 机械设计: 详细介绍如何使用 CAD 进行零件设计、装配设计、运动仿真、应力分析等，例如汽车发动机、飞机结构、精密仪器等的设计过程。 建筑、工程与施工 (AEC): 探讨 BIM（建筑信息模型）技术，CAD 如何支持建筑师、结构工程师、施工方在设计、建造和运营过程中进行三维建模、协同工作、碰撞检测、成本估算等。 电子设计自动化 (EDA): 简要介绍 CAD 在 PCB（印刷电路板）布局布线、集成电路设计中的应用，以及其对芯片性能和功耗的影响。 产品设计与工业设计: 关注 CAD 如何帮助设计师创造具有美学吸引力和功能性的产品，如消费电子产品、家具、服装等。 第六章：CAD 技术的扩展与集成 本章将探讨 CAD 技术与其他新兴技术和软件的融合，以及这些融合带来的强大能力： 与仿真软件的深度集成: 详细介绍 CAD 模型如何无缝导入 FEA、CFD 等仿真工具，实现设计与分析的紧密耦合，加速优化过程。 CAM 与 CNC 加工的联动: 深入理解 CAD 模型如何直接转化为 CAM 软件的输入，生成刀具路径，实现从设计到制造的直接转化。 PDM/PLM 系统集成: 探讨设计数据管理系统（PDM）和产品生命周期管理系统（PLM）如何与 CAD 软件协同工作，实现设计数据的安全存储、版本控制、权限管理、协同设计等。 渲染与可视化: 介绍 CAD 模型如何通过专业的渲染引擎生成逼真的图像和动画，用于产品展示、市场营销、方案沟通等。 第七章：CAD 的未来发展方向 本章将展望 CAD 技术未来的发展趋势，预测其将如何继续革新设计与工程领域： 人工智能 (AI) 与机器学习在 CAD 中的应用: 探讨 AI 如何辅助设计（如自动生成设计方案、优化参数）、智能识别设计错误、提升用户体验等。 云 CAD 与协同设计: 分析云端 CAD 平台如何打破地域限制，实现实时协同设计、数据共享，降低对本地硬件的依赖。 生成式设计 (Generative Design): 深入理解生成式设计如何通过算法驱动，基于预设的目标和约束，自动探索和生成大量潜在的设计方案。 AR/VR 技术与 CAD 的结合: 探讨增强现实（AR）和虚拟现实（VR）技术如何为设计评审、现场勘查、培训等提供沉浸式的体验。 数字化孪生 (Digital Twin) 的构建: 介绍 CAD 模型作为数字化孪生的基础，如何实现对物理实体在设计、生产、运营全生命周期的模拟与优化。 结论：赋能创新，驱动未来 本书旨在提供一个对 CAD 技术宏观而深入的视角，帮助读者理解其核心原理、发展演变以及在现代工程设计与制造领域不可替代的地位。通过对 CAD 技术演进的梳理和对其未来发展趋势的展望，我们希望能激发读者对这项变革性技术的兴趣，并认识到其在推动科技进步、赋能创新设计方面的重要作用。CAD 不仅是工具，更是连接创意与现实的桥梁，是构建未来世界的基石。

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