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| 編輯推薦： |
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本书系统介绍了数字样机的基本概念、基本原理和基本方法
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| 內容簡介： |
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2014年1月本书的版《数字样机建模与仿真》在本社出版。本书系统介绍了数字样机的基本概念、基本原理和基本方法，具体内容包括数字样机的定义、技术内涵和发展现状阐述，数字样机美学设计，数字样机建模技术，装配设计，运动学（动力学）仿真，有限元分析与优化，数字化人机工程设计，数字样机数据管理等内容。可作为机械工程相关专业研究生或高年级本科生了解数字样机开发技术，培养其产品创新能力的教材，也可作为从事机械装备开发的工程技术人员的参考用书。
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| 關於作者： |
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杨欣，男，汉族，河北农业大学教授、博导。主要从事农业机械、地面机器系统与车辆安全等方面的科研和教学工作。主讲《机械CAD/CAM》、《三维实体设计》、《农业机械仿真技术专题》等本科、研究生课程。获省级科技进步奖2项。发表论文80余篇，获批发明专利5项，实用新型68项，出版专著1部，编著2部，主编教材2部。
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| 目錄：
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第1章数字样机技术概述
1.1数字样机的概念
1.1.1数字样机的定义
1.1.2数字样机支撑技术
1.1.3数字样机的分类
1.2数字样机的特点
1.2.1数字样机模型要求
1.2.2数字样机的虚拟性
1.2.3数字样机的真实性
1.3数字样机的应用与发展
1.3.1数字样机的应用
1.3.2数字样机的发展
1.3.3Aberdeen的研究
第2章数字样机美学设计
2.1机械美学概述
2.1.1机械美学的提出
2.1.2机械美学的内涵
2.1.3技术美学要求
2.2形态美学基本法则
2.2.1比例与尺度
2.2.2对称与均衡
2.2.3统一与变化
2.2.4稳定与轻巧
2.2.5节奏与韵律
2.2.6过渡与呼应
2.2.7对比与协调
2.2.8主从与重点
2.3数字样机渲染技术
2.3.1消隐与视觉样式
2.3.2色彩设计与颜色
2.3.3光照处理与阴影
2.3.4纹理处理与应用
2.3.5产品主调与配色
2.4曲线和曲面分析
2.4.1基本概念和术语
2.4.2曲线和曲面模型
2.4.3曲线和曲面评价
2.4.4曲率和曲面分析
2.5产品外形逆向设计
2.5.1逆向设计的基本步骤
2.5.2三维数据获取技术
2.5.3测量数据处理技术
2.5.4重构曲面模型分析
2.6基于CAD的机械美学设计
2.6.1计算机辅助工业设计
2.6.2数字样机美学设计要求
2.6.3基于CAD体现造型要素
2.6.4基于CAD体现形态美学
第3章数字样机建模技术
3.1产品建模概述
3.1.1产品建模定义
3.1.2数字样机模型信息
3.1.3三维建模核心
3.1.4几何模型类型
3.2实体建模技术
3.2.1构造实体几何法
3.2.2边界表示法
3.2.3扫描表示法
3.2.4AutoCAD建模简介
3.3特征建模技术
3.3.1特征定义和分类
3.3.2特征建模系统
3.3.3参数化设计
3.3.4变量化设计
3.4特征建模的实现
3.4.1Inventor特征建模简介
3.4.2创建草图特征
3.4.3创建放置特征
3.4.4模型物理属性
3.5典型零件建模实例
3.5.1型材零件建模
3.5.2轴类零件建模
3.5.3铸造零件建模
3.5.4钣金零件建模
第4章数字样机装配设计
4.1装配设计概述
4.1.1装配设计的概念
4.1.2装配体与装配树
4.1.3装配设计的进展
4.2装配关联设计
4.2.1装配约束的实现方法
4.2.2基于布局的关联设计
4.2.3基于参数的关联设计
4.2.4在位自适应关联设计
4.2.5基于衍生的关联设计
4.3工程导向设计
4.3.1螺纹连接设计
4.3.2轴零件设计
4.3.3键连接设计
4.3.4凸轮机构设计
4.3.5齿轮、蜗轮设计
4.3.6其他设计计算
4.4装配体控制与检查
4.4.1零部件显示控制与剖切
4.4.2装配关系查找与干涉检查
4.4.3运动模拟与冲突检查
4.4.4产品的装配分解与动画
4.4.5零部件的位置表达
4.4.6空间自由度检查
4.5生成二维工程图
4.5.1基础视图的生成
4.5.2投影视图的生成
4.5.3其他视图的生成
4.5.4图纸注释与说明
第5章数字样机运动仿真
5.1仿真技术概述
5.1.1仿真的定义和类型
5.1.2数字样机仿真的优势
5.1.3机械系统的运动仿真
5.1.4AIP运动仿真简介
5.2运动仿真的关键概念
5.2.1连接和自由度
5.2.2迁移度和运动链
5.2.3冗余和动力
5.3运动机理中的连接
5.3.1运动连接的类型
5.3.2手动创建运动连接
5.3.3把约束转换为连接
5.3.4连接的规则和特性
5.4物理特性和力学环境
5.4.1定义驱动条件
5.4.2初始条件和边界
5.4.3连接的力和力矩
5.4.4施加外力和重力
5.5仿真输入与输出
5.5.1输入图示器
5.5.2定义输入变量
5.5.3输出图示器
5.5.4输出运动变量
第6章数字样机有限元分析
6.1有限元分析概述
6.1.1有限元法的基本思想
6.1.2有限元分析的步骤
6.1.3协同有限元分析
6.1.4AWE协同仿真简介
6.2结构静力学分析
6.2.1分析过程
6.2.2等效应力
6.2.3主应力
6.2.4变形与安全系数
6.2.5结构改进
6.3振动模态分析
6.3.1模态分析的数学模型
6.3.2无约束条件下的模态分析
6.3.3有约束条件下的模态分析
6.3.4预应力对模态参数的作用
6.4结构拓扑优化
6.4.1机械优化设计概述
6.4.2CAE优化设计方法
6.4.3拓扑优化设计原理
6.4.4零件形状优化实例
6.5复杂数字样机的多学科协同仿真
6.5.1数字化多学科优化设计
6.5.2汽车多学科优化数学模型
6.5.3汽车协同优化与仿真流程
6.5.4汽车碰撞安全仿真实例
第7章数字化人机工程设计
7.1人机工程设计概述
7.1.1人机工程定义
7.1.2人机系统设计
7.2人体因素基础
7.2.1人体测量
7.2.2人体尺寸
7.2.3人体力学
7.2.4人体感觉
7.3人体模型
7.3.1二维人体物理模板
7.3.2三维数字化人体模型
7.3.3工程人体建模软件
7.3.4基于CAD的人体建模
7.3.5车辆工程用数字人体
7.4数字化人机工程设计
7.4.1作业空间布局设计
7.4.2座椅与工作台设计
7.4.3操纵装置设计
7.4.4显示装置设计
7.4.5驾驶室的设计
7.5基于JACK的果园作业平台人机工程设计
7.5.1JACK人体模型建模
7.5.2驾驶员舒适性分析
7.5.3作业人员舒适性分析
7.5.4驾驶工作负荷评估
7.5.5采摘工作负荷评估
第8章数字样机数据管理
8.1产品数据交换
8.1.1数据交换技术
8.1.2数据交换种类
8.1.3数据交换标准
8.2产品数据管理（PDM）
8.2.1PDM概念的产生
8.2.2PDM系统的结构
8.2.3PDM系统的功能
8.2.4PDM的技术规范
8.3产品生命周期管理（PLM）
8.3.1PLM概念的产生
8.3.2PLM系统的功能
8.3.3PLM与PDM的关系
8.4PLM/PDM系统的实施
8.4.1PLM/PDM实施的内容
8.4.2PLM/PDM实施的步骤
8.4.3PLM/PDM的信息建模
8.4.4PLM/PDM软件简介
8.5PLM发展现状和趋势
8.5.1国际PLM市场发展现状
8.5.2推动我国制造业实施PLM的措施
参考文献
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| 內容試閱：
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在科技发展日新月异的今天，制造企业要在日益激烈的市场竞争中立于不败之地，必须追求以更短的时间（Time）、更优的质量（Quality）、更低的成本（Cost）、更好的服务（Service）和更好的环保（Environment）指标推出新产品，去赢得更大的市场份额。数字样机开发（Digital Prototyping，DP）技术为制造企业实现其市场目标提供了很好的工具和手段。借助数字样机开发技术，可以把创意快速变为现实，降低创新的成本，提高创造的效率。
过去，产品开发人员分为负责CAD建模和图纸设计的设计工程师、专职产品性能分析的CAE仿真工程师、决定产品化设计方案的优化工程师和产品生产制造工艺师等。现在，随着企业更加注重研发成本的控制以及数字化设计软件的快速发展，传统的分工界限已被打破。从事设计的人员掌握仿真分析技术已经成为时代发展的必然要求。前些年，人们都在讨论如何从二维设计应用转变到三维设计应用，如今这个热点已经加入了“数字化”和“仿真”讨论的成分，数字样机技术已经开始深入地应用在各种产品开发中。2011年，我国颁布实施了国家标准《机械产品数字样机通用要求》（GB/T 26100—2010），对机械产品数字样机的构建、应用及管理等做出了详细规定。
作者自2001年以来一直从事有关地面机器系统、车辆安全和非标设备等产品的设计研发工作，始终关注着机械设计技术由二维到三维再到数字样机的进展。世界上很多大型的企业如航空、航天、汽车、船舶等行业的公司已经为数字样机奋斗了数十年，他们希望整个生产流程从头到尾都实现数字化，其他企业虽然也已开始动作，但至少需要用10年的时间实现数字化技术。目前，即使是世界上复杂的工程企业之一的汽车公司，在建立100%的数字样机系统上仍存在很多问题。未来几年是数字样机转变的重要阶段，接踵而至的挑战则是机电一体化产品的数字样机概念。
就发展现状而言，数字样机技术的优势显而易见。在工业设计阶段，借助数字样机工具可以帮助工业设计师借用草图把数字化信息表达出来，并转变成三维模型继承应用，以保证其徒手勾勒的各种创意不会丢失。在工程设计阶段，机械设计师会将各个零件模型建造出来，确保都能正确地装配和安装； 电气工程师将设计电气系统与机械系统紧密结合，以保证其正常工作。未来的数字样机将提供功能导向性技术，可以让工程师自动创立他们的模型和图纸，通过数字样机技术提供的虚拟设计方式解决工程设计的问题。
本书编写力求理论与实践相结合，做到内容新颖、图文并茂、语言简洁、思路清晰。由于数字样机技术是一门快速发展的技术科学，涉及计算机图形学、计算机仿真、信息处理、多媒体技术、虚拟现实技术和管理科学等诸多领域，其技术内涵还在不断发展，加之作者在数字样机技术理论和实践应用方面水平有限，故本书内容也只能做到蜻蜓点水，走马观花。本书参考了大量同类文献和研究成果，吸收了有关网络专业论坛和行业应用报告的大量新知识和新实例，应用了AIP、ANSYS等教育版和试用版工程软件，在此一并向所有文献和软件作者表示真诚的感谢！
本书可作为机械工程相关专业研究生或高年级本科生的参考教材，也可作为从事机械产品开发的工程技术人员的参考书。由于编写时间仓促，作者水平有限，不足之处在所难免，敬请各位读者批评指正。
作者
2022年9月
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