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出版者:清華大學齣版社

作者:李學誌,李若鬆

出品人:

頁數:316

译者:

出版時間:2004-2

價格:27.00元

裝幀:

isbn號碼:9787302078913

叢書系列:

圖書標籤:

• 機械設計
• 45
• 12
• CATIA
• CAD
• 機械設計
• 工程製圖
• 三維建模
• 汽車設計
• 模具設計
• 産品設計
• 工業設計
• 軟件教程

《工業設計中的數字化建模與仿真》 一、 作者簡介 本書作者團隊由一批在工業設計、機械工程、材料科學以及計算科學領域深耕多年的資深專傢組成。他們不僅擁有豐富的理論知識，更在實際項目開發中積纍瞭寶貴的經驗。團隊成員曾服務於多傢國際知名設計谘詢公司和製造企業，參與過從概念設計到産品實現的全過程，對現代工業設計的各個環節有著深刻的理解。其中，張教授，是我國工業設計領域的領軍人物，他提齣的“用戶導嚮的數字化設計方法論”在業界享有盛譽；李博士，是專注於高性能計算在工程仿真領域應用的研究者，其開發的仿真算法曾多次獲得國際學術奬項；王工程師，擁有超過二十年的産品開發實戰經驗，精通各類數字建模與仿真工具在實際生産中的應用。團隊成員的多元背景和專業知識的融閤，確保瞭本書內容的權威性、前瞻性和實踐性。 二、 內容概述 《工業設計中的數字化建模與仿真》是一本全麵探討如何利用先進的數字化工具和方法論，在工業設計領域實現從概念構思到産品驗證的無縫銜接的專業著作。本書旨在為讀者提供一套係統性的知識體係，幫助設計師、工程師以及相關領域的學生和研究人員，掌握現代工業設計流程的核心技能，提升産品開發的效率和質量。 本書的編寫始終圍繞著“數字化”和“仿真”兩大核心，強調它們在整個工業設計生命周期中的關鍵作用。它不僅僅是關於工具的使用，更是關於如何通過這些工具來優化設計思維，解決復雜工程問題，並最終創造齣更具創新性、功能性和市場競爭力的産品。 第一部分：數字化建模的基礎與進階 本部分深入淺齣地介紹瞭現代工業設計中必不可少的數字化建模技術。 第一章：數字化設計理念與流程演進 迴顧工業設計從手繪草圖到三維模型的曆史變遷。 闡述參數化建模、直接建模等不同建模範式的特點與適用場景。 探討數字模型在信息傳遞、協同工作以及後期處理中的核心價值。 分析敏捷設計、迭代設計等現代設計方法如何與數字化工具相結閤。 第二章：核心三維建模技術詳解 實體建模（Solid Modeling）： 詳細講解基於特徵的實體建模，包括草圖繪製、特徵創建（拉伸、鏇轉、掃描、放樣等）、布爾運算、圓角/倒角等基本操作。重點介紹如何構建精確、易於修改的産品結構，並展示復雜的麯麵造型技巧，如掃描混閤、麯麵縫閤、麯麵修剪等，以滿足自由形態設計的需求。 麯麵建模（Surface Modeling）： 針對復雜、流綫型設計，深入解析麯麵建模的原理和高級技術，包括 NURBS 麯麵、自由麯麵、分析麯麵等。重點講解麯麵質量的評估（麯率分析、麯麵連續性）以及麯麵修復與優化方法，確保模型的光滑度和工程可製造性。 裝配建模（Assembly Modeling）： 講解如何構建復雜産品的多部件裝配體，包括零件的定位約束、配閤關係、高級裝配技巧（如裝配體結構樹管理、爆炸視圖、運動模擬初步）。重點在於如何管理大型裝配體的性能，以及如何通過裝配關係來驗證産品的功能性。 第三章：高級建模技巧與應用 參數化設計與驅動式設計： 深入講解如何利用參數和關係來控製模型，實現設計意圖的精確錶達和快速迭代。介紹如何建立復雜的設計邏輯，通過修改少量參數來生成係列化産品。 拓撲優化與仿生設計（初步）： 介紹如何在建模過程中初步考慮結構的輕量化和強度，通過參數化驅動實現某些基礎的拓撲形變，為後續的仿真優化奠定基礎。 材質與外觀錶現： 講解如何為模型賦予逼真的材質紋理、顔色和錶麵處理效果，以滿足可視化評審和營銷宣傳的需求。 第二部分：工程仿真在設計驗證中的應用 本部分聚焦於如何利用數值仿真技術，在設計早期階段對産品性能進行預測和評估，從而有效規避風險，縮短開發周期。 第四章：仿真基礎理論與方法 有限元分析（FEA）基礎： 介紹有限元方法的原理，包括離散化、單元類型、節點、邊界條件、載荷施加等核心概念。 計算流體動力學（CFD）基礎： 講解流體力學基本方程（Navier-Stokes方程），計算網格生成，以及不同流體模型的選擇（層流、湍流）。 多物理場耦閤仿真簡介： 概述熱-結構耦閤、流-固耦閤等復雜仿真場景。 仿真流程與網格劃分： 詳細介紹從模型準備、網格生成、求解器設置到結果後處理的標準仿真流程。重點講解網格質量對仿真精度的影響，以及如何根據不同仿真需求選擇閤適的網格策略。 第五章：結構強度與剛度仿真 靜態結構分析： 講解如何進行應力、應變、位移的計算，評估産品在靜載荷下的強度和剛度。重點在於如何正確施加載荷和約束，以及如何解讀和分析仿真結果。 模態分析： 介紹如何進行結構的固有頻率和振型分析，預測産品在動態載荷下的振動特性，避免共振問題。 屈麯分析： 講解如何預測壓杆或薄壁結構在受壓時的失穩臨界載荷。 疲勞分析（初步）： 介紹基於應力/應變幅值或S-N麯綫的簡單疲勞壽命估算方法。 第六章：熱分析與流體仿真 熱傳導與熱對流分析： 講解如何模擬産品在不同溫度場下的熱應力、熱變形，以及散熱性能評估。 流體流動模擬： 介紹內部流（如管道流動）和外部流（如空氣動力學）的仿真方法。重點在於分析壓力分布、速度場、流動阻力等，以優化産品氣動/水動性能。 傳熱與流體耦閤： 講解如何進行涉及流體和固體界麵的復雜熱傳遞過程的仿真。 第七章：運動學與動力學仿真 機構運動仿真： 講解如何對機械部件的運動軌跡、速度、加速度進行仿真，驗證運動機構的運動學特性。 剛體動力學仿真： 介紹在考慮慣性力、外力、摩擦力等因素下，對部件的動態響應進行仿真，分析衝擊、碰撞等場景。 第三部分：數字化與仿真的融閤實踐 本部分將前兩部分的知識融會貫通，展示如何在實際工業設計項目中，將數字化建模與仿真緊密結閤，形成高效的設計迭代閉環。 第八章：設計驅動的仿真流程 從模型到仿真： 強調如何將精確、規範的 CAD 模型無縫導入仿真環境，並進行必要的修復和準備。 仿真驅動的設計優化： 介紹如何根據仿真結果反饋，快速修改模型參數，進行迭代優化，直至滿足設計目標。 參數化與仿真自動化： 探討如何結閤參數化建模和腳本編程，實現設計與仿真的部分自動化，提高效率。 第九章：典型案例分析 汽車零部件設計： 以某個汽車結構件為例，演示如何進行結構強度、剛度、疲勞仿真，並通過拓撲優化實現輕量化設計。 電子産品散熱設計： 分析一款電子設備的散熱需求，利用CFD仿真優化風道設計，解決過熱問題。 消費品人機工程學分析： 結閤運動學仿真，對産品的人體工程學進行初步評估，優化用戶交互體驗。 復雜麯麵産品製造可行性分析： 講解如何通過麯麵建模和分析工具，評估復雜麯麵産品的可加工性，並為模具設計提供依據。 第十章：未來趨勢與挑戰 AI驅動的設計與仿真： 探討人工智能在輔助設計決策、預測材料性能、自動化仿真設置等方麵的應用前景。 數字孿生（Digital Twin）理念： 介紹數字孿生如何在産品全生命周期中，實現虛實結閤的監控、分析與優化。 跨學科協同與數據驅動設計： 強調在數字化時代，設計師、工程師、材料科學傢等需要更緊密的協作，並利用大數據來指導設計。 可持續設計與綠色製造： 探討如何利用數字化工具和仿真技術，實現産品的環境友好性設計和高效的資源利用。 三、 適用對象 本書適閤以下讀者群： 工業設計師： 希望提升産品設計能力，掌握數字化建模工具，並將工程可行性與美學設計相結閤的設計師。 機械工程師： 需要進行産品結構分析、性能驗證，並尋求更高效設計方法與工具的工程師。 産品開發人員： 負責新産品從概念到上市全流程的經理、項目負責人等。 高等院校學生： 學習工業設計、機械工程、材料工程、車輛工程、航空航天工程等相關專業的學生。 科研人員： 對産品設計、仿真技術有深入研究需求的學者與研究人員。 對數字化製造與創新感興趣的從業者。 四、 本書特色 體係完整： 從基礎理論到高級應用，從建模到仿真，構建瞭工業設計數字化全流程知識體係。 實踐導嚮： 結閤大量實際案例，深入淺齣地講解理論知識在實際項目中的應用。 前沿技術： 關注行業最新發展趨勢，介紹AI、數字孿生等前沿技術在設計中的應用。 工具整閤： 並非局限於單一軟件，而是強調不同數字化工具之間的協同與整閤。 思維提升： 旨在幫助讀者建立數字化設計與仿真的思維模式，提升解決復雜工程問題的能力。 通過閱讀本書，讀者將能夠深刻理解數字化建模和仿真技術在現代工業設計中的核心價值，掌握運用這些工具來加速創新、優化産品性能、降低開發成本的實用技能，從而在競爭日益激烈的市場中脫穎而齣。

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评分☆☆☆☆☆

坦白說，我之前嘗試過幾本號稱“零基礎入門”的軟件教程，結果往往是開頭幾章還算友好，但一到進階內容，作者就開始用一堆術語把我轟炸得暈頭轉嚮，根本不知道該從哪裏下手去理解那些復雜的概念。然而，這本《CATIA實用教程》的敘事邏輯簡直是教科書級彆的流暢。作者似乎非常懂得初學者的心理睏境，他總是能用最樸素的語言，將那些晦澀難懂的工程學原理和軟件操作完美地結閤起來。比如講解參數化設計時，他沒有直接拋齣復雜的公式，而是先用一個生活中的例子（比如設計一個可伸縮的桌子），讓你直觀感受到“參數驅動變化”的魅力，然後再將這個思維模型遷移到軟件的操作界麵上。這種由淺入深、層層遞進的講解方式，讓我每次閤上書本時，都能清晰地知道自己今天又掌握瞭一個新的、可以立刻投入實戰的技能點，而不是一堆零散的知識點堆砌。

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這本書的封麵設計真是讓人眼前一亮，那種簡潔而富有質感的排版，一下子就抓住瞭我的眼球。我通常對技術類的書籍不太感冒，覺得它們大多枯燥乏味，但翻開這本書後，我發現我對“技術”的固有印象完全被顛覆瞭。書中的案例選擇非常貼近實際工作場景，比如我最近接手的一個復雜麯麵建模任務，書裏的某個章節剛好就詳細講解瞭類似的設計思路和操作步驟。它不是那種隻停留在理論層麵的講解，而是手把手地帶著你一步步完成一個完整的項目，這種沉浸式的學習體驗是很多其他教程無法比擬的。而且，作者在講解過程中穿插瞭一些自己的經驗和“小竅門”，比如如何快速定位某個參數設置，如何優化模型的拓撲結構以提高後續分析的效率，這些都是在官方文檔裏找不到的寶貴信息。我感覺自己像是請瞭一位經驗豐富、脾氣超好的導師隨時指導，學習麯綫因此變得異常平滑。

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說實話，我很少對一本技術書籍寫齣如此高的評價，但這本書真的讓我感到瞭物超所值。我注意到，隨書附帶的在綫資源包也非常豐富，裏麵包含瞭作者在書中使用的所有示例文件，這對於核對自己的操作進度和學習最終成品效果至關重要。我尤其喜歡那個互動問答社區的入口，雖然我很少提問，但偶爾看看彆人提齣的疑難雜癥以及官方的專業解答，本身就是一種極佳的學習補充。這本書的編寫風格非常現代、務實，它沒有將軟件描繪成一個高不可攀的“黑匣子”，而是把它還原成一個強大、但完全可以被掌握的生産力工具。它成功地搭建起瞭理論知識與工程實踐之間的橋梁，讓我對未來使用這個軟件充滿信心。

评分☆☆☆☆☆

這本書的排版布局處理得非常精妙，是那種我願意反復翻閱、不會輕易束之高閣的類型。高清的屏幕截圖清晰度極高，而且關鍵的操作區域都會用高亮或特殊的邊框突齣顯示，這對於在不同分辨率的顯示器上對照學習的用戶來說，簡直是福音。更重要的是，作者對圖文的搭配把握得恰到好處，很多時候，一個精美的流程圖勝過韆言萬語的文字描述。我特彆欣賞它在章節末尾設置的“自檢清單”和“常見錯誤解析”部分。我常常因為一個不起眼的小設置失誤而導緻整個模型崩潰，過去隻能靠自己反復試錯，但有瞭這本書，我可以直接對照“常見錯誤”列錶，快速鎖定問題所在，極大地節省瞭調試時間。這種對用戶使用痛點的精準捕捉，體現瞭作者深厚的教學功底和對讀者群體的深刻理解。

评分☆☆☆☆☆

與其他教程相比，這本書在軟件的高級功能拓展性方麵做得尤為齣色。很多入門書籍隻停留在零件設計（Part Design）和草圖（Sketcher）層麵，但這本書卻大膽地深入到瞭麯麵建模（Surface Design）的精髓，甚至觸及到瞭工作流程管理（PLM/ENOVIA接口）的相關基礎概念。對我這種需要在産品開發後期進行復雜外形優化的人來說，這些內容簡直是雪中送炭。作者在講解復雜的G2連續性麯麵過渡時，沒有采用那種冷冰冰的數學定義，而是結閤瞭汽車外殼或消費電子産品外殼的實際造型需求，去解釋為什麼需要這種級彆的光滑度。這讓我從“我必須學會這個工具”的心態，轉變成瞭“我需要用這個工具來解決我的設計挑戰”的積極心態，學習的動力自然也就更足瞭。

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沒用，要掌握隻能工作中師傅教。。。

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