第1章緒論1



1.1前言1



1.2材料成形CAD/CAE概述2



1.2.1傳統分析法的弱點2



1.2.2工程意義2



1.2.3應用現狀4



1.2.4發展趨勢7



1.3常見通用CAD/CAE繫統9



思考題10



第2章計算機輔助設計（CAD）技術及應用11



2.1CAD技術概述11



2.1.1CAD定義11



2.1.2CAD技術的發展歷程12



2.1.3現代CAD的技術特征14



2.1.4CAD繫統功能組成15



2.2幾何造型技術17



2.2.1形體的定義18



2.2.2線框模型19



2.2.3表面模型19



2.2.4實體模型20



2.3參數化建模技術23



2.3.1參數化建模概述23



2.3.2基於約束驅動的草圖繪制25



2.3.3常用的參數化設計方法27



2.4特征建模技術28



2.4.1特征的定義與分類28



2.4.2參數化設計軟件中的特征28



2.4.3特征建模方法30



2.4.4特征關繫40



2.5裝配建模技術41



2.5.1裝配建模原理41



2.5.2裝配建模方法43



2.5.3裝配約束分類44



2.6數據交換技術46



2.6.1產品數據定義46



2.6.2產品數據交換標準47



2.6.3常見數據交換標準48



2.7CAD繫統智能設計技術53



2.7.1人工智能53



2.7.2專家繫統54



2.7.3模糊理論55



2.7.4人工神經網絡56



2.7.5虛擬現實技術58



2.8逆向工程技術59



2.8.1逆向工程的定義59



2.8.2逆向設計流程60



2.8.3三維掃描技術與設備61



2.8.4主流專業軟件介紹65



2.8.5實例操作67



思考題78



第3章計算機輔助工程(CAE)技術基礎94



3.分析概述94



3.法基礎95



3.2.1基本概念與思路95



3.2.方程的建立與應用96



3.2.解的收斂性與誤差控制104



3.2.4非線性問題法107



3.2.求解應用問題的一般步驟109



3.3有限差分法基礎110



3.3.1基本概念110



3.3.2有限差分數學知識111



3.3.3利用FDM求解應用問題的一般步驟113



3.4CAE分析的若干注意事項113



3.4.1簡化模型113



3.4.2114



3.4.3劃分網格116



3.4.4建立初始條件和邊界條件117



3.4.5定義材料參數118



思考題118



第4章塑料注射成型CAE技術及應用119



4.1概述119



4.1.1塑料注射成型CAE技術的研究內容119



4.1.2CAE技術在塑料注射成型中的應用119



4.2注射成型CAE技術基礎123



4.2.1流動模擬124



4.2.2保壓分析126



4.2.3冷卻分析129



4.2.4結晶、取向分析131



4.2.5應力與翹曲分析131



4.3主流專業軟件簡介132



4.3.1Moldflow132



4.3.2其他軟件133



4.4CAE前處理參數設置136



4.4.1網格模型技術136



4.4.2網格統計與修復137



4.4.3一模多腔布置140



4.4.4澆注繫統和冷卻水道創建140



4.5操作實例141



4.5.1模擬分析前的準備141



4.5.2分析結果及其應用144



4.5.3堵蓋成型的裂紋問題146



思考題149



第5章金屬鑄造成型CAE技術及應用150



5.1概述150



5.1.1鑄造CAE技術的研究內容150



5.1.2CAE技術在鑄造成型中的應用151



5.2鑄造成型CAE技術基礎153



5.2.1鑄件凝固過程CAE153



5.2.2鑄液充型過程CAE160



5.2.3鑄件凝固收縮缺陷的CAE167



5.3主流專業軟件簡介172



5.3.1MAGMASoft172



5.3.2ProCAST173



5.3.3華鑄CAE174



5.3.4其他軟件174



5.4CAE分析參數設置(HZCAE重力鑄造)177



5.4.1網格劃分及檢查177



5.4.2純凝固傳熱計算(第1種計算)178



5.4.3純充型流動計算(第2種計算)178



5.4.4充型與傳熱耦合計算(第3種計算)180



5.4.5基於耦合的凝固計算(第4種計算)181



5.5操作案例182



5.5.1問題描述182



5.5.2CAE分析參數設置184



5.5.3分析結果與討論189



思考題191



第6章板料衝壓成形CAE技術及應用192



6.1概述192



6.1.1板料衝壓成形的基本方法192



6.1.2CAE技術在衝壓成形中的應用193



6.2大變形彈塑法201



6.2.1大變形下的應變與應力201



6.2.2大變形彈塑性本構方程206



6.2.3大位移有限應變彈塑剛度方程206



6.3主流專業軟件簡介208



6.3.1Dynaform209



6.3.2PAMSTAMP211



6.3.3其他軟件211



6.4CAE分析參數設置213



6.4選尺寸控制213



6.4.2材料模型的確定217



6.4.3拉深筋的處理220



6.4.4界面接觸與摩擦222



6.4.5毛坯尺寸的反向設計223



6.4.6模具的運動和加載226



6.4.7衝壓速度的設置226



6.4.8多工步成形設置227



6.5操作實例1——S軌制件的衝壓成形228



6.5.1準備分析模型228



6.5.2設置分析參數與補充、定位網格模型230



6.5.3計算求解233



6.5.4判讀分析結果235



6.5.5成形質量改善途徑235



6.6操作實例2——多工步衝壓成形236



6.6.1工藝方案的制定236



6.6.模型的建立237



6.6.3CAE分析結果討論238



思考題243



第7章金屬焊接成形CAE技術及應用244



7.1概述244



7.1.1焊接成形CAE的研究內容244



7.1.2CAE技術在焊接成形中的應用245



7.1.3焊裝變形預測247



7.2焊接過程CAE250



7.2.1熔池傳熱數學模型251



7.2.2初邊值條件254



7.2.3計算方法256



7.2.4焊接熱過程CAE的若干問題256



7.3主流專業軟件簡介262



7.4操作實例1——ANSYS263



7.5操作案例2——SYSWELD267



7.5.模型的構建267



7.5.2網格檢查及清理268



7.5.3焊接工藝設置271



7.5.4後處理277



思考題278



參考文獻279