计算机辅助工程

本课程是计算机图形学、计算力学、计算机仿真和计算机辅助设计等技术的综合应用，对于计算机辅助工程教材的编写的主要思路是：理清cad/cae的关系，介绍cae分析的基础理论，了解cad与cae的协同，重点讲述cae在汽车产品开发和飞行器设计等领域的应用。根据几年来计算机辅助工程这门课的教学经验，结合自编讲义，编写一本适合于机械和航空航天大类本科院校学生计算机应用方向的cae教材。

第1章绪论
1.1CAE的基本概念
1.2计算机发展概述
1.3CAE的发展历史
1.4CAE分析的流程
小结
习题
第2章前处理技术基础
2.1几何建模基础
2.1.1基本的几何元素
2.1.2典型的几何建模方法
2.1.3几何建模实例
2.2网格剖分基础
2.2.1网格单元
2.2.2网格分类
2.2.3网格剖分方法
2.2.4CAE软件中的网格剖分
2.2.5网格剖分实例
2.3CAE软件前处理
小结
习题
第3章分析技术基础
3.1数值计算方法基础
3.1.1有限差分法
3.1.2有限体积法
3.1.3有限元法
3.2计算流体力学基础
3.2.1计算流体力学简介
3.2.2计算流体力学的基本概念
3.2.3计算流体力学的求解过程
3.2.4计算流体力学问题的边界条件
3.3计算结构力学基础
3.3.1计算结构力学简介
3.3.2计算结构力学的基本原理和方法
3.3.3计算结构力学的基本概念
3.3.4计算结构力学分析的基本步骤
3.3.5典型的计算结构力学问题
3.3.6边界条件与载荷
小结
习题
第4章后处理技术基础
4.1计算机图形图像基础
4.1.1点阵图基础
4.1.2矢量图基础
4.1.3点阵图和矢量图的比较
4.1.4动画基础
4.2CAE软件中的后处理模块
4.2.1FLUENT后处理
4.2.2MSC.NASTRAN后处理
4.2.3ANSYS后处理
4.2.4MSC—ADAMS后处理
小结
习题
第5章CAE相关主流软件系统简介
5.1几何建模软件
5.1.1Pro／E（Creo）
5.1.2UG
5.1.3SolidWorks
5.1.4CATIA
5.2网格剖分软件
5.2.1HyperMesh
5.2.2其他网格剖分软件
5.3结构分析软件
5.3.1MSC.Nastran
5.3.2ANSYS
5.4动力学分析软件
5.4.1MSC.ADAMS
5.4.2LS—DYNA
5.4.3ABAQUS
5.5流体力学分析软件
5.5.1FLUENT
5.5.2FASTRAN
5.6模型交换技术
5.6.1模型交换的基本方法
5.6.2模型交换的常见问题
5.6.3模型交换的主要环节
5.6.4模型的修正问题
5.6.5模型特征重建
5.7数据交互文件
5.7.1IGES标准
5.7.2STEP标准
5.7.3DXF文件
5.7.4STL文件
5.7.5IDF文件
5.7.6ACIS文件
5.7.7Parasolid文件
小结
习题
第6章面向轨道车辆设计的CAE技术应用
6.1轮对外形设计
6.1.1车轮强度分析
6.1.2瞬态温度场的数学模型
6.1.3温度场的有限元理论
6.1.4热应力场的有限元理论
6.1.5制动热负载的确定和施加
6.1.6热应力的计算过程
6.2几何建模
6.3网格划分
6.3.1轮对几何模型的六面体结构网格剖分实例
6.3.2轮对几何模型的非结构网格剖分实例
6.4静力分析
6.4.1静力分析描述
6.4.2静力分析实例及步骤
6.5模态分析
6.5.1模态分析描述
6.5.2模态分析实例及步骤
6.6热—应力耦合分析
6.6.1热—应力耦合分析仿真场景描述
6.6.2分析实例及步骤
小结
习题
第7章面向飞行器设计的CAE技术应用
7.1飞行器总体设计与CAE技术
7.1.1CAE技术在飞行器气动外形设计中的应用
7.1.2CAE技术在飞行器结构设计中的应用
7.1.3CAE技术在飞行器动力学特性分析中的应用
7.2几何建模实例
7.3网格剖分
7.3.1飞行器几何模型的非结构网格剖分实例
7.3.2飞行器几何模型的六面体结构网格剖分实例
7.4空气动力学仿真
7.4.1空气动力学仿真场景描述
7.4.2仿真实例及步骤
7.5结构力学仿真
7.5.1结构力学仿真场景描述
7.5.2仿真实例及步骤
7.6系统动力学仿真
7.6.1系统动力学仿真场景描述
7.6.2仿真实例及步骤
小结
习题
附录课后习题答案
参考文献