计算机辅助设计应用

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1、计算机辅助设计应用西南交通大学材料学院 授课教师：黄兴民 课程名称计算机辅助设计应用英文名称Computer Aided Design and Engineering (CAD&E)授课专业材料科学与工程学院课程类型专业限选课授课方式课堂讲授 + 上机实践教学手段多媒体+ 板书总学时（学分）32学时（2学分）本课时教学时间90 min预前课程材料学基础课程、高等数学、理论力学、机械制图、计算机辅助制图、传热学等教材名称作 者出版社出版时间ANSYS 10.0 材料工程有限元分析实例教程胡红军等著电子工业出版社 2008.4参考书目大型有限元程序的原理结构与使用康国政等著西南交通大学出版

2、社2008. 3ANSYS 9.0 经典产品基础教程与实例详解博弈创作室 编著中国水利水电出版社 2006.1有限元分析基础傅永华 著武汉大学出版社2003.8使用ANSYS 6.1 进行结构力学分析易日 著北京大学出版社2002.10ANSYS 7.0 教学范例洪庆章 等著中国铁道出版社2003.8通用有限元分析ANSYS 7.0 实例精解倪栋 等著电子工业出版社2003.10教学目的教学重点 通过本课程的学习，了解计算机辅助设计应用的基本原理和过程，有限元分析软件ANSYS在材料工程及其他领域内的应用，能熟练操作和应用ANSYS软件工具，具有初步的计算机辅助设计的建模和分析能力。 有限单元

3、分析法的原理，使用ANSYS 软件对物理等工程问题进行建模，划分网格单元，加载运算，分析结果，优化设计。第一章 绪论 教学内容安排细化方案教学目的 了解 计算机辅助设计应用的基本知识，在工业生产和科学研究方面的应用和作用。什么是有限单元分析法？有限元分析法的结构，ANSYS 有限元分析软件的发展历程，特点和应用范围。通过实例展示计算辅助设计的运算思路和强大功能。教学重点结合实际，告诉同学们计算机辅助设计是什么，能做什么？其特点和思路。有限元法的基础知识。ANSYS软件有何特点，我们如何学习ANSYS软件。教学难点计算机辅助设计应用有很多，结合材料专业特色，使教学过程能够紧密结合专业知识和行业背

4、景。结合当前高速铁路蓬勃发展的现状以及西南交通大学悠久的铁路传统，以及大四学生即将面临的就业问题，说明计算机辅助设计应用这门课程的重要性和实用性。教学内容概要及时间分配内容铺垫： 计算机与专业知识的结合计算机辅助设计。什么是计算机辅助设计?5 min内容导入： （1） CAD/CAE/CAM的概念及常见软件。10 min（2）计算机辅助设计应用的重要作用。内容展开： （3）有限元分析法基本原理。60 min（1）ANSYS的起源和行业地位。（2）ANSYS的特点和运算步骤。（4）实例分析。内容总结： 课程安排和考核方式，上课时间和地点10 min作业布置： 了解工业中ANSYS软件的

5、应用实例5 min合 计90 min开场白大家好，上课之前简单的介绍下自己在学习的课程中，我个人希望大家记住两点：1.教与学是一个互动的过程。老师在讲授和演示的时候，大家应有积极反馈。2.师生之间应该彼此尊重。讲台下是朋友，课堂上是师生，希望大家不要迟到，早退，遵守好课堂纪律。有什么good idea 可以一起分享。一、内容铺垫进入二十一世纪，随着科学技术的发展，计算机的软硬件技术的不断得到发展，其计算功能越来越强大，性能也越来越稳定。与此同时，计算机及软件使用渗透到人类生活每个方面。比如：普遍使用的office 软件，杀毒软件诺顿，瑞星，卡巴斯基，游戏软件魔兽世界，极品飞车等，图形处理软件p

6、hotoshop，文献阅读软件，Adobe Reader ，CAJviewer，网络资源下载软件：Bt，迅雷，网际快车，网络聊天工具：QQ，MSN，skype等。另外一方面，这是个知识爆炸的时代，新知识和新理论层出不穷专业划分愈来愈细，大脑的物理容量相对有限。因此，在工业生产和科学研究上，计算机软件发挥着越来越重要的辅助作用。不同领域，不同行业，不同公司，都在不同程度上使用和依赖着一种以上的专业计算机软件。提问？同学们已经接触到或者了解过的计算机辅助软件有哪些？AUTOCAD ,Pro/Engineer，Solidworks，Solidedge，UniGraphics（全拼），CATIA等专业

7、绘图软件，AUTOCAD, Pro/E,UG CATIA,SOLIDWORKS,SOLIDEGDE,等等。在科研领域，也常常使用到一些辅助分析软件。比如：Jad 5.0 有助于处理X射线衍射数据，originPro 8.0用于实验数据的处理和绘制Netzch TA 4.5分析DSC（DSC）差示量热扫描仪 。机械制造领域，（CAD/CAE/CAM软件）CAD即计算机辅助设计（Computer Aided Design, CAD），其概念和内涵正在不断地发展中。在早期是英文Computer Aided Drafting (计算机辅助绘图)的缩写。AUTOCAD随着计算机软、硬件技术的发展，人们逐

8、步的认识到单纯使用计算机绘图还不能称之为计算机辅助设计；真正的设计是整个产品的设计，它包括产品的构思、功能设计、结构分析、加工制造等。二维工程图设计只是产品设计中的一小部分；于是CAD的缩写也由Computer Aided Drafting 改为 Computer Aided Design，CAD也不再仅仅是辅助绘图，而是整个产品的辅助设计。 AUTOCAD一般认为，CAD(Computer Aided Design,计算机辅助设计)指几何建模，它是利用计算机技术进行几何设计、修改和绘图。CAD使得工程师们彻底摒弃了画图纸和三角板。著名的CAD软件如AutoCAD(2D即平面制图的老大)、UG

9、、solidworks、solidedge、Pro/E(都是优秀的3D制图软件,其实如UG等也带有CAM功能)。CAE 是计算机辅助工程(Computer-Aided Engineering)的英文简称，随着计算技术的发展，企业可以建立产品的数字样机，并模拟产品及零件的工况，对零件和产品进行工程校验、有限元分析和计算机仿真。在产品开发阶段，企业应用CAE能有效地对零件和产品进行仿真检测，确定产品和零件的相关技术参数，发现产品缺陷、优化产品设计，并极大降低产品开发成本。在产品维护检修阶段能分析产品故障原因，分析质量因素等。CAE(Computer Aided Engineering，计算机辅助工

10、程)指的是利用计算机进行模拟分析计算，当然在分析计算之前少不了要进行几何建模。CAE软件的出现使得工程师们可以根据科学理论利用计算机有效的预测产品设计是否合理。著名的MSC公司的软件及ANSYS和ABAQUAS等。CAM (computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)：利用计算机来进行生产设备管理控制和操作的过程。它输入信息是零件的工艺路线和工序内容，输出信息是刀具加工时的运动轨迹(刀位文件)和数控程序。CAM(Computer Aided Manufacturing, 计算机辅助生产)包括工艺设计、NC(Numerical Control)编程及机器人程序编制，

11、这属于自动化的范畴。当CAD/CAE/CAM充分发展并且全部集成时，一个智能化制造系统就诞生了，工程师们只要坐在电脑前与计算机对话，只要其能够充分的表达创意，在工厂里出现什么样的产品这个过程也不再是梦。这时候，产品的标准化也向个性化发展了。相关软件有华铸CAE 等。“华铸CAE”铸造工艺分析软件是分析和优化铸造工艺的重要工具，是华中科技大学（原华中理工大学）经20多年研究开发，并在长期的生产实践中不断改进，完善起来的集成软件系统，目前发行的版本是V8.0。它以铸件充型、凝固过程数值模拟技术为核心对铸件的成型过程进行工艺分析和质量预测，从而协助工艺人员完成铸件的工艺优化工作。多年来在提高产品质量