机械CAD基础课程论.doc

机械CAD基础课程报告（CAD技术与力学） 专业： 工程力学 班级： 2014级2班 姓名： 万力臣 学号： 1406040215 2016年 9 月 12 日目 录第1章 引言1第2章 CAD技术与力学22.1 CAD与建筑、工程施工22.2 CAD与人体结构22.2.1 服装的力学性能22.2.2 人体结构模拟类比32.3 CAD与机械制造3参考文献.4第1章 引言第1章 引言CAD又称计算机辅助设计(Computer Aided Design)，是指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。通过了解可知，由繁至简，通过CAD相关软件不但能够大大简化工作的复杂程度，而且能够更精确更迅速地操作与修改三维或二维草图，此外计算机还能对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案。本课题主要写CAD技术与工程力学或者更大范围上的力学的紧密关系，通过之前学习到的理论力学和材料力学，特别是在小学期时上力学建模课程时，我发现在一些较为复杂的空间立体结构模型的力学分析上，无论怎样简化模型，都无法仅仅靠想象力和手画的图来解决问题。但本学期刚刚开CAD技术基础课程，我发现这个问题似乎可以较好的解决。我们可以通过计算机软件的优势，例如精确的作图、灵巧的操作和方便的修改等。接下来我将列举说明CAD技术与力学的结合方向与实例。3第2章 CAD技术与力学 第2章 CAD技术与力学2.1 CAD与建筑、工程施工在工程施工中，施工人员经常遇到力学计算问题，往往需要应用力学计算公式，有些公式甚至比较复杂，需要对力学重新分析，这给力学计算工作带来了麻烦，如能采用CAD 形象化简单化的计算，并满足规范要求，将大大提高力学计算效率 陈海山.AUTO CAD 在建筑力学计算中的应用研究J.山西建筑,2014,40(22):286-288.。比如，可以运用CAD的图解法求未知力、求未知弯矩、惯性矩和回转半径等力学物理参量，可以较为简便的画出建筑的外部和内部构造，并可以在经过力学计算后多方位地修改和解决建筑结构上的问题。对于钢绳等建筑材料的设计也可以利用CAD进行模拟设计，再进行力学计算。钢丝绳的成形过程和力学强度不仅依赖于钢丝材料的力学性能，而且还依赖于其几何结构参数。这些参数是生产厂家购买原材料和生产工艺设计的主要依据，同时也是建立捻线空间几何模型以及成形过程和使用过程力学性能分析的基础 王桂兰,赵瑞敏,孙建芳,张海鸥.基于微分几何学的钢丝绳结构设计CADD.华中科技大学学报(自然科学版),2003,(6).。若使用计算机辅助设计工具，这样不仅节约了成本和设计制造时间而且能够使计算更加精确。在水运工程地基的模型建设中，我们可通过CAD软件进行加固区土体力学指标计算、模拟边坡构建过程、进行渗流分析和边坡稳定计算等 金晓博,荣海敏,刘家才.水运工程地基CAD软件研发与应用J.水运工程,2013,10(484):250-253.。像这种大型的基础工程，CAD技术软件就很好的解决了在工程中的力学建模与计算问题。2.2 CAD与人体结构在查阅到的所有相关文献中我最为感兴趣的就是“CAD与人体结构”这一方面了。通过对人体外部进行力学建模，模拟身体与衣服的力学接触，进而帮助设计师设计出更符合人体舒适度和更美观的的服装；而通过对人体内部的CAD建模，模拟人体骨架的力学构造，从而帮助人们在医学和生物学上设计出更加符合人体原骨骼的力学性能的人造骨骼。2.2.1 服装的力学性能服装力学性能工程设计CAD系统的设计过程如下，通过调取服装工程数据库的特点在CAD下进行数据建模，最后进行服装产品的力学性能实验。在服装力学性能设计时，需要在CAD软件中进行服装压力设计，首先建立人体数字化模型，然后进行款式结构设计、服装面料设计，最后确定力学模型和计算参数 李毅,张欣,杨国荣.服装力学性能工程设计CAD系统D.第三届中国国际毛纺织会议论文集，2002:197-198.。2.2.2 人体结构模拟类比相对于服装的力学性能设计，更令人惊叹的是CAD技术与个体化人工股骨假体的力学建模和性能模拟。由于人体的绝对个性化特点，标准人工假体与病人骨骼之间的误差使二者难以很好匹配，不能确保人工关节的长期稳定。同时，一些病人骨骼呈先天性畸形或由于骨骼病变造成骨与关节大面积损坏，其骨骼关节与正常情况明显不同，亦不可能选用标准人工假体。计算机辅助设计和制造CAD/CAM通过对病人骨骼的三维重建，为每一位病人进行特殊设计和制造，提高了假体与病变骨骼的匹配度，提高了人工关节的长期稳定性，有效防止了关节松动 姜涛.个体化人工股骨假体的 CAD 实践及与普通型人工股骨假体的模拟对比力学实验D.吉林：吉林大学硕士学位论文,2005:1-2.。2.3 CAD与机械制造除了以上一些CAD技术与一些与力学相关的工程实例外，其实与CAD技术相结合进行力学性能模拟最广泛的，我认为就是机械制造了。大中小型机械无论在工程中，还是在生活中都是无处不在的，而计算机辅助设计就是机械设计师门的法宝了！例如，在现代发动机的设计过程中，希望在方案设计阶段就能够根据设计要求进行多种方案的比较，选择对发动机的各项力学性能进行预测和评估，在样机试制之前就能够对结构进行静、动态力学分析，对发动机的静、动态力学性能进行整机匹配预估，选择较佳的方案投入试制，以期在最短的时间内，以最少的费用与劳动量设计出满足设计要求的结构，克服具体设计中的盲目性和反复设计过程中的人力、物力浪费，从而大大缩短产品的研制周期。而应用CAD软件的目的正在于此 张保成,苏铁熊,杨世文,张翼,李小雷,赵冬青,张金纶,郑长虹.发动机总体力学分析CAD系统J.内燃机学报,2002,20(1):25-27.。此外，在研究汽车钢板弹簧力学性能时，可利用CADCAE技术，考虑大变形、片间接触摩擦等非线性因素，建立某客车钢板板簧的非线性有限元模型，对板簧满载负荷时的应力、变形进行仿真分析，得出刚度和强度性能，为多片等截面钢板弹簧的精益设计提供参考作用。当然，这是结合Auto CAD和ANSYS两款软件相结合进行力学性能模拟的，这样会使计算设计更加方便精确 朱剑宝.基于CADCAE的汽车钢板弹簧力学性能分析J.海峡科学,2010,12:139.。参考文献参考文献