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前言 1

第一章 概述 1

1.1 CAD技术的发展和应用 1

1.1.1 发展过程 1

1.1.2 应用 2

1.1.3 应用CAD技术的优缺点 3

1.2 CAD硬件 4

1.2.1 计算机及其常用外围设备 5

1.2.2 图形输入设备 8

1.2.3 图形显示设备 10

1.2.4 绘图输出设备 12

1.3 CAD系统 13

1.3.1 CAD系统分类 13

1.3.2 CAD工作站及其比较 15

1.3.3 如何选择CAD系统 17

1.3.4 CAD的支撑环境 17

1.3.5 CAD/CAM集成系统 18

习题 19

第二章 工程化CAD软件的开发及维护 21

2.1 CAD软件的特点 21

2.2 软件工程的基本概念 22

2.2.1 软件工程发展的原因 22

2.2.2 什么叫工程化软件 23

2.2.3 软件的生存期 23

2.3 开发工程化CAD软件的要求 24

2.4 CAD软件的文档规范 25

2.4.1 分析阶段的文档规范 25

2.4.2 概要设计阶段的文档规范 26

2.4.4 实现阶段的文档规范 27

2.4.3 详细设计阶段的文档规范 27

2.4.5 测试验收的文档规范 29

2.5 CAD软件说明书格式 30

2.5.1 技术说明书 30

2.5.2 使用说明书(用户手册) 31

2.5.3 维护手册 31

2.6 CAD软件维护文档细则 32

2.6.1 软件问题报告(SPR) 32

2.6.2 软件修改报告(SCR) 33

2.6.3 问题分析 33

习题 35

3.1.1 子程序包 36

3.1.2 专用语言 36

3.1 应用接口 36

第三章 交互技术与应用接口 36

3.1.3 交互命令 37

3.7 交互任务与交互技术 39

3.2.1 交互任务 40

3.2.2 交互输入技术 40

3.2.3 交互控制技术 42

3.2.4 拾取图形 42

3.3 输入控制方式 45

3.3.1 三种输入控制方式 45

3.3.2 请求方式 46

3.3.3 取样方式 46

3.3.4 事件方式 46

3.4.1 交互式用户接口的表现形式 48

3.3.5 输入控制方式的混合使用 48

3.4 如何构造一个交互系统 48

3.4.2 交互式用户接口常见的工作方式 50

3.4.3 交互式用户接口的实现 51

3.4.4 交互式用户接口简例 55

3.5 基于知识的用户接口设计环境 57

3.5.1 目标 58

3.5.2 结构 58

3.5.3 基于知识的用户接口 58

3.5.4 用户接口变换器 59

习题 59

第四章 图形软件的标准化 61

4.1 窗口管理系统 61

4.1.1 概述 61

4.1.2 光栅图形技术与基本窗口管理 63

4.1.3 几种常见的窗口管理系统的结构 64

4.2 计算机图形元文件(CGM：Computer Graphics Metafile) 65

4.2.1 图形元文件 65

4.2.2 图形元文件的解释 66

4.2.3 CGM的组成 66

4.3 计算机图形设备接口(CGI：Computer Graphics Interface) 68

4.3.1 功能 68

4.3.2 坐标系 68

4.3.3 设备控制 68

4.3.4 图素 69

4.3.5 光栅操作 69

4.4 图形核心系统(GKS：Graphics Kernal System) 69

4.4.1 GKS的功能 69

4.4.2 图形输入与输出 70

4.4.3 工作站 71

4.4.4 坐标系 71

4.4.5 图段 71

4.4.6 GKS的文件接口 71

4.4.7 GKS分级管理 72

4.4.8 GKS_3D 72

4.5 交互式程序员级层次结构图形系统(PHIGS) 72

4.5.1 模块化的功能结构 73

4.5.2 动态的结构、元素管理 73

4.5.3 GKS__3D与PHIGS的比较 75

4.6 基本图形交换规范(IGES) 77

4.6.1 IGES的作用 77

4.6.4 IGES的出错处理 78

4.6.3 IGES的文件结构 78

4.6.2 IGES的实体 78

习题 79

第五章 绘制工程图 80

5.1 坐标系 80

5.1.1 分类 80

5.1.2 直角坐标系 80

5.1.3 仿射坐标系 81

5.1.4 圆柱坐标系 81

5.1.5 球坐标系 81

5.1.6 极坐标系 81

5.1.7 造型坐标系(MC：Modeling Coordinate System) 81

5.1.11 设备坐标系(DC：Device Coordinate System) 82

5.1.10 规格化的设备坐标系(NDC：Normalized Device Coordinate System) 82

5.1.9 观察坐标系(VC：Viewing Coordinate System) 82

5.1.8 用户坐标系(WC：World Coordinate System) 82

5.2 基本图形生成方法 83

5.2.1 图素及其属性 83

5.2.2 常用直线图形 85

5.2.3 常用的二次曲线图形 91

5.3 常用的区域填充方法 95

5.3.1 简单的递归填充算法 95

5.3.2 扫描线区域填充算法 97

5.4 字符和符号 98

5.4.1 矢量汉字字符的存储与显示 98

5.4.2 矢量汉字的显示 99

5.4.3 符号库的建立和管理 100

5.5.1 直线类尺寸 102

5.5 尺寸标注 102

5.5.2 半径、直径类尺寸 104

5.5.3 角度尺寸 106

5.5.4 引出旁注类标注 107

5.5.5 形位公差 107

5.5.6 表面粗糙度及标题栏、明细表 108

5.6 图形的存储 110

5.6.1 用户文件 110

5.6.2 显示文件 110

5.6.3 绘图文件 111

习题 111

6.1.1 矢量运算 113

6.1.2 矩阵运算 113

6.1 图形变换的数学基础 113

第六章 图形变换 113

6.1.3 齐次坐标 116

6.2 窗口视图变换 117

6.2.1 用户域和窗口区 117

6.2.2 屏幕域和视图区 118

6.2.3 窗口区和视图区的坐标变换 118

6.3 图形裁剪 119

6.3.1 二维线段裁剪 120

6.3.2 多边形裁剪 121

6.3.3 字符裁剪 123

6.3.4 三维线段裁剪 123

6.4 几何变换 124

6.4.1 二维图形的几何变换 124

6.4.2 三维图形的几何变换 129

6.5 投影变换 133

6.5.1 投影变换分类 133

6.5.2 正平行投影(三视图) 133

6.5.3 斜平行投影 135

6.5.4 透视投影 136

6.5.5 投影空间 141

6.5.6 用户坐标系到观察坐标系的变换 143

6.5.7 规格化裁剪空间和图象空间 144

习题 148

第七章 几何造型 150

7.1 形体的机内表示 150

7.1.1 形体的定义 150

7.1.2 几何造型的要求 152

7.1.3 表示形式 152

7.1.4 表示误差对造型的影响 156

7.2 参数曲线与曲面 157

7.2.1 参数表示的特点 157

7.2.2 参数曲线 158

7.2.3 参数曲面 165

7.3 离散法造型 170

7.3.1 形体的离散化表示 170

7.3.2 数据结构 172

7.3.3 集合运算 173

7.4 形体输出 174

7.4.1 消除隐藏线 174

7.4.2 真实图形生成技术概述 177

7.4.3 光色效应 179

7.5.1 分解法 183

7.5 几何造型在数控加工(NC)中的应用 183

7.5.2 余量模型法 185

7.5.3 矢量法 186

7.6 一个典型的几何造型系统--GEMS 187

7.6.1 GEMS的运行环境 187

7.6.2 功能 187

7.6.3 特点 189

习题 194

第八章 工程数据库管理系统 195

8.1 基本概念 195

8.1.1 工程数据管理技术的发展过程 195

8.1.2 商用库、工程库和知识库系统 196

8.1.3 工程数据分析 198

8.1.4 工程数据模型 199

8.1.5 EDBMS的功能要求 201

8.2 几个典型的EDBMS 202

8.2.1 TORNADO 202

8.2.2 PHIDAS 205

8.2.3 ARDBID 206

8.2.4 MLDB 206

8.3 自行开发EDBMS 207

8.3.1 设计方法 207

8.3.2 总体结构 208

8.3.3 数据类型 210

8.3.4 模式定义 211

8.3.5 数据操纵 214

8.3.6 数据存储 216

8.3.7 用户接口 218

习题 219

第九章 有限元分析的前后处理 220

9.1 有限元分析过程概述 220

9.1.1 基本原理 220

9.1.2 解题过程 225

9.1.3 有限元分析程序简介 226

9.2 有限元分析的前处理 233

9.2.1 前处理的基本功能 234

9.2.2 常用单元结点的生成 236

9.3 有限元分析的后处理 249

9.3.1 ADINA-Plot的结构 249

9.3.2 ADINA-Plot的功能 249

习题 256

附录 常用图形生成程序包 257