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1 序言 1

1.1 CAD的基础知识 1

1.1.1 CAD的基本概念 1

1.1.2 CAD的历史 2

1.1.3 CAD的应用及功能 3

1.2 CAD系统环境 5

1.2.1 引言 5

1.2.2 CAD硬件系统组成 6

1.2.3 CAD软件及其数据文件占用的存储空间 9

1.3 CAD软件系统的基本结构 9

1.3.1 支撑软件 10

1.3.2 应用软件 11

1.3.3 数据管理软件 12

1.4 手工设计与CAD的关系 12

1.4.1 计算机辅助设计与手工设计 12

1.4.2 现代CAD系统提供的功能 13

2 船舶CAD的数值计算方法 16

2.1 插值问题 16

2.2 拟合问题 17

2.3 样条函数 19

2.3.1 样条函数的力学背景和Theiheimer三次样条函数 20

2.3.2 分段三次多项式（分段三次样条函数） 24

2.3.3 基样条函数 26

2.3.4 大挠度样条函数 27

2.3.5 双圆弧样条函数 28

2.4 优化法 30

2.4.1 船体外形的优化设计模型 30

2.4.2 无约束优化设计 32

2.4.3 约束优化方法 38

2.5 神经网络法 46

2.5.1 人工神经网络的构成原理 46

2.5.2 前向网络学习算法 48

3 船舶CAD/CAM系统结构与信息管理 51

3.1 计算机网络基础 51

3.1.1 网络的类型及基本概念 51

3.1.2 网络的体系结构和协议 52

3.1.3 局域网简介 54

3.1.4 广域网简介 57

3.2 网络的互连及CAD/CAM集成环境下网络建立过程 58

3.2.1 网络的互连 58

3.2.2 CAD/CAM集成环境下的网络建立 59

3.3 船舶CAD/CAM中的信息与管理系统 62

3.3.1 生产管理的基本原理 63

3.3.2 常用生产管理方式简介 66

3.3.3 MRPⅡ管理方式方法 73

3.3.4 车间生产管理 79

3.3.5 产品数据管理（PDM） 82

3.4 并行工程 85

3.4.1 高性能计算与并行计算 85

3.4.2 面向并行的CAD/CAM 86

4 船舶几何造型 93

4.1 工程数据库系统简介 93

4.1.1 工程数据库系统的概念 93

4.1.2 工程数据库系统的特点 93

4.1.3 工程数据库系统的构成方法 94

4.1.4 工程数据库系统的分层结构 94

4.1.5 工程数据库系统的现状与未来 95

4.2 离散法造型 96

4.2.1 体素的离散化表示 96

4.2.2 数据结构 97

4.2.3 集合运算算法 98

4.2.4 离散法造型流程 101

4.2.5 离散法造型技术的特点 105

4.3 代数法造型 106

4.3.1 形体的代数表示 106

4.3.2 曲面相交 110

4.3.3 并、差集合运算 115

4.3.4 系统构造 118

4.4 自由曲面造型 121

4.4.1 有界面的求交 121

4.4.2 环的形成及分类 123

4.4.3 有界面的形成及分类 125

4.4.4 新形体边界的形成 127

4.5 从三视图重建三维形体 127

4.5.1 引言 127

4.5.2 算法介绍 129

4.5.3 算法正确性分析 133

4.5.4 重建算法的特点及效果 133

4.6 船体型线建模 134

4.6.1 船型描述的数据结构 135

4.6.2 空间曲面的数学描述 137

4.6.3 型线建模系统的建立及应用示例 138

4.6.4 结论 139

5 船舶设计的有关理论方法 140

5.1 高速船舶线型优化研究——船舶线型（阻力）优化CAD系统 140

5.1.1 概述 140

5.1.2 数学背景与基本方法 141

5.1.3 几点说明 144

5.1.4 例 145

5.1.5 结束语 153

5.2 高速方尾船理论阻力优化船型设计 153

5.2.1 概述 153

5.2.2 数学模型 154

5.2.3 计算实例 158

5.2.4 实验结果与分析 159

5.3 高速方尾船的兴波阻力数值计算 159

5.3.1 数学公式及计算方法 159

5.3.2 实例与分析 163

5.3.3 结论 166

5.4 船舶主尺度逼近优化法 166

5.4.1 引言 166

5.4.2 主尺度逼近优化法原理 167

5.4.3 程序框图 169

5.4.4 实例计算 169

5.5 用非线性升力线理论方法设计重载荷船舶螺旋桨 176

5.5.1 非线性升力线理论简介 176

5.5.2 用非线性升力线理论方法设计重载荷船舶螺旋桨程序的功能及用途 182

5.5.3 程序框图 182

5.5.4 子程序简介 182

6 计算机绘图基础 187

6.1 计算机绘图概述 187

6.1.1 计算机绘图概述 187

6.1.2 计算机绘图的主要应用领域 187

6.1.3 计算机绘图与计算机辅助设计 188

6.2 计算机绘图系统 189

6.2.1 计算机绘图系统的构成 189

6.2.2 联机绘图系统与脱机绘图系统 189

6.2.3 被动式绘图系统与交互式绘图系统 189

6.2.4 几种典型的计算机绘图系统 191

6.3 常用的图形设备 193

6.3.1 常用绘图设备 193

6.3.2 图形显示器 199

6.3.3 图形打印机 205

6.3.4 常用的图形输入设备 206

6.4 计算机绘图系统的软件 208

6.4.1 图形软件系统 208

6.4.2 计算机图形软件的设计 210

7 典型船舶CAD系统介绍 214

7.1 AutoCAD系列软件 214

7.1.1 Autodesk公司及其产品AutoCAD 214

7.1.2 AutoCAD的基本功能 216

7.2 美国PTC公司及CADDS 5软件 219

7.2.1 CADDS 5i模块介绍 220

7.3 KCS公司的TRIBON M1软件系统 223

7.3.1 TRIBON系统的应用 223

7.3.2 TRIBON M1船舶建造系统（Shipbuilding System） 227

7.4 UGS公司的Solid Edge 230

7.4.1 设计技术 231

7.4.2 工程图设计 232

7.4.3 总结 236

7.5 国内开发的CAD软件系统 236

7.5.1 各主要CAD系统介绍 236

7.5.2 设计技术 241

参考文献 242