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第一章 CAD技术特点、环境和应用 1

1.1 引 言 1

1.2 CAD支撑软件和应用软件的发展 2

1.3 CAD技术特点 3

1.4 CAD系统的硬软件环境 5

1.4.1 工作站和个人计算机的现状及发展 5

1.4.2 人机交互技术与窗口管理系统 7

1.4.3 图形软件标准 9

1.5 CAD技术应用 9

第二章 计算机图形系统 14

2.1 图形系统的层次结构 14

2.2 图形系统标准化 15

2.2.1 图形系统可移植性问题 15

2.2.3 图形标准的发展历程 16

2.2.2 制定图形系统标准的目的 16

2.3 图形核心系统GKS 17

2.3.1 GKS设计的原则和目标 17

2.3.2 GKS的实现以及在图形软件中的地位 18

2.3.3 GKS的功能汇总 18

2.4 程序员层次交互图形系统PHIGS和PHIGS PLUS 21

2.4.1 概述 21

2.4.2 中心结构存储 22

2.4.3 图形输出 24

2.4.4 PHIGS的扩充版本——PHIGS PLUS 28

2.5 GL（Graphics Library）与OPEN GL 29

2.5.1 GL 29

2.5.2 OPEN GL 30

2.6 常用微机图形系统 30

第三章 几何模型描述及其操作 33

3.1 几何模型 33

3.2 简单的二维几何模型描述及其操作 34

3.3 基本操作算法的实现 36

3.3.1 插入操作算法 36

3.3.2 删除操作算法 39

3.3.3 图形的显示算法 40

第四章 交互式工程绘图系统设计 42

4.1 CAD绘图系统的研制要求 42

4.2 绘图系统的信息存储 43

4.2.1 图纸中有哪些信息应存储？ 43

4.2.2 怎样实现对图形的操作 44

4.2.3 图形信息的存储格式 44

4.3 PANDA-2D的数据结构及存储管理 46

4.4 图形操作的算法设计 51

4.4.1 直线的存储与查找 51

4.4.2 剖面线与图案绘制算法设计 54

4.4.3 二维图形的布尔运算操作 61

4.5 标准件定义方法 63

4.5.1 源子图库的建立 64

4.5.2 源子图库的调用 65

4.6 AutoCAD文件结构 65

4.6.1 AutoCAD数据模式 66

4.6.2 AutoCAD元素描述 66

4.7 二维绘图系统的局限性 70

第五章 实体造型软件设计 73

5.1 实体造型技术的应用与发展 73

5.1.1 发展历史与现状 73

5.1.2 实体造型在CAD/CAM应用中的地位 74

5.1.3 实体造型与特征设计 75

5.1.4 实体（体）模型的发展 76

5.1.5 实体造型技术的应用前景 77

5.2 多面体翼边结构 78

5.2.1 翼边结构实体模型描述 79

5.2.2 数据结构的实现 80

5.2.3 数据结构的自动生成 84

5.2.4 体元造型的程序实现 85

5.2.5 带孔体元数据结构的生成 91

5.2.6 面的查找与面表FACE数据的生成 95

5.2.7 应用实例 96

5.3 多面体半边结构 98

5.3.1 半边数据结构的定义 98

5.3.2 分层存取和存储分配 102

5.3.3 欧拉操作（EulerOperators） 106

5.3.4 基本欧拉操作的实现 110

5.3.5 基本造型算法 116

5.3.6 调用序列和系统结构 119

6.1 参数化绘图的早期历史 122

第六章 参数化设计和特征造型 122

6.2 参数化绘图的近期进展 123

6.2.1 参数化绘图的技术要求 123

6.2.2 几何和拓扑约束求解方法的分类 124

6.2.3 命令式交互参数绘图 125

6.2.4 基本约束谓词的有序求解 126

6.2.5 参数关联驱动法 127

6.2.6 约束对象的约束模型和求解 128

6.2.7 图纸扫描识别技术的某些借鉴 128

6.2.8 VCAD——基于辅助线的工程图参数化系统 129

6.3 特征造型 137

6.3.1 形状特征概念 137

6.3.2 形状特征的定义和分类 140

6.3.3 形状特征在设计制造中的作用 146

6.3.4 特征识别和特征造型 148

6.3.5 特征造型的实现 151

6.3.6 特征的表示、有效性及有关说明 153

第七章 CAD算法设计 159

7.1 实体模型隐藏线删除算法 159

7.1.1 子线段划分隐藏线消除算法概述 159

7.1.2 子线段的划分 161

7.1.3 处理相关线段 162

7.1.4 子线段中点可见性判断 163

7.2 实体造型拼合算法 165

7.2.1 拼合运算原理 165

7.2.2 一些定义与结论 167

7.2.3 交线环的形成 168

7.2.4 第一个物体的面F新几何拓扑关系的建立 171

7.2.5 第二个物体的面拓扑关系的建立 174

7.3 二维有限元网格自动生成算法 174

7.3.1 方案确定 175

7.3.2 结点生成 176

7.3.3 三角剖分的实现 178

7.3.4 相容性处理 179

7.3.5 网格均匀化处理（Mesh smoothing） 179

7.3.6 网格细化（Mesh Refining） 179

7.3.7 编辑网络（Mesh Edition） 180

7.3.8 主要数据结构 181

第八章 人机交互界面设计 184

8.1 用户界面设计原则 184

8.2 交互界面的菜单（menu）设计原理 186

8.3 AutoCAD菜单文件 191

8.3.1 菜单文件的作用及类型 191

8.3.2 菜单文件和结构 192

8.3.3 分菜单的调用及菜单项的编写 194

8.4 用户界面管理系统（UIMS）及用户界面设计 195

8.4.1 用户界面管理系统作用 195

8.4.2 UIMS函数库 196

8.4.3 菜单设计 201

8.4.4 菜单驱动系统工作原理 203

第九章 CAD数据交换及其标准化 212

9.1 数据交换文件的用途 212

9.1.1 CAD与其他应用程序相衔接 212

9.1.2 不同CAD系统间的数据交换 213

9.2. AutoCAD的DXF文件结构 214

9.2.1 文件的总体结构 214

9.2.2 组代码和组值 214

9.2.3 标题（HEADER）段 215

9.2.4 表（TABLES）段 216

9.2.5 块（BLOCKS）段 219

9.2.6 元素（ENTITIES）段 220

9.3 .DXF文件应用 224

9.3.1 .DXF文件实例 224

9.3.2 .DXF文件接口程序设计 226

9.3.3 .DXF图形数据交换文件的作用及存在问题 227

9.4 数据交换文件格式的标准化 227

9.4.1 概 况 227

9.4.2 国际上几个主要数据交换标准情况 229

9.4.3 数据、信息的抽象 232

9.5 原始图形信息交换规范IGES格式说明 233

9.5.1 IGES文件的总体结构 233

9.5.2 开始段 233

9.5.3 全局段 233

9.5.4 元素索引段 234

9.5.5 参数数据段 237

9.5.6 结束段 238

9.5.7 索引记录（DE）和参数记录（PD）的使用 238

9.5.8 部分图形元素的关系 238

9.6.1 IGES实例 241

9.6.2 IGES文件的后处理及测试 241

9.6 IGES应用实例 241

第十章 产品模型数据交换标准STEP 245

10.1 关于国际标准STEP 245

10.2 STEP的组成、结构和实现 247

10.3 交换结构的正文编码 252

10.3.1 交换结构的基本概念和设定 252

10.3.2 交换结构文件 255

10.4 由EXPRESS到交换结构的映射变换 257

10.4.1 EXPRESS简单数据类型的变换 257

10.4.2 EXPRESS元素（entity）其他数据类型的变换 259

10.5 交换结构的完整实例 261

10.5.1 实例的模式定义 261

10.5.2 完整的交换结构文件 262

10.6 STEP规范中信息模型的描述 264

10.6.1 信息模型 264

10.6.2 几何信息描述 265

10.6.3 拓扑信息描述 271

10.6.4 几何形状模型描述 277

10.6.5 几何、拓扑和形状模型的分类 281

第十一章 面向对象的程序设计 285

11.1 面向对象技术的形成与发展 285

11.2 面向对象的基本概念与特性 287

11.2.1 对象 287

11.2.2 消息与方法 287

11.2.3 类和类层次 288

11.2.4 继承性 289

11.2.5 封装性 290

11.2.6 功能重载与多态性 290

11.3 面向对象设计方法入门 291

11.4 C+++语言 293

11.4.1 类的定义机制——封装 293

11.4.3 成员的调用及消息表达式 294

11.4.2 成员函数及其定义 294

11.4.4 对象的创建与删除 295

11.4.5 继承 295

11.4.6 虚函数 297

11.4.7 友元 297

11.5 实例程序 298

第十二章 Windows技术 304

12.1 Windows特点 304

12.2 内存管理 305

12.3 Windows配置文件 307

12.4 Windows的组织结构 308

12.5 Windows的组成 309

12.5.1 DOS在Windows中的作用 310

12.5.2 DOS扩展程序 310

12.5.4 图形设备接口 311

12.5.3 Windows的核心程序 311

12.5.5 USER.EXE 312

12.5.6 Windows系统资源的保管 312

12.5.7 Windows的用户命令解释程序 313

12.5.8 驱动程序 313

12.6 Windows的多任务 314

12.6.1 如何实现Windows程序的多任务 314

12.6.2 如何在386模式下实现非Windows程序的多任务 315

12.7 Windows程序与MS-DOS程序的对比 315

12.8 Windows应用程序的工具 316

12.9 Windows函数库 319

12.10 软件开发工具 319

12.11 建立Windows应用程序步骤 320

12.12 Windows应用程序 320

12.12.1 开发规则 320

12.12.2 应用程序 321

12.13 Visual C+++开发Windows应用程序说明 322

12.13.1 Visual C+++的一些特征 323

12.13.2 利用Visual C+++创建Windows应用程序 323

12.13.3 Visual C+++编写Windows应用程序的可移植性 325

附注： 应用实例 325

第十三章 CAD应用软件开发 327

13.1 软件工程化 327

13.1.1 软件危机 327

13.1.2 软件生产工程化 328

13.1.3 软件开发（生产）方法及其质量因素 330

13.2 辅助设计和绘图软件开发 331

13.2.1 常用设计方法 331

13.2.2 二维CAD应用软件开发 331

13.3 实体造型PEDS应用软件开发 335

13.3.1 接口函数 336

13.3.2 实体造型参数化设计过程 340

第十四章 国际上有影响的CAD系统及其应用 347

14.1 传统型CAD系统 347

14.2 改进型CAD系统 353

14.3 AUTOCAD的发展策略 357

14.3.1 Autodesk公司发展历史 358

14.3.2 Autodesk公司的成就 359

14.3.3 Autodesk公司成功的举措 359

14.4 波音飞机公司产品三维数字化定义 360

14.4.1 概述 360

14.4.2 波音公司的战略性计划 361

14.4.3 产品三维几何定义是关键 363

14.4.4 重大技术措施 365

14.4.5 新旧方法对比 368

14.4.6 项目开发过程 369

后记 371