第1章 绪论 1
1.1前言 1
1.2材料成形CAD/CAE概述 2
1.2.1传统分析法的弱点 2
1.2.2工程意义 2
1.2.3应用现状 4
1.2.4发展趋势 7
1.3常见通用CAD/CAE系统 9
思考题 10
第2章 计算机辅助设计（CAD）技术及应用 11
2.1 CAD技术概述 11
2.1.1 CAD定义 11
2.1.2 CAD技术的发展历程 12
2.1.3现代CAD的技术特征 14
2.1.4 CAD系统功能组成 15
2.2几何造型技术 17
2.2.1形体的定义 18
2.2.2线框模型 19
2.2.3表面模型 19
2.2.4实体模型 20
2.3参数化建模技术 23
2.3.1参数化建模概述 23
2.3.2基于约束驱动的草图绘制 25
2.3.3常用的参数化设计方法 27
2.4特征建模技术 28
2.4.1特征的定义与分类 28
2.4.2参数化设计软件中的特征 28
2.4.3特征建模方法 30
2.4.4特征关系 40
2.5装配建模技术 41
2.5.1装配建模原理 41
2.5.2装配建模方法 43
2.5.3装配约束分类 44
2.6数据交换技术 46
2.6.1产品数据定义 46
2.6.2产品数据交换标准 47
2.6.3常见数据交换标准 48
2.7 CAD系统智能设计技术 53
2.7.1人工智能 53
2.7.2专家系统 54
2.7.3模糊理论 55
2.7.4人工神经网络 56
2.7.5虚拟现实技术 58
2.8逆向工程技术 59
2.8.1逆向工程的定义 59
2.8.2逆向设计流程 60
2.8.3三维扫描技术与设备 61
2.8.4主流专业软件介绍 65
2.8.5实例操作 67
思考题 78
第3章 计算机辅助工程（CAE）技术基础 94
3.1有限元分析概述 94
3.2有限元法基础 95
3.2.1基本概念与思路 95
3.2.2有限元方程的建立与应用 96
3.2.3有限元解的收敛性与误差控制 104
3.2.4非线性问题的有限元法 107
3.2.5有限元求解应用问题的一般步骤 109
3.3有限差分法基础 110
3.3.1基本概念 110
3.3.2有限差分数学知识 111
3.3.3利用FDM求解应用问题的一般步骤 113
3.4 CAE分析的若干注意事项 113
3.4.1简化模型 113
3.4.2选择单元 114
3.4.3划分网格 116
3.4.4建立初始条件和边界条件 117
3.4.5定义材料参数 118
思考题 118
第4章 塑料注射成型CAE技术及应用 119
4.1概述 119
4.1.1塑料注射成型CAE技术的研究内容 119
4.1.2 CAE技术在塑料注射成型中的应用 119
4.2注射成型CAE技术基础 123
4.2.1流动模拟 124
4.2.2保压分析 126
4.2.3冷却分析 129
4.2.4结晶、取向分析 131
4.2.5应力与翘曲分析 131
4.3主流专业软件简介 132
4.3.1 Moldflow 132
4.3.2其他软件 133
4.4 CAE前处理参数设置 136
4.4.1网格模型技术 136
4.4.2网格统计与修复 137
4.4.3一模多腔布置 140
4.4.4浇注系统和冷却水道创建 140
4.5操作实例 141
4.5.1模拟分析前的准备 141
4.5.2分析结果及其应用 144
4.5.3堵盖成型的裂纹问题 146
思考题 149
第5章 金属铸造成型CAE技术及应用 150
5.1概述 150
5.1.1铸造CAE技术的研究内容 150
5.1.2 CAE技术在铸造成型中的应用 151
5.2铸造成型CAE技术基础 153
5.2.1铸件凝固过程CAE 153
5.2.2铸液充型过程CAE 160
5.2.3铸件凝固收缩缺陷的CAE 167
5.3主流专业软件简介 172
5.3.1MAGMASoft 172
5.3.2 ProCAST 173
5.3.3华铸CAE 174
5.3.4其他软件 174
5.4 CAE分析参数设置（HZCAE重力铸造） 177
5.4.1网格划分及检查 177
5.4.2纯凝固传热计算（第1种计算） 178
5.4.3纯充型流动计算（第2种计算） 178
5.4.4充型与传热耦合计算（第3种计算） 180
5.4.5基于耦合的凝固计算（第4种计算） 181
5.5操作案例 182
5.5.1问题描述 182
5.5.2 CAE分析参数设置 184
5.5.3分析结果与讨论 189
思考题 191
第6章 板料冲压成形CAE技术及应用 192
6.1概述 192
6.1.1板料冲压成形的基本方法 192
6.1.2 CAE技术在冲压成形中的应用 193
6.2大变形弹塑性有限元法 201
6.2.1大变形下的应变与应力 201
6.2.2大变形弹塑性本构方程 206
6.2.3大位移有限应变弹塑性有限元刚度方程 206
6.3主流专业软件简介 208
6.3.1 Dynaform 209
6.3.2 PAM-STAMP 211
6.3.3其他软件 211
6.4 CAE分析参数设置 213
6.4.1单元选择与单元尺寸控制 213
6.4.2材料模型的确定 217
6.4.3拉深筋的处理 220
6.4.4界面接触与摩擦 222
6.4.5毛坯尺寸的反向设计 223
6.4.6模具的运动和加载 226
6.4.7冲压速度的设置 226
6.4.8多工步成形设置 227
6.5操作实例1——S轨制件的冲压成形 228
6.5.1准备分析模型 228
6.5.2设置分析参数与补充、定位网格模型 230
6.5.3计算求解 233
6.5.4判读分析结果 235
6.5.5成形质量改善途径 235
6.6操作实例2——多工步冲压成形 236
6.6.1工艺方案的制定 236
6.6.2有限元模型的建立 237
6.6.3 CAE分析结果讨论 238
思考题 243
第7章 金属焊接成形CAE技术及应用 244
7.1概述 244
7.1.1焊接成形CAE的研究内容 244
7.1.2 CAE技术在焊接成形中的应用 245
7.1.3焊装变形预测 247
7.2焊接过程CAE 250
7.2.1熔池传热数学模型 251
7.2.2初边值条件 254
7.2.3计算方法 256
7.2.4焊接热过程CAE的若干问题 256
7.3主流专业软件简介 262
7.4操作实例1——ANSYS 263
7.5操作案例2——SYSWELD 267
7.5.1有限元模型的构建 267
7.5.2网格检查及清理 268
7.5.3焊接工艺设置 271
7.5.4后处理 277
思考题 278
参考文献 279