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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GKS17

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 PLUS21

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 PLUS28

2.5 GL（Graphics Library）与OPEN GL29

2.5.1 GL29

2.5.2 OPEN GL30

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STEP245

10.1 关于国际标准STEP245

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.EXE312

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