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绪论1

第1部分 计算机辅助设计5

第1章 CAD概述5

1.1 CAD的概念5

1.2 CAD系统的功能及特点5

1.3 CAD的发展情况6

第2章 CAD系统的组成8

2.1 CAD系统的硬件8

2.2 CAD系统的软件10

第3章 数据结构与数据管理15

3.1 数据与数据结构15

3.2 数据库18

3.3 数据交换标准20

3.4 产品数据管理23

第4章 计算机绘图26

4.1 图形软件26

4.2 计算机图形处理技术26

4.3 AutoCAD绘图30

第5章 产品的三维设计34

5.1 几何造型34

5.2 特征造型37

5.3 Pro/E零件设计39

习题46

上机实习Ⅰ47

第Ⅱ部分 有限元法52

第6章 有限元法概述52

6.1 有限元法的基本思想52

6.2 有限元法在工程中的应用53

6.3 有限元法求解引例53

6.4 有限元法求解的基本步骤58

第7章 弹性力学基本理论59

7.1 弹性力学的基本方程59

7.2 平面问题的基本理论61

7.3 虚位移原理及最小势能原理64

第8章 有限元法基本原理65

8.1 连续体离散化65

8.2 单元分析67

8.3 单元刚度矩阵72

8.4 载荷移置74

8.5 总体平衡方程与总刚度矩阵76

8.6 约束处理及求解81

8.7 动力问题的有限元分析81

第9章 有限元分析软件85

9.1 有限元软件技术85

9.2 有限元分析软件举例——ANSYS87

第10章 有限元分析软件ANSYS的应用92

10.1 ANSYS在机械结构静力分析中的应用92

10.2 ANSYS在机械结构动力分析中的应用102

习题113

上机实习Ⅱ114

第Ⅲ部分 可靠性设计124

第11章 可靠性设计概述124

11.1 可靠性的概念和特点124

11.2 可靠性研究的发展125

11.3 可靠性学科研究范畴126

11.4 可靠性设计常用概率分布127

第12章 可靠性设计的常用指标129

12.1 故障密度函数129

12.2 故障率函数129

12.3 故障分布函数129

12.4 可靠函数130

12.5 四种基本函数间的关系130

12.6 典型的故障率曲线131

12.7 平均寿命132

第13章 可靠性设计原理134

13.1 应力—强度模型134

13.2 应力—强度模型求可靠度的一般公式135

13.3 常用应力—强度分布的可靠度计算公式136

13.4 随机变量的统计特征值的近似计算138

第14章 零部件的可靠性设计141

14.1 可靠性与安全系数141

14.2 设计所需的部分数据和资料144

14.3 静强度的可靠性设计149

14.4 疲劳强度的可靠性设计151

14.5 基于ANSYS进行结构可靠性分析157

第15章 系统的可靠性设计161

15.1 常用的系统可靠性预计模型161

15.2 系统可靠性分配163

15.3 机械系统故障树分析166

习题171

附表172

上机实习Ⅲ173

第Ⅳ部分 优化设计181

第16章 优化设计概述181

16.1 优化设计的概念181

16.2 优化设计的发展概况181

16.3 优化设计的基本过程182

第17章 优化设计的建模185

17.1 优化设计的数学模型185

17.2 优化设计建模的基本原则186

17.3 优化设计建模实例187

第18章 优化设计问题的基本解法190

18.1 解析方法190

18.2 数值计算方法193

第19章 优化设计的非线性规划方法195

19.1 无约束优化的一维搜索方法195

19.2 多维无约束优化方法202

19.3 约束优化方法213

第20章 结构优化设计221

20.1 结构优化的常用算法221

20.2 结构的尺寸优化、形状优化及拓扑优化223

20.3 基于有限元分析的结构优化示例225

习题231

上机实习Ⅳ232

参考文献244