计算机辅助工程概述

计算机辅助工程概述

摘要：随着计算机技术及应用的迅速发展，特别是大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现，使计算机图形学、计算机辅助设计与计算机辅助制造等新技术得以十分迅猛的发展。本文主要介绍计算机辅助工程分析（CAE）的主要内容，还绍了如何将仿真分析方法应用到电子可靠性工程中的一种新方法，电路仿真可以准确分析电路中的各个器件的瞬态电应力和器件的结温，同时在仿真软件中设置器件的降额系数，直接输出所有器件的应力分析和降额情况。大大提高了降额设计的准确性和效率，对降额技术是一个提高，对硬件工程师是一种新的可靠性设计技术，对产品的可靠性设计是一种新的手段。

关键字：计算机技术；CAE；有限元方分析；软件；仿真；

1.概念

计算机辅助工程（Computer Aided Engineering，CAE）技术的提出就是要把工程（生产）的各个环节有机地组织起来，其关键就是将有关的信息集成，使其产生并存在于工程（产品）的整个生命周期。因此，CAE系统是一个包括了相关人员、技术、经营管理及信息流和物流的有机集成且优化运行的复杂的系统。

2.国内外技术现状

2.1我国CAE技术现状

随着我国科学技术现代化水平的提高，计算机辅助工程技术也在我国蓬勃发展起来。科技界和政府的主管部门已经认识到计算机辅助工程技术对提高我国科技水平，增强我国企业的市场竞争能力乃至整个国家的经济建设都具有重要意义。近年来，我国的CAE技术研究开发和推广应用在许多行业和领域已取得了一定的成绩。但从总体来看，研究和应用的水平还不能说很高，某些方面与发达国家相比仍存在不小的差距。从行业和地区分布方面来看，发展也还很不平衡。

目前，ABAQUS、ANSYS、NASTRAN等大型通用有限元分析软件已经引进我国，在汽车、航空、机械、材料等许多行业得到了应用，而且我们在某些领域的应用水平并不低。不少大型工程项目也采用了这类软件进行分析。我国已经拥有一批科技人员在从事CAE技术的研究和应用，取得了不少研究成果和应用经验，使我们在CAE技术方面紧跟住现代科学技术的发展。但是，这些研究和应用的领域以及分布的行业和地区还很有限，现在还主要局限于少数具有较强经济实力的大型企业、部分大学和研究机构。

我国的计算机分析软件开发是一个薄弱环节，严重地制约了CAE技术的发展。在CAE分析软件开发方面，我国目前至少落后于美国等发达国家十年。计算机软件是高技术和高附加值的商品，目前的国际市场为美国等发达国家所垄断。仅以有限元计算分析软件为例，目前的世界年市场份额达5亿美元，并且以每年 15%的速度递增。相比之下，我国自己民族的软件工业还非常弱小，仅占有很少量的市场份额。作为一个国家，一个民族不能长期依赖于引进外国的技术和产品，因

此我们必须加大力度开发自己的计算机分析软件，只有这样才能改变在技术上和经济上受制于人的局面。

我国的工业界在CAE技术的应用方面与发达国家相比水平还比较低。大多数的工业企业对CAE技术还处于初步的认同阶段，CAE技术的工业化应用还有相当的难度。这是因为，一方面我们缺少自己开发的具有自主知识产权的计算机分析软件，另一方面大量缺乏掌握CAE技术的科技人员。对于计算机分析软件问题，目前虽然可以通过技术引进以解燃眉之急，但是，国外的这类分析软件的价格一般都相当贵，国内不可能有很多企业购买这类软件来使用。而人才的培养则需要一个长期的过程，这将是对我国CAE技术的推广应用产生严重影响的一个制约因素，而且很难在短期内有明显的改观。提高我国工业企业的科学技术水平，将CAE 技术广泛应用于设计与制造过程还是一项相当艰巨的工作。

2.2国外技术概况

计算机辅助工程的特点是以工程和科学问题为背景，建立计算模型并进行计算机仿真分析。一方面，CAE技术的应用，使许多过去受条件限制无法分析的复杂问题，通过计算机数值模拟得到满意的解答；另一方面，计算机辅助分析使大量繁杂的工程分析问题简单化，使复杂的过程层次化，节省了大量的时间，避免了低水平重复的工作，使工程分析更快、更准确。在产品的设计、分析、新产品的开发等方面发挥了重要作用，同时CAE这一新兴的数值模拟分析技术在国外得到了迅猛发展，技术的发展又推动了许多相关的基础学科和应用科学的进步。

在影响计算机辅助工程技术发展的诸多因素中，人才、计算机硬件和分析软件是三个最主要的方面。现代计算机技术的飞速发展，已经为CAE技术奠定了良好的硬件基础。多年来，重视CAE技术人才的培养和分析软件的开发和推广应用，发达国家不仅在科技界而且在工程界已经具有一支较强的掌握CAE技术的人才队伍，同时在分析软件的开发和应用方面也达到了较高水平。

美国于1998年成立了工程计算机模拟和仿真学会(Computer Modeling and Simulation in Engineering)，其它国家也成立了类似的学术组织。各国都在投入大量的人力和物力，加快人才的培养。正是各行业中大批掌握CAE技术的科技队伍推动了CAE技术的研究和工业化应用，CAE技术在国外已经广泛应用于不同领域的科学研究，并普遍应用于实际工程问题，在解决许多复杂的工程分析方面发挥了重要作用。

国外对CAE技术的开发和应用真正得到高速的发展和普遍应用则是近年来的事。这一方面主要得益于计算机在高速化和小型化方面取得的成就，另一方面则有赖于通用分析软件的推出和完善。早期的CAE分析软件一般都是基于大型计算机和工作站开发的，近年来PC机性能的提高，使采用PC机进行分析成为可能，促使许多CAE软件被移植到PC机上应用。这显然对CAE技术的推广应用极为有利。

衡量CAE技术水平的重要标志之一是分析软件的开发和应用。目前，一些发达国家在这方面已达到了较高的水平，仅以有限元分析软件为例，国际上不少先进的大型通用有限元计算分析软件的开发已达到较成熟的阶段并已商品化，如ABAQUS、ANSYS、NASTRAN等。这些软件具有良好的前后处理界面，静态和动态过程分析以及线性和非线性分析等多种强大的功能，都通过了各种不同行业的大量实际算例的反复验证，其解决复杂问题的能力和效率，已得到学术界和工程界的公认。在北美、欧洲和亚洲一些国家的机械、化工、土木、水利、材料、航空、船舶、冶金、汽车、电气工业设计等许多领域中得到了广泛的应用。

就CAE技术的工业化应用而言，西方发达国家目前已经达到了实用化阶段。通过CAE与CAD、CAM等技术的结合，使企业能对现代市场产品的多样性、复杂性、可*性、经济性等做出迅速反应，增强了企业的市场竞争能力。在许多行业中，计算机辅助分析已经作为产品设计与制造流程中不可逾越的一种强制性的工艺规范加以实施。如，以国外某大汽车公司为例，绝大多数的汽车零部件设计都必须经过多方面的计算机仿真分析，否则根本通不过设计审查，更谈不上试制和投入生产。计算机数值模拟现在已不仅仅作为科学研究的一种手段，在生产实践中也已作为必备工具普遍应用。

3.计算机辅助工程的内容

计算机辅助工程是指计算机在现代生产领域，特别是生产制造业中的应用，主要包括计算机辅助设计、计算机辅助制造和计算机集成制造系统等内容。

计算机辅助设计（CAD）

在如今的工业制造领域，设计人员可以在计算机的帮助下绘制各种类型的工程图纸，并在显示器上看到动态的三维立体图后，直接修改设计图稿，极大地提高了绘图的质量和效率。此外，设计人员还可以通过工程分析和模拟测试等方法，利用计算机进行逻辑模拟，从而代替产品的测试模型（样机），降低产品试制成本，缩短产品设计周期。目前，CAD技术已经广泛应用于机械、电子、航空、船舶、汽车、纺织、服装、化工以及建筑等行业，成为现代计算机应用中最为活跃的技术领域。

计算机辅助制造（CAM）

这是一种利用计算机控制设备完成产品制造的技术。例如，20世纪50年代出现的数控机床便是在CAM技术的指导下，将专用计算机和机床相结合后的产物。借助CAM技术，在生产零件时只需使用编程语言对工件的形状和设备的运行进行描述后，便可以通过计算机生成包含加工参数（如走刀速度和切削深度）的数控加工程序，并以此来代替人工控制机床的操作。这样不仅提高产品质量和效率，还降低生产难度，在批量小、品种多、零件形状复杂的飞机、轮船等制造业中备受欢迎。

计算机集成制造系统（CIMS）

CIMS是集设计、制造、管理三大功能于一体的现代化工厂生产系统，具有生产效率高、生产周期短等特点，是20世纪制造工业的主要生产模式。在现代化的企业管理中，CIMS的目标是将企业内部所有环节和各个层次的人员全都用计算机网络连接起来，形成一个能够协调统一和高速运行的制造系统。

计算机辅助工程的用途

CAE技术是将工程的各个环节有机地组织起来，应用计算机技术、现代管理技术、信息科学技术等科学技术的成功结合，实现全过程的科学化、信息化管理，以取得良好的经济效益和优良的工程质量。CAE的功能结构应包含计算机辅助工程计划管理、计算机辅助工程设计、计算机辅助工程施工管理及工程文档管理等项。计算机辅助工程计划管理包括工程项目的可行性论证、标书、成本与报价、工程计划进度、各子项工程计划与进度、预决算报告等。计算机辅助工程设计包括工程的设计指标、工程设计的有关参数及CAD系统，在CAD 系统中应强调设计人员的主导作用，同时注重计算机所提供的支撑与帮助，以在最短的时间内拿出最优的设计方案来。同时，还要注意设计数据的提取和保存，以使其有效地服务于工程的整个生命周期。计算机辅助施工管理包括工程进度、工程质量、施工安全、施工现场、施工人员、物料供给等方面的管理、控制和调度。它涉及到工程管理学、运筹学、统计学、质量控制等科学技术。当然，管理人员的自身素质是管理工作中的决定因素，必须十分重视管理人员在管理环节中的作用。CAE技术可广泛地应用于国民经济的许多领域，像各种工业建设项目，例如工厂的建设，公路、铁路、桥梁和隧道的建设；像大型工程项目，例如电站、水坝、水库、船台的建造，船舶及港口的建造和民用建筑等。它还可应用于企业生产过程之中，及其它的企业经营、管理控制过程中，例如工厂的生产过程、公司的商业活动等。

仿真技术在降额设计中的应用

降额设计是一种比较传统的可靠性设计技术。以前做降额设计时，先估计器件上的电压、电流和功率等各种电应力，然后查找器件降额表，确定应力降额系数。目前已经有各种器件降额标准，提供器件降额系数。硬件设计人员需要做的是先做器件各种电应力的估计，这种估计电应力的方法往往取决于个人经验，而且往往也只能估计器件上的静态电应力，无法准确估计器件的瞬态应力，可以说是一种“静态”的方法。器件的瞬态电应力往往要大于静态电应力，甚至会大很多，而且根据我们的失效分析经验，器件失效的主要原因是瞬态的过电应力(EOS)。

同时对原理图中各个器件的多个电应力进行估计，也是一个非常耗费时间的事情，所以往往只对部分主要器件做降额设计，带来的问题是有些没有做降额设计的器件存在可靠性隐患。

针对上面两个传统降额设计的问题，在新的降额设计中引入了电路仿真来解决。电路仿真可以准确分析电路中的各个器件的瞬态电应力和器件的结温，同时在仿真软件中设置器件的降额系数，直接输出所有器件的应力分析和降额情况。大大提高了降额设计的准确性和效率。

现在很多电路仿真软件在分析准确性、效率以及使用的方便性方面都有了很大的提高，在国外硬件设计人员都已经大规模使用，国外电子企业也将仿真作为一种非常重要的技术手段。例如仿真软件PSPICE在10.0版本中新增加的SMOKE高级分析方法，就是一种用于分析器件功耗、因器件结温上升、二次击穿、电源电压波动、电流过载引起器件过应力的仿真方法；它常应用在电路功能验证之后，容差分析、优化设计之前，作为电路降额设计审查的最佳方法。

使用SMOKE仿真分析方法，可以得到以下结果：

器件两极间的击穿电压

器件使用的最大电流

各元件的功耗

器件的二次击穿电压

器件结温等参数值

若器件在过应力下长时间运行，会导致电路永久失效。SMOKE仿真分析方法采用最大工作条件方法（MOCs），通过考虑器件降额因子，对使用器件参数进行分析，审查器件参数是否过应力使用。输出结果可以用参数的最大值、有效值、平均值方式表示，同时显示出器件过应力参数的情况，从而审查器件的降额情况。

仿真在降额设计中的工作流程

仿真在降额中的应用，一般是在瞬态仿真之后，再进行针对器件电应力的仿真分析，而且这个过程一般要持续多次，才能得到满意的结果。其一般流程如下图1。

结论

仿真技术目前在我国的电子硬件设计中应用还不是很广泛，降额设计等电子可靠性工程技术也应用很少，这是造成产品可靠性差的根本原因。同时一些老的可靠性技术使用效率低也是阻碍可靠性工程开展的重要原因。我们将最新的电路仿真技术和传统的降额设计综合应用到产品设计中，经过大量的实践，不断改进完善，取得了非常好的效果，大大提高了开发效率和可靠性设计的覆盖率，降低了硬件设计的改版次数，提高了产品生产直通率，也降低了产品的返修率。相信这种新的电子可靠性工程技术将帮助广大的设计工程师提高技术水平，开发出高可靠性的电子产品，增强产品的竞争力。

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电子设计自动化大作业

第 1 页 共 4 页 班级 学号 姓名 命题教师 教研室（系）主任审核(签字) …………………………………………装…………………………………订………………………………线……………………………………… 装订线以内不准作任何标记 2012/2013学年第一学期考试题（卷） 课程名称 电子设计自动化 考试性质 考查 试卷类型 A 使用班级 电子0901~03电信0901~02 考试方法 闭卷 人 数 140 题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总 成 绩 成 绩 一、查阅相关资料，说出常用的EDA 工具软件分为哪几类？并写出每一类常用的软 件名称及其特点。（15分）。 目前常用的EDA 工具软件：multiSIM7（原EWB 的最新版本）、PSPICE 、OrCAD 、 PCAD 、Protel 、Viewlogic 、Mentor 、Graphics 、Synopsys 、LSIIogic 、Cadence 、MicroSim 等等。一般可用于几个方面，例如很多软件都可以进行电路设计与仿真，同进还可以进行PCB 自动布局布线，可输出多种网表文件与第三方软件接口。①SPICE （Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis ）：是由美国加州大学推出的电路分析仿真软件，是20世纪80年代世界上应用最广的电路设计软件，1998年被定为美国国家标准。1984年，美国MicroSim 公司推出了基于SPICE 的微机版PSPICE （Personal-SPICE ）。现在用得较多的是PSPICE6.2，可以说在同类产品中，它是功能最为强大的模拟和数字电路混合仿真EDA 软件，在国内普遍使用。最新推出了PSPICE9.1版本。它可以进行各种各样的电路仿真、激励建立、温度与噪声分析、模拟控制、波形输出、数据输出、并在同一窗口内同时显示模拟与数字的仿真结果。无论对哪种器件哪些电路进行仿真，都可以得到精确的仿真结果，并可以自行建立元器件及元器件库。②multiSIM （EWB 的最新版本）软件：是Interactive Image Technologies Ltd 在20世纪末推出的电路仿真软件。其最新版本为multiSIM7，目前普遍使用的是multiSIM2001，相对于其它EDA 软件，它具有更加形象直观的人机交互界面，特别是其仪器仪表库中的各仪器仪表与操作真实实验中的实际仪器仪表完全没有两样，但它对模数电路的混合仿真功能却毫不逊色，几乎能够100%地仿真出真实电路的结果，并且它在仪器仪表库中还提供了万用表、信号发生器、瓦特表、双踪示波器（对于multiSIM7还具有四踪示波器）、波特仪（相当实际中的扫频仪）、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪、失真度分析仪、频谱分析仪、网络分析仪和电压表及电流表等仪器仪表。还提供了我们日常常见的各种建模精确的元器件，比如电阻、电容、电感、三极管、二极管、继电器、可控硅、数码管等等。模拟集成电路方面有各种运算放大器、其他常用集成电路。数字电路方面有74系列集成电路、4000系列集成电路、等等还支持自制元器件。MultiSIM7还具有I-V 分析仪（相当于真实环境中的晶体管特性图示仪）和Agilent 信号发生器、Agilent 万用表、Agilent 示波器和动态逻辑平笔等。同时它还能进行

计算机辅助工程题目(考试用).

计算机辅助工程题目 CAD部分 下列经典视图中哪一个不属于平行投影视图：( B ) A. B. C. D. 样条(Spline)曲线特征控制点的数量必须大于或等于样条的次数（Degree值）( False) 构造实体几何法（CSG）包含两部分内容：第一是基本体素的定义与描述；第二是体素之间的集合运算。 扫描法实体造型需要两个要素：第一是被移动的形体(基体)或截面(Section) ；第二是移动该形体的轨迹(路径)(Guide)。 自下向上的设计(Bottom-Up Modeling)装配方法与产品的实际装配过程类似，即事先创建好所有的零件模型，然后把创建好的零件装配成部件，再把零部件装配成完整的产品。 CAE、CAPP部分 下列哪项工作不属于有限元分析的前处理内容（C ） A. 生成几何实体模型 B. 施加边界条件 C. 生成应力等值线图 D. 生成网格单元 下列哪项工作不属于有限元分析的后处理内容（B） A. 生成各阶振型图 B. 施加载荷 C. 生成应力彩色云图 D. 应变过程仿真 优化设计要解决的关键问题主要有两个：一是建立优化设计数学模型，即确定优化设计问题的目标函数、约束条件和设计变量；二是选择适宜的优化方法。 派生式CAPP是建立在成组技术的基础上，利用客观存在的零件结构和工艺特征的相似性，由计算机辅助设计工艺规程。 CAPP 专家系统是由工艺知识库和工艺决策推理机两部分组成。

CAM部分 UG NX4.0 部分 在NX的用户界面里，哪个区域提示你下一步该做什么？（ B ） A Information Window B Cue Line C Status Line D Part Navigator 下列图形中哪一项不能作为轮廓在UG中用Extruded 命令进行拉伸（ D ） A. B. C. D. 在UG NX4.0中用基本曲线(Basic Curve)的Fillet 命令中的“2 Curve Fillet”命令对下图左图倒圆角，要得到右图，在操作工程中，鼠标的选择顺序是（ B ）。 A. A→B→D B. A→D→B C. D→A→B D. A→D→C 在UG NX4.0的特征建模(Feature Modeling)中，下列设计特征(Design Feature)的建立哪一项特征必须要定义水平参考(Horizontal Reference )。( B ) A. Extruded B. Slot 孔 C. Block D. Hole

有限元分析报告

南京理工大学 机械工程学院研究生研究型课程考试答卷 课程名称：计算机辅助工程（Computer Aided Engineering） 考试形式：□专题研究报告□论文√大作业(Project) □综合考试 学生姓名(name)：李日和学号(ID number)： 114101000072 评阅人： 时间：2015 年6 月16 日 iv

1.1背景及意义 随着科技水平的飞速发展以及工业生产的发展，对制造水平提出了更高的要求。航空航天事业的发展，对难加工材料的需求也是越来越大。特别是金刚石材料的应用，在这个超精密加工的时代有着无可替代的位置。中国是有色金属资源的大国，而金刚石工具在有色金属的加工应用中，也有着出色的适应性。在耐磨材料的加工中金刚石工具也起着举足轻重的作用。目前，实际生产中使用的金刚石成型砂轮一般采用单层电镀工艺来制作，镀层金属只是机械性地包埋金刚石磨粒，与镀层金属和基体之间并没有形成牢固的化学结合，因此镀层金属对磨粒的把持力小，当工作负荷较大时，砂轮工具容易由磨粒脱落或着镀层金属成片剥落而导致整体失效。如要增加磨粒与镀层金属的结合力，只有增加镀层金属的厚度，其结果是导致容屑空间和磨粒出露高度的减小，金刚石砂轮容易发生堵塞，砂轮的散热效果变差，由于温度上升工件表面容易发生烧伤。在单层钎焊超硬磨料砂轮时，在磨料、钎料与母材的界面上发生溶解、扩散、化合之类的相互作用，从本质上改善了磨料、钎料、基体三者之间的结合强度。用钎焊的方法制造的单层金刚石工具，因为钎焊合金与金刚石磨粒有着牢固的化学结合，金刚石露出的高度大，相比于电镀金刚石工具，这种金刚石工具具有磨削效率高、工具寿命长等特点。而且，目前钎焊多采用感应加热的方式。感应加热是一种非接触的加热方式，因此，在感应钎焊过程中不容易掺入其他杂质，影响钎焊效果；感应钎焊采用的是涡流进行加热的方式，因为在感应频率非常高，因此加热速度快，且能选择性地进行感应加热；感应加热是通过电磁感应，让工件自己加热，是由内向外的加热方式，效率高，能耗小；感应加热设备简单成本低，温度容易控制，因此，容易实现自动化加热。 2.1 问题描述与仿真目的 在进行感应钎焊金刚石砂轮时，温度均匀及温度控制是钎焊是否成功的重要条件。温度不均导致钎料分布不均；温度过高钎料流动性太强，无法定形，且有可能损害基体使基体失效；温度过低钎料与基体无法发生冶金反应。但是在感应钎焊加热过程中，温度的大小可以得到很好的控制，本次仿真不考虑该问题对感应钎焊的影响。由于在感应加热过程中存在着集肤效应、圆环效应和邻近效应，对不同表面的加热效果是不均匀的，这对焊接金刚石颗粒会造成致命的损害。通过仿真得出不同形状的感应线圈与加热条件对工件表面温度分布的影响，从而得到一组优化的实验参数，并通过实验进行验证仿真结果。

计算机辅助工程

一．结合产品周期，论述了计算机辅助工程的概念及其包含的主要内容，并论述了集成制造系统的组成。 一般产品的生产周期包括(1)产品设计阶段(2)产品制造阶段(3)市场销售阶段，三个环节。不仅好的产品会受到市场的认可，同样市场的需求对产品有反作用，它催生着新的产品。产品的一般生产过程下所示： 了解到产品的周期后我们再来了解一下什么是计算机辅助工程。计算机辅助工程(CAE)技术是计算机技术和工程分析技术相结合形成的新兴技术。CAE软件是由计算力学、计算数学、结构动力学、数字仿真技术、工程管理学与计算机技术相结合,而形成一种综合性、知识密集型信息产品。CAE的核心技术是有限元理论和数字计算方法。经过几十年的发展,CAE软件分析的对象逐渐由线性系统发展到非线性系统,由单一的物理场发展到多场耦合系统,并在航空、航天、机械、建筑、土木工程、爆破等领域获得了成功的应用。并随着计算机技术、CAD技术、CAPP技术、CAM技术、PDM技术和ERP技术的发展, CAE技术逐渐与它们相互渗透,向多种信息技术的集成方向发展。计算机辅助工程CAE(Computer Aided Engineering)是一个很广的概念,从字面上讲它可以包括工程和制造业信息化的所有方面,但是传统的CAE主要是指用计算机对工程和产品的运行性能与安全可靠性分析,对其未来的状态和运行状态进行模拟、及早地发现设计计算中的缺陷,并证实未来工程、产品功能和性能的可用性和可靠性。准确地说,CAE是指工程设计中的分析计算与分析仿真,具体包括工程数值分析、结构与过程优化设计、强度与寿命评估、运动/动力学仿真。工程数值分析用来分析确定产品的性能;结构与过程优化设计用来保证产品功能、工艺过程的基础上,使产品、工艺过程的性能最优;结构强度与寿命评估用来评估产品的精度设计是否可行,可靠性如何以及使用寿命为多少;运动/动力学仿真用来对CAD建模完成的虚拟样机进行运动学仿真和动力学仿真。从过程化、实用化技术发展的角度看,CAE的核心技术为有限元技术与虚拟样机的运动/动力学仿真技术。它在现代生产领域，特别是生产制造业中的应用，主要包括计算机辅助设计、计算机辅助制造和计算机集成制造系统等方面发挥着很重要的作用。 计算机集成制造系统简称CIMS，又称计算机综合制造系统，在这个系统中，集成化的全局效应更为明显。在产品生命周期中，各项作业都已有了其相应的计算机辅助系统，如计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)计算机辅助工艺规划(CAPP)、计算机辅助测试(CAT)、计算机辅助质量控制(CAQ)等。计算机集成制造系统将上述计算机的功能集合于一体实现从设计到制造的一体化辅助制造过程。

计算机辅助工程项目管理

土建专业 计算机辅助工程项目管理 课程设计 计算机辅助工程项目管理课程设计 一、学习目的 1、通过本课程设计，使学生初步掌握单位工程施工项目管理实施规划的编制方法和步骤。 2、熟悉施工项目管理部门的组织结构设计、人员组成及主要工作职责；熟悉单位工程施工网络图进度计划的编制与分析；熟悉单位工程施工平面图的设计；熟悉 单位工程施工方案及各项计划与控制措施的制定与落实。 3、熟悉使用计算机管理软件(Project2003 等)编写管理实施规划的流程。即： （1）定义项目的信息（包括项目开始时间、项目文件名称、摘要信息、项目日历时间等）； （2）对项目进行WBS 分解，采用大纲与分级结构列出项目的所有子任务。 （3）对所有子任务（不包括摘要任务）填写每个子任务的估计工期。 （4）设定任务的链接关系。 （5）建立资源表。 （6）给项目的各项任务分配资源。 （7）对项目计划的调整与优化。 4、培养学生综合运用所学知识进行具体的工程项目管理，并学会综合运用信息技术手段。 二、设计内容及要求 结合具体的工程实例，编写一套适合信息化管理的、较为详尽的工程项目管理 实施规划方案。主要内容包括： 1、工程项目概况； 2、施工项目管理部门组织机构的设置、设计的原则及根据； 3、选择施工方案及施工方法； 4、工程施工网络进度计划的编制和说明，以及必要的简图和表格等； 5、工程施工资源供应计划和成本规划； 6、工程施工准备工作计划和施工平面图； 7、保证工程质量、安全的技术组织措施； 8、项目风险管理；

9、信息管理； 10、技术经济指标分析等等。 三、设计指导及案例 （一）工程项目管理分为 5 个阶段： 1. 项目启动阶段，包括：收集数据、识别需求、建立目标、进行可行性研究、 确定利益相关者、评价风险等级、制定策略、确定项目小组、估计所需资源等。 2. 项目计划阶段，包括：任命关键人员，制定项目计划（包括产品技术参数、 质量标准、资源、预算、现金流、进度表、WBS 等），以及评估项目风险。 3. 项目执行阶段，包括：实施项目计划、报告项目进度、进行信息交流、激励小组成员，以及采购产品和服务等。 4. 项目控制阶段，主要对项目范围、项目进度、项目成本以及项目质量进行监 控和调整，以求平衡。 5. 项目收尾阶段，主要包括：交付项目产品、评价项目表现、项目文件归档及 总结项目经验教训等。 （二）建筑工程项目管理的工作内容主要包括： 1、项目管理的编制项目管理规划大纲和项目管理实施规划； 2、项目进度控制、项目质量控制、项目安全控制； 3、项目成本控制、项目人力资源管理、项目材料管理； 4、项目机械设备管理、项目技术管理、项目资金管理； 5、项目合同管理、项目信息管理、项目现场管理； 6、项目组织协调、项目竣工验收； 7、项目考核评价、项目回访保修。 （三）建筑工程项目管理的程序 编制项目管理规划大纲，编制投标书并进行投标，签订施工合同，确定项目经 理，组建项目经理部，签订项目管理目标责任书，编制项目管理实施规划，开工前 的准备，按项目管理实施规划进行管理，进行竣工结算、清理各种债权债务、移交 资料和工程，进行经济分析，做出项目管理总结报告并送企业管理层有关职能部门， 企业管理层组织考核委员会对项目管理工作进行考核评价，项目经理部解体，进行 项目回访保修。 （四）用Project2003 编写项目计划的流程 1、定义项目的信息：包括项目开始时间、项目文件名称、摘要信息、项目日历 时间等，这一步可以通过“项目向导”完成。Project2003 的项目向导用户界面非常友好，可以引导用户一步一步的完成以上信息的设置。 2、对项目进行WBS 分解，采用大纲与分级结构列出项目的所有子任务。这个 过程应该是逐步细化的过程，最先列出摘要任务或者是里程碑式的任务，然后对每 一个摘要任务分别进行分解，列出子任务，任务分解的程度以自己管理的要求为准。

EDA课程设计--任意波形发生器

EDA课程设计--任意波形发生器

E D A 大 作 业 学院：电子信息学院 专业：通信专业102班 姓名：许文博 学号：41003030210

EDA技术概述 EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）缩写，是90年代初从CAD（计算机辅助设计）、CAM（计算机辅助制造）、CAT（计算机辅助测试）和CAE（计算机辅助工程）的概念发展而来的。EDA技术是以计算机为工具，根据硬件描述语言HDL（ Hardware Description language）完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合及优化、布局布线、仿真以及对于特定目标芯片的适配编译和编程下载等工作。典型的EDA工具中必须包含两个特殊的软件包，即综合器和适配器。综合器的功能就是将设计者在EDA平台上完成的针对某个系统项目的HDL、原理图或状态图形描述，针对给定的硬件系统组件，进行编译、优化、转换和综合，最终获得我们欲实现功能的描述文件。综合器在工作前，必须给定所要实现的硬件结构参数，它的功能就是将软件描述与给定的硬件结构用一定的方式联系起来。也就是说，综合器是软件描述与硬件实现的一座桥梁。综合过程就是将电路的高级语言描述转换低级的、可与目标器件FPGA/CPLD相映射的网表文件。 任意波形信号发生器的概述 随着信息科技的发展，波形发生器在科技社会等多个领域发挥着越来越重要作用。采用EDA技术利用MAX+PLUSII软件平台,设计的多功能波形发生器系统,大大简化其结构,降低成本,提高了系统的可靠性和灵活性。设计中运用计数器，数据选择器，对所需的频率进行选择和同步。使用宏功能模块存储波形。然后多波形进行幅度的选择。产生满足需要的不用频率和幅度的波形。 任意波形产生器构成：

土木工程综合实践环节要求

1.土木工程本科（专科起点）专业课程设计（大作业）教学大纲 （试行） 一、课程设计的目的： 课程设计（大作业）是本专业综合实践环节的主要内容之一，共计3学分。课程设计是学习专业技术课所需的必要教学环节，学生运用所学的基础理论和专业知识通过课程设计的实践，巩固和掌握专业知识，并为今后的毕业设计做必要的准备。通过课程设计使学生接触和了解，局部设计从收集资料、方案比较、计算、绘图的全过程。培养学生的计算和绘图的设计能力。 二、对学生要求： 1. 学生需认真阅读课程设计任务书，熟悉有关设计资料及参考资料，熟悉各种设计规范的有关内容，认真完成任务书规定的设计内容。 2. 学生均应在教师指导下、在规定的时间内独立完成规定的内容和工作量。 3. 课程设计的成果为计算书和1号图纸2张左右。要求计算书计算准确、文字通顺、书写工整。要求图纸、图面布置合理、正确清晰、符合制图标准及有关规定，用工程字注文。 三、课程设计的课题： 每门课的课程设计（大作业）为1.5学分。课程设计（大作业）有以下五门课：混凝土结构设计、钢结构、结构设计原理、桥梁工程、建设监理。每课群组选定两门课程进行课程设计，各门课的要求如下： 1. 混凝土结构课程设计： （1）熟悉混凝土结构体系荷载的传递及确定。 （2）熟悉结构的平面布置。 （3）掌握单向板、次梁、主梁承载力计算、板梁配筋计算。 （4）绘制结构平面图、板梁（次梁及主梁）配筋图及抽筋图。 （5）写出计算书。 2. 钢结构设计： （1）熟悉单层工业厂房结构体系荷载传递方式及确定。 （2）掌握屋架杆件的内力计算，及荷载不利组合的杆件内力。 （3）选择杆件截面，设计上、下弦杆及腹杆。 （4）绘制屋架结构图、写出计算书。 3. 结构设计原理： 250

计算机辅助工程大作业

CAE（Computer Aided Engineering）是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。其基本思想是将一个形状复杂的连续体的求解区域分解为有限的形式简单的子区域，即将一个连续体简化为由有限个单元组合的等效组合体；通过将连续体离散化，把求解连续体的场变量（应力、位移、压力和温度等）问题简化为求解有限的单元节点上的场变量值。此时求解的基本方程将是一个代数方程组，而不是原来描述真实连续体场变量的微分方程组，得到的是近似的数值解，求解的近似程度取决于所采用的单元类型、数量以及对单元的插值函数。 CAE从20世纪60年代初开始在工程上应用到今天，已经历了40多年的发展历史，其理论和算法都经历了从蓬勃发展到日趋成熟的过程，现已成为工程和产品结构分析中（如航空、航天、机械、土木结构等领域）必不可少的数值计算工具，同时也是分析连续力学各类问题的一种重要手段。随着计算机技术的普及和不断提高，CAE系统的功能和计算精度都有很大提高，各种基于产品数字建模的CAE 系统应运而生，并已成为结构分析和结构优化的重要工具，同时也是计算机辅助4C系统（CAD/CAPP/CAM/CAE）的重要环节。 CAE系统的核心思想是结构的离散化，就是将实际结构离散为有限数目的规则单元组合体，实际结构的物理性能可以用通过对离散体进行分析，得出满足工程精度的近似结果来替 代对实际结构的分析，这样可以解决很多实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。采用CAD技术来建立CAE的几何模型和物理模型，完成分析数据的输入，通常称此 过程为CAE的前处理。同样，CAE的结果也需要用CAD技术生成形象的图形输出，如生成位移图、应力、温度、压力分布的等值线图，表示应用、温度、压力分布的彩色明暗图，以及随机械载荷和温度载荷变化生成位移、应力、温度、压力等分布的动态显示图，通常称此过程为CAE的后处理。针对不同的应用，也可用CAE仿真模拟零件、部件、装置（整机）乃至生产线、工厂的运动或运行状态，在CAE的应用过程中，前、后置处理是最重要的工作。 计算机辅助工程（CAE）是一种迅速发展的信息技术，是实现重大工程和工业产品的计算分析、模拟仿真与优化设计的工程软件，是支持工程科学家进行创新研究和工程师进行创新设计的最重要工具和手段。CAE的理论基础起源于20世纪40年代，自1943年数学家Courant第一次尝试用定义在三角形区域上的分片连续函

数字化设计与制造技术大作业

数字化设计与制造技术大作业 1.数字化设计与制造技术的定义和内涵、意义？它的流程是？ 定义---通俗地说：数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理，这就是数字化的基本过程。计算机技术的发展，使人类第一次可以利用极为简洁的“0”和“1”编码技术，来实现对一切声音、文字、图像和数据的编码、解码。各类信息的采集、处理、贮存和传输实现了标准化和高速处理。数字化制造就是指制造领域的数字化，它是制造技术、计算机技术、网络技术与管理科学的交叉、融和、发展与应用的结果，也是制造企业、制造系统与生产过程、生产系统不断实现数字化的必然趋势，其内涵包括三个层面：以设计为中心的数字化制造技术、以控制为中心的数字化制造技术、以管理为中心的数字化制造技术。 其数字化设计的内涵是支持企业的产品开发全过程、支持企业的产品创新设计、支持产品相关数据管理、支持企业产品开发流程的控制与优化等，归纳起来就是产品建模是基础，优化设计是主体，数控技术是工具，数据管理是核心。 订单确认->概念设计/总体设计->零件设计、部件设计、关键件设计->二维工程图->工艺编制、工装设计->工艺汇总与生产准备->采购清单和生产加工->产品装配->安装维护 2.请简述CAD、CAE、CAPP、CAM的定义、功能、发展趋势，并举例说明它们中几个常用的软件？ 1. CAD---计算机辅助设计 CAD在早期是英文Computer Aided Drawing (计算机辅助绘图)的缩写，随着计算机软、硬件技术的发展，人们逐步的认识到单纯使用计算机绘图还不能称之为计算机辅助设计。真正的设计是整个产品的设计，它包括产品的构思、功能设计、结构分析、加工制造等，二维工程图设计只是产品设计中的一小部分。于是CAD的缩写由Computer Aided Drawing改为 Computer Aided Design，CAD也不再仅仅是辅助绘图，而是协助创建、修改、分析和优化的设计技术。 2. CAE---计算机辅助工程分析 CAE (Computer Aided Engineering)通常指有限元分析和机构的运动学及动力学分析。有限元分析可完成力学分析(线性.非线性.静态.动态)；场分析(热场、电场、磁场等)；频率响应和结构优化等。机构分析能完成机构内零部件的位移、速度、加速度和力的计算，机构的运动模拟及机构参数的优化。 3. CAM---计算机辅助制造 CAM（Computer Aided Manufacture）是计算机辅助制造的缩写，能根据CAD模型自动生成零件加工的数控代码，对加工过程进行动态模拟、同时完成在实现加工时的干涉和碰撞检查。CAM系统和数字化装备结合可以实现无纸化生产，为CIMS（计算机集成制造系统）的实现奠定基础。CAM中最核心的技术是数控技术。通常零件结构采用空间直角坐标系中的点、线、面的数字量表示，CAM就是用数控机床按数字量控制刀具运动，完成零件加工。 4. CAPP---计算机辅助工艺规划 世界上最早研究CAPP的国家是挪威，始于1966年，并于1969年正式推出世界上第一个CAPP系统AutoPros，并于1973年正式推出商品化AutoPros 系统。美国是60年代末开始研究CAPP的，并于1976年由CAM-I公司推出颇具影响力的CAP-I's Automated Process Planning系统。

CAE分析

汽车CAE工程分析 汽车公司建立高性能的计算机辅助工程分析系统，其专业CAE队伍与产品开发同步地广泛开展CAE应用，在指导设计、提高质量、降低开发成本和缩短开发周期上发挥着日益显著的作用。CAE应用于车身开发上成熟的方面主要有：刚度、强度、NVH分析、机构运动分析等；而车辆碰撞模拟分析、金属板件冲压成型模拟分析、疲劳分析和空气动力学分析的精度有进一步提高，已投入实际使用，完全可以用于定性分析和改进设计；虚拟试车场整车分析正在着手研究，此外还有焊装模拟分析、喷涂模拟分析等。 汽车公司建立高性能的计算机辅助工程分析系统，其专业CAE队伍与产品开发同步地广泛开展CAE应用，在指导设计、提高质量、降低开发成本和缩短开发周期上发挥着日益显著的作用。CAE应用于车身开发上成熟的方面主要有：刚度、强度（应用于整车、大小总成与零部件分析，以实现轻量化设计）、NVH分析（各种振动、噪声，包括摩擦噪声、风噪声等）、机构运动分析等；而车辆碰撞模拟分析、金属板件冲压成型模拟分析、疲劳分析和空气动力学分析的精度有进一步提高，已投入实际使用，完全可以用于定性分析和改进设计，大大减少了这些费用高、周期长的试验次数；虚拟试车场整车分析正在着手研究，此外还有焊装模拟分析、喷涂模拟分析等。 一、刚度和强度分析 有限元法在机械结构强度和刚度分析方面因具有较高的计算精度而到普遍采用，特别是在材料应力-应变的线性范围内更是如此。另外，当考虑机械应力与热应力的偶合时，像ANSYS、NASTRAN等大型软件都提供了极为方便的分析手段。 （1）车架和车身的强度和刚度分析：车架和车身是汽车中结构和受力都较复杂的部件，对于全承载式的客车车身更是如此。车架和车身有限元分析的目的在于提高其承载能力和抗变形能力、减轻其自身重量并节省材料。另外，就整个汽车而言，当车架和车身重量减轻后，整车重量也随之降低，从而改善整车的动力性和经济性等性能。 （2）齿轮的弯曲应力和接触应力分析：齿轮是汽车发动机和传动系中普遍采用的传动零件。通过对齿轮齿根弯曲应力和齿面接触应力的分析，优化齿轮结构参数，提高齿轮的承载载力和使用寿命。 （3）发动机零件的应力分析：以发动机的缸盖为例，其工作工程中不仅受到气缸内高压气体的作用，还会产生复杂的热应力。缸盖开裂事件时有发生。如果仅采用在开裂处局部加强的办法加

_有限元法_本科课程综合改革与实践_徐建全

第6期 机电技术 135 作者简介：徐建全(1977－)，男，讲师，硕士，湖南大学机械与运载工程学院博士生；研究方向：计算机辅助工程分析，汽车车身结构与设 计理论，汽车技术与产业发展研究。 《有限元法》本科课程综合改革与实践 徐建全 陈铭年 林大同 (福建农林大学，福建 福州350002) 摘 要：论述了农林院校本科有限元法课程进行改革的必要性，介绍了综合改革的指导思想、目标和内容。实践表明，通过教学改革，学生的综合能力得到提高。 关键词：有限元法；教学改革；课程 中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1672-4801(2011)06-135-03 1 《有限元法》课程改革的必要性 有限元法是计算机辅助工程分析的主要方法之一，是工程结构(包括机械结构，汽车结构，建筑结构，航天航空结构等)设计不可缺少的先进方法。是否掌握有限元法已成为工程设计人员业务水平的重要标志之一。高等学校《有限元法》课程是机械、土木等工程专业的重要选修课之一(个别学校已作为必修课)，对于培养高素质、高质量的高级专门人才有着重要作用。有限元法涉及的理论较深，对数学和力学基础要求较高，对本科生而言，特别是农林院校的本科生而言，有一定难度，并不是人人通过自学都可以学会的。因此，有限元法课程的教学好坏就显得特别有意义。 目前各校讲授的《有限元法》课程及所编教材，大多以大量篇幅和课时讲授有限元法和各种单元的力学原理，在课堂花费很多时间进行数学力学推导。而用很少时间讲授应用，并一般不讲授实验验证方法。实践表明，这样的教学效果使得多数学生感觉深奥难懂，枯燥乏味且不懂应用。极少数学会有限元法的学生也不懂实验验证。 造成这种现状的原因是多方面的：首先是教师对本科生有限元法课程的教学应以应用为主这一点缺乏足够的认识；其次是选修课学时少，一般只有30学时。在力学学时普遍压缩的情况下，加上一些学生的数学和力学基础较薄弱，这么少的学时使学生学会有限元法有一定难度；最后是缺少适用的应用教材或实验条件。 因此，改革《有限元法》课程的教学，在有限的学时中，减少繁琐的推导，加强应用教学是很有必要的。而且，由于计算机使用的便利，有限元软件的具备，以及实验室条件的改善，已为有限元法的教学改革提供了可能。 2 改革的指导思想、目标和内容 几年来学校在车辆工程专业进行了有限元法课程综合改革的尝试，改革的指导思想是，农林院校车辆工程本科有限元法课程的教学应以应用为主[1]。改革的目标是在有限的学时内，使学生学会有限元法的基本理论，懂得有限元的应用和验证。改革的内容包括教学内容、教学方法，教学材料和实验教学[2]。 2.1 教学内容改革 改革后本科《有限元法》选修课为30学时，教学内容和学时安排如下： 第一章：结构力学基础(2学时)，主要介绍结构的分类，结构几何不变性，超静定，自由度，约束，对称结构的概念和性质等。 第二章：平面杆系结构分析(6学时)，主要介绍有限元法的基本原理，单元力学特性分析，坐标变换，结构整体分析。这一章是教学的重点，通过平面杆系教授有限元法的基本原理，学生学会基本原理后，对后续空间杆系的学习才会理解。因此对平面杆系结构分析进行详尽讲解是很有必要的。 第三章：空间杆系结构分析(3学时)，是将二维杆系结构分析的结果推广到三维。这一章着重介绍梁的空间坐标，空间梁单元的分析和应用。 第四章：平面问题的有限元分析(6学时)，主要介绍平面应力、应变问题，弹性体的离散化，位移模式的选择，收敛准则和实施步骤，平面单元的应用。其中位移模式是本章重点讲解内容。 第五章：轴对称单元、等参单元、板壳单元和实体单元等(3学时)。

计算机辅助工程CAE

计算机辅助工程CAE---------2012.11.10 1.1、举例说明工程实际中计算机辅助工程的问题。P3 答：借助CAE技术，一家英国的汽车业咨询公司TWR短时间内(15周)完成一个紧凑型家庭轿车全尺寸模型的设计、验证和制造。通过使用非线性仿真软件MS C.Dytran和MSC.Ma r c重现世贸大楼倒塌全过程，美国政府的研究人员们找到了为科么世贸大楼在仅仅一个小时之内就坍塌了的原因。 1.3、传统的工程分析和计算机辅助工程分析的异同点? 答：（1）共同点：所遵循的步骤和摸型完全一致；（2）不同点：计算机辅助的工程分析部分由计算机全自动的来处理，另外一部分则由工程师和计算机互相协调来进行；传统工程分析则完全由工程师自己完成。 1.5、传统的机械产品或工程设计与现代机械产品或工程设计的异同点。P3 答：(1]共同点：保证性能指标；保证可靠性、使用寿命；最大限度降低成木。（2）不同点：①依据理论: 传统的机械产品依据材料力学、理论力学、弹性力学公式；现代机械产品借助于计算机和CAE(Computea} Aided Engineering软件。②传统的机械产品进行简化，计算精度较低，为保证设备的安全可靠运行，加大安全系数，导致结构尺寸过大，浪费材料，造成结构性能地降低；现代机械产品高速、高效、高精度、低成木、节省能源和高性能。③传统的机械产品采用串联设计：设计，制造或施上，物理样机或工程结构，性能测试和评价，改进设计，反复循环；现代机械产品采用并行设计:借助于计算机和CAE软件进行，设计，分析计算，仿真，改进设计，设计阶段性能测试和评价，直至满足设计要求，加工制造，物理样机或工程结构，性能测试和评价，改进。④传统的机械产品研发周期长，费用高，性能很难保证；现代机械产品研发周期短，费用相对较低，性能容易保证。 1.7、简述CAE软件的结构与功能。P5 答：（1）现行CAE软件的基木结构包含以下模块：前处理模块，有限元分析模块，后处理模块，用户界面模块、数据管理系统与数据库、专家系统、知识库。(2) C A E的作用： 1.增加设计功能、借助计算机分析计算.确保产品设计的合理性，减少设计成本； 2.缩短设计和分析的循环周期；3.CAE分析起到的“虚拟样机”作用在很大程度上代替代了传统设计中资源消耗极大的“物理样机验证设计”过程虚拟样机作用能预测产品在整个生命周期内的可靠性；4.采用优化设计，找出产品设计最佳方案，降低材料的消耗或成木； 5.在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题；6.模拟各种试验方案，减少试验时间和经费；7.进行机械事故分析，查找事故原因。 2.1、简述材料力学研究工程问题的范畴和方法。 答：材料力学主要研究杆梁柱在载荷作用下的应力应变位移等，只限于简单的载荷和一般载荷。 方法：理论分析法：对实际问题进行合理抽象和转化，建立力学数学模型，并进行理论分析，给出问题的答案；试验方法：用实验直接解决工程问题，验证理论分析的正确性，确保理论分析的参数。 3.1、有限元的基本思想和基本概念是什么? P18-24 答：有限元的基本思想：把作为对象的物体分割成小部分并输入边界条件把各个小部分的结构特征用公式近似，把这些小的部分组合起来就可得到力的平衡，以结果求的单元内部的应力应变位移等。物理有限元FEM 的基本思想是：一分一合，化整为零，积零为整把复杂的问题看成由有限个单元组成的整体。概念1：有限元是将实体单元结构划分成网格单元，网格间相互联系的点称为结点，网格与网格的交界线称为边界，节点数与单元数都是有限的。(概念2):物理解释的基本概念是分离或离散一个复杂的机械系统成为更加简单的互不连接的称做为有限元或简称单元的部件。单元的机械响应由有限个节点自由度位移表示，这些节点由度位移表示为未知函数的值。单元响应由数学和实验的形成的代数方程定义，原系统的响应认为是由连接或组装所有单元形成的离散模型的近似值。 3.3物理FEM分析的基本步骤是什么？P23 答：（1）结构的离散化。（2）单元特性分析： ①选择位移模式；②分析单元的力学特性，建立单元刚度方程；③计算单元等效节点力。（3）单元集成。（4）求解方程，得出节点位移。（5）由单元节点位移计算单元应变和应力。

计算机辅助工程分析

计算机辅助工程分析 学习目标： 了解工程分析在设计/制造中的重要性；学习和理解有限元法的基本概念和步骤；学习优化设计的概念和常用优化设计方法；学习仿真的概念，了解计算机仿真的一般过程。为使用计算机辅助工程分析（CAE）软件进行工程分析奠定基础。 学习内容： 学习重点：有限元法。 学习难点：优化设计方法。 学习建议： 复习前序课程学过的力学知识，掌握有限元分析的理论基础； 创造条件，通过练习商品化CAE软件（例如：Ideas）、优化设计以及仿真等功能，进一步理解相关知识点，掌握几种工程分析方法解决问题的思路和步骤。 计算机辅助工程分析 概述 近三十年来，由于计算机的应用及测试手段的不断完善，机械设计已由静态、线性分析向动态非线性过渡；由经验类比向最优设计过渡；由人工计算向自动计算，由近似计算向精确计算过渡。正是在这种情况下，将计算机引入工程分析领域，是机械设计中的一场巨大变革。 计算机辅助工程分析的关键 是在三维实体建模的基础上，从产品的设计阶段开始，按实际条件进行仿真和结构分析；按性能要求进行设计和综合评价，以便从多个方案中选择最佳方案。 计算机辅助工程分析通常包括: 有限元法

优化设计 仿真技术 有限元法 有限元法不仅是结构分析中必不可少的工具，而且广泛应用于磁场强度，热传导，非线性材料的塑性蠕变分析等领域。 有限元方法的基本思想 弹性力学基本知识 简例及基本解法与步骤归纳 有限元的前置处理和后置处理 有限元法的基本思想 概念 先把一个原来是连续的物体剖分成有限个单元，且它们相互连接在有限个节点上，承受等效的节点载荷，并根据平衡条件来进行分析，然后根据变形协调条件把这些单元重新组合起来，成为一个组合体，再综合求解。由于单元的个数有限，节点的数目也有限，所以这种方法称为有限元法。 有限元法解决问题的途径 力学分析方法可分为解析法和数值法，前者只能应用于求解简单问题，复杂的结构问题只能应用数值法求出问题的近似解。 有限元法解决问题是物理模型的近似，而数学上不做近似处理。其概念清晰，通用性与灵活性兼备，能灵活妥善处理各种复杂情况。 单元类型 采用有限元法对结构进行分析计算时，依据分析对象不同，采用的单元类型也不同。 弹性力学的基本知识(一) 弹性力学中常用物理量弹性力学基本方程虚功方程

《CADCAM》课程教学大纲

《CAD/CAM》课程教学大纲 一、课程简介 课程名称：CAD/CAM 英文名称：Computer Aided Design / Computer Aided Manufacturing 课程代码：0210103 课程类别：学科基础课 学分：4 总学时数：64（32理论+32上机） 先修课程：画法几何与机械制图、机械基础 课程概要： CAD/CAM对机械、汽车、农机等专业本科生是一门极其重要的学科基础课程。CAD/CAM 技术具有综合性强，高新技术含量高，见效快的优势，是当今发展最快的应用技术之一，也是从事现代设计的技术人员必须掌握的工具之一。通过这门课程的学习可以使学生了解一种计算机技术与机械设计和制造技术相互渗透相互结合而形成的一门新兴技术――CAD/CAM，为以后从事现代机械设计、机械制造奠定理论基础。 二、教学目的及要求 1、了解CAD/CAM最新发展动态； 2、掌握二维工程图形的绘制方法； 3、掌握三维线框造型、曲面造型、实体造型、参数化设计技术和特征造型技术； 4、全面理解CAPP系统的基本组成，工作原理及其特点； 5、掌握数控加工及程序编制的基本方法。 三、教学内容及学时分配 第1章概述（4学时） 一、CAD/CAM的基本概念 二、CAD/CAM系统结构层次 三、 CAD/CAM 系统的主要功能 四、CAD／CAM系统的主要任务 五、CAD/CAM 技术的特点 六、CAD/CAM技术发展趋势 七、当前常用的CAD/CAM系统 重点：CAD/CAM系统的主要功能、技术特点、发展趋势及当前常用的CAD/CAM系统。

难点：CAD/CAM系统的主要任务。 第2章计算机图形学基础（4学时） 使学生了解计算机图形学的基本知识，为深入理解CAD/CAM这门课奠定理论基础。 一、计算机图形技术的基本概念 二、坐标系和齐次坐标 三、二维图形变换 四、三维图形变换 五、图形的裁剪 重点：二维图形的变换。 难点：三维图形变换，图形的裁剪； 第4章三维建模技术（6学时） 一、几何建模的基本知识 二、曲线、曲面造型的一些基本知识 三、参数曲面 1．Beizer（贝奇埃）方法 2．B样条方法 3．非均匀有理B样条曲线和曲面 四、用NURBS曲线生成特殊曲面的几种方法 1．线性拉伸曲面 2．直纹面 3．旋转曲面 4．扫掠曲面 5．等距曲面 五、实体造型的基本方法 六、特征建模的方法 重点：特征的定义、特征建模的方法、特征建模的基本框架； 难点：曲面建模和实体建模。 第5章计算机辅助工程（4学时） 一、计算机辅助工程概述 二、有限元法概述

南京师范大学研究生Matlab大作业

南京师范大学 计算机辅助工程设计 课程设计与报告 题目：基于SIMULINK的并网逆变器的仿真研究学院：电气与自动化工程学院 专业：电气工程 学号： 姓名： 指导教师： 填写日期：

南京师范大学 研究生课程学习考试成绩单 （试卷封面） 批改日期: 注： 1、以撰写论文为考核形式的，填写此表，综合考试可不填； 2、本成绩单由任课教师填写，填好后与作业（试卷）一并送院（系）研究生秘书处； 3、学位课总评成绩须以百分制记分。

中文摘要 我国风电产业发展迅速，装机容量巨大，然而，在风电“量”发展的同时，“质”却有待加强，风电并网这一瓶颈问题仍未彻底解决，故如何实现高质量风电并网成为本文思考的问题。本文针对直驱式风电系统进行了全面的研究，着重探讨了风电并网逆变器的并网实现，取得了良的并网效果。 本文主要计算了直流侧电容与交流侧电感的取值范围，并根据需要设置了逆变器个器件的仿真参数，将逆变器模块在Simulink上进行仿真，通过反复调试确定了适宜的参数值，仿真结果表明本文设计的逆变器达到了预设的目标，并网频率在0.3HZ以内，并网电压和电流的纹波都不超过10%，并网电流与电压同相，实现了单位功率因素并网，且输出电压波形畸变率低，电流波形十分接近正弦波。 关键词：直驱风电并网系统、并网逆变器、双闭环控制、SPWM

Abstract China's wind power industry has developed rapidly, huge capacity, however, at the same time, wind power "quantity" of development, "quality" but needs to be strengthened, wind power bottleneck issue is not completely resolved, it is how to achieve high-quality wind power become this article thought. In this paper, direct-drive wind power system to conduct a comprehensive study, focused on the wind power inverter and net realized and achieved good effect of the grid. This paper calculates the DC side and AC side inductance capacitance ranges, according to the simulation parameters need to set up a device of the inverter, the inverter module simulation in Simulink, through repeated testing to determine the optimum parameter values The simulation results show that the design of the inverter reaches a preset target, grid frequency within the 0.3HZ, and grid voltage and current ripple does not exceed 10%, and net current and voltage are in phase, to achieve a unity power and network elements, and the output voltage waveform distortion is low, the current waveform is close to sinusoidal. Keywords: direct drive wind power systems，agrid-connected inverter, SPWM