12.5. Программные технологии для быстрого прототипирования .........429

12.5.1. Задачи программ подготовки детали..................430

Вопросы и задачи.................................435

Глава 13. Виртуальная инженерия .......................436

13.1.Определение виртуальной инженерии....................437

13.2.Компоненты виртуальной инженерии....................437

13.2.1.Виртуальное проектирование.....................438

13.2.2.Цифровая имитация..........................439

13.2.3.Виртуальное прототипирование....................440

13.2.4.Виртуальный завод ..........................441

13.3.Применение виртуальной инженерии....................442

13.3.1.Средство проектирования.......................443

13.3.2.Оценка возможности производства...................443

13.3.3.Оценка и контроль качества......................444

13.3.4.Оценка и оптимизация производственного процесса......... 444

13.3.5.Планирование производства и продуктов .............. 444

13.3.6.Интерфейс для заказчика.......................445

13.3.7.База знаний..............................445

13.3.8.Коллективная разработка.......................445

13.4.Родственные технологии..........................446

13.4.1.Интеграция CAD и компьютерного моделирования...........446

13.4.2.Управление степенью детализации и избирательная визуализация . . .446

13.5.Примеры промышленного применения виртуальной инженерии.......448

13.6.Программные продукты...........................450

13.7.Аппаратура.................................455

13.8.Исследовательские проблемы и препятствия виртуальной инженерии ....459 Вопросы и задачи.................................460

Глава 14. Стандарты обмена данными между системами ............462

14.1.Методы обмена данными технических требований..............462

14.2.Формат IGES................................464

14.3.Формат DXF.................................469

14.4.Формат STEP................................469

Вопросы и задачи.................................473

Приложение А.Реализация структуры данных полуребер............474

Приложение Б.Реализация структуры данных крыльевых ребер........476

Приложение В.Операторы Эйлера.......................478

Приложение Г.Пошаговый алгоритм реализации булевской операции.....492

Приложение Д. Структура данных и топологические операторы для

немногообразных систем моделирования............499

Приложение Е. Алгоритм де Кастильо .....................508

Приложение Ж. Вычисление В-сплайновой кривой по методу Кокса-де Бура . .511

Приложение 3. Объединение В-сплайнов....................516

Приложение И. Доказательство формулы дифференцирования В-сплайна . . .519

Приложение К. Подход Пенга к вычислению пересечения NURBS-поверхностей .522

Приложение Л. Формулировка системных уравнений конечноэлементного

анализа на базе основного дифференциального уравнения . . .526

Приложение М. Сравнение CAD-систем на платформе Windows.........531

Литература....................................541

Алфавитный указатель..............................551

Моей семье и моим студентам. Без вашей помощи эта книга никогда не была бы закончена

Предисловие

Поразительный рост вычислительной мощности компьютеров и широкое распространение программного обеспечения проектирования и производства привели к тому, что инженеры могут использовать системы автоматизированного проектирования (САПР) для решения повседневных задач, а не только для подготовки наглядных иллюстраций. Международная конкуренция, увеличение числа опытных специалистов и повышенные требования к качеству заставляют владельцев предприятий автоматизировать проектирование и производство. Как следствие этого, преподаватели высшей школы чувствуют потребность изменить программу своих курсов, относящихся к проектированию, чтобы научить студентов пользоваться САПР и дать им представления об основных принципах, лежащих в основе этих систем.

Цель этой книги - изложить эти принципы, описать концепции систем, не вдаваясь в конкретные детали, связанные с работой в конкретных пакетах. Некоторым может показаться, что достаточно научить студентов пользоваться существующими системами, или даже одной системой, наиболее популярной, потому что студент с инженерной специальностью станет пользователем, а не разработчиком САПР. Дело, однако, в том, что для эффективной работы с существующим программным обеспечением и создания макросов и программ, автоматизирующих процесс проектирования, пользователь должен иметь представление не только о среде, в которой он работает, но и о принципах, лежащих в ее основе. Фундаментальное знание помогает студенту быстро изучить любую конкретную систему с конкретной средой и использовать ее максимально эффективно. Более того, руководства пользователя, поставляемые с САПР, обычно уделяют основное внимание пользовательскому интерфейсу и синтаксису; предполагается, что пользователь имеет определенную теоретическую подготовку. Без этой подготовки читатель встретит серьезные затруднения с терминологией системной документации, а еще большие сложности у него вызовет анализ сообщений об ошибках.

Эта книга написана главным образом о САПР, используемых в конструировании механических систем. Сведения о компьютерной графике могут, однако, оказаться полезными и тем, кто работает с ней в других областях инженерной деятельности. Книга предназначена для студентов старших курсов и аспирантов. Для работы с ней достаточно знать основы программирования, математического анализа, матричной и векторной алгебры; никаких знаний о собственно САПР у читателя не предполагается. Количество математических терминов и доказа-