数字化设计制造工程实践与指导

　　·本实验指导书基于SoildWorks、Abapus 以及MATLAB 设计了三维建模实验、有限元分析实验以及优化设计实验， 目的是帮助学生掌握软件的基本操作， 加强学生对机械生产制造流程的认识， 培养学生的机械设计能力。三维建模实验部分介绍了SoildWorks 软件的功能结构与不同的实体模型的生成方法， 指导读者了解特征建模的原理， 掌握几何建模的原理和方法， 学会根据不同的零件特点选择合适的建模方式。有限元分析实验部分介绍了有限元分析时几何建模、边界条件处理、网格划分的基本原则， 展示了在Abapus 中导入几何模型、网格划分、边界条件施加的基本操作。指导读者完成有限元计算和数据后处理并深入理解网格质量对计算结果的影响。优化设计实验部分指导读者分析优化问题， 读取仿真数据， 目标函数优化求解， 深入理解最小二乘迭代优化的思想。通过三维建模、有限元分析和优化设计的实践操作， 学生能够初步了解数字化设计的基本流程， 提升解决工程问题的能力。

　　刘少丽，北京理工大学副教授、博士/硕士生导师，数字化制造研究所副所长/党支部书记。2007年北京理工大学本科毕业，2012年清华大学博士毕业。主要研究光学检测及机器人装配的理论和方法，及其在航空、航天等领域中的应用。以第一或通讯作者发表SCI/EI论文30余篇，其中SCI论文18篇。以第一发明人申请国家发明专利10余项（其中已授权6项）。获机械联合会技术发明奖一等奖、国防科技进步一等奖、北京市科技二等奖、国防科技进步二等奖各1项。

1　 实验目的和内容  001
1. 1　 实验目的  001
1. 2　 实验内容  002
2　 轮毂实体建模  003
2. 1　 进入实体建模应用模块  003
2. 2　 绘制草图  004
2. 3　 创建模型  007
2. 4　 模型上色  035
3　 轮毂有限元仿真  039
3. 1　 模型简化  039
3. 2　 模型导入  051
3. 3　 设置材料  056
3. 4　 划分网格  060
3. 5　 装配  066
3. 6　 创建分析步  069
3. 7　 创建相互作用  071
3. 8　 载荷设置  081
3. 9　 作业提交  089
3. 10　 后处理 090
3. 11　 仿真结果数据 091
4　 轮毂参数优化  094
4. 1　 优化问题建模  094
4. 2　 仿真数据读取  095
4. 3　 函数拟合  097
4. 4　 目标函数优化求解  106