本项目的主要目标是提出复杂工程产品设计中CAD/CAE一体化高效计算方法，通过研究高效高精度的离散模型统一表示方法、新型单元理论和方法、基于GPU的并行计算方法、基于重分析的优化计算方法等科学问题，有效解决了产品设计和性能优化过程中计算精度和计算效率的难题，开发了多个并行计算和优化设计软件，最终形成了一个具有创新和实用价值的模拟仿真和优化设计平台。项目组共发表论文98篇，其中SCI收录论文75篇，获得了7项具有自主知识产权的软件著作权，以及授权发明专利7项。参与项目的研究生中，目前已经毕业博士生15名，硕士生18名。完成了计划书中约定的各项研究目标。本项目的理论研究成果可以提高我国高性能并行计算的总体研究水平，而且为开发我国自主的CAE分析软件，打破国外 CAE 技术的垄断提供新的理论和方法支持。相关成果在上汽通用五菱、东风柳汽等国内汽车企业得到初步应用，应用车型包括轿车、微车、轻卡、SUV、MPV等，大幅度缩短了相关产品的开发周期，提高了产品质量和市场竞争力，取得了较大的经济效益。 2100433B

面向汽车、轨道交通、航空航天等重大工程中对大型复杂薄壳结构设计的迫切需求，提出薄壳结构动态非线性高效计算理论与方法，解决大型复杂薄壳结构碰撞毁伤等强非线性问题的CAD/CAE统一模型表示、基于自适应细分的复杂大变形单元构造、基于GPU集群的高效计算以及优化迭代中的快速重分析方法等科学问题，从模型建立、单元构造、迭代计算等方面丰富高效计算理论，从使用效率、计算效率、迭代效率三个层次保证项目方法的高效性和配套性。在此基础上，形成新的高效计算理论体系和原型系统，开发一个集成度高、可靠性好、在基础理论与体系结构有创新的高效计算平台，并在至少两款自主品牌汽车设计中得到验证与应用。通过本项目的实施，不仅提高我国高效计算的总体研究水平，而且为开发我国自主的具有国际竞争力的CAE系统并打破国外CAE技术的垄断提供新的理论和方法支持，为汽车、轨道交通、航空航天等重大工程中的产品设计提供高效可靠的计算技术支撑

第1章 绪论

1.1 CAD/CAE基本概念

1.2 铸造CAD/CAE技术

1.3 铸造CAD/CAE技术发展趋势

习题

第2章 铸造CAD技术基础

2.1 概述

2.2 CAD系统的组成与分类

2.2.1 CAD系统的组成

2.2.2 CAD系统的分类

2.3 CAD系统的三维造型技术

2.3.1 线框造型

2.3.2 曲面造型

2.3.3 实体造型

2.3.4 特征造型

2.3.5 参数化技术

2.3.6 变量化技术

2.4 CAD系统的数据信息交换

2.4.1 产品数据交换接口

2.4.2 初始图形交换规范——IGES

2.4.3 产品模型数据交换规范——STEP

2.4.4 数据交换格式——STL

2.5 铸造工艺CAD系统

2.5.1 铸造工艺设计的基本过程

2.5.2 铸造工艺CAD系统的组成

2.5.3 铸造工艺CAD系统的研究现状

2.5.4 铸造工艺CAD的发展趋势

习题

第3章 二维铸造工艺CAD系统

3.1 概述

3.2 AutoCAD 2009介绍

3.2.1 AutoCAD 2009简介

3.2.2 AutoCAD 2009绘图预备知识

3.2.3 AutoCAD 2009绘图基础

3.2.4 AutoCAD 2009基本绘图设置

3.3 二维铸造工艺CAD系统的开发技术

3.3.1 基于AutoCAD的二次开发技术

3.3.2 二维铸造工艺CAD系统开发工具的选用

3.4 基于AutoCAD的二维铸造工艺CAD系统

3.4.1 二维华铸CAD系统介绍

3.4.2 华铸CAD二维铸钢系统

3.4.3 华铸CAD二维球铁系统

习题

第4章 三维铸造工艺CAD系统

4.1 概述

4.2 UG介绍

4.2.1 Siemens PLM Software简介

4.2.2 UG界面

4.2.3 UG的主要特点和功能模块

4.2.4 UG绘图实例

4.3 三维铸造工艺CAD系统的开发技术

4.3.1 基于UG的二次开发技术

4.3.2 三维铸造工艺CAD系统开发工具UG/Open

4.3.3 UG二次开发工具之间的关系

4.4 基于UG的三维铸造工艺CAD系统

4.4.1 三维铸造工艺CAD系统简介

4.4.2 铸钢件三维铸造工艺CAD

4.4.3 球铁件三维铸造工艺CAD

4.4.4 三维压铸模CAD

习题

第5章 其他通用CAD系统介绍

5.1 概述

5.2 SolidWorks介绍

5.2.1 SolidWorks 2008的特点

5.2.2 SolidWorks 2008的基本操作

5.2.3 SolidWorks 2008应用实例

5.3 Pro/Engineer介绍

5.3.1 Pro/Engineer概况与特点

5.3.2 Pro/Engineer Wildfire 5.0的基本操作

5.3.3 Pro/Engineer应用实例

习题

第6章 铸造CAE技术基础

6.1 概述

6.1.1 研究目的与内容

6.1.2 数值分析方法

6.2 有限差分法基础

6.2.1 差分原理及逼近误差

6.2.2 差分方程、截断误差和相容性

6.2.3 收敛性与稳定性

6.2.4 Lax等价定理

6.3 有限元法基础

6.3.1 有限元法概述

6.3.2 有限元解题的基本过程

6.4 铸造CAE软件组成

6.4.1 前处理模块

6.4.2 计算分析模块

6.4.3 后处理模块

习题

第7章 铸造凝固过程CAE技术

7.1 铸造凝固过程的数学模型与数值求解

7.1.1 传热的基本方式

7.1.2 传热分析的常用数值方法

7.1.3 数学模型

7.1.4 基于有限差分方法的离散

7.1.5 初始条件与边界条件

7.1.6 潜热处理

7.1.7 温度场数值模拟流程图

7.2 铸造凝固过程CAE软件

7.2.1 概述

7.2.2 凝固过程模拟分析软件操作步骤

7.2.3 前处理网格剖分

7.2.4 计算分析

7.2.5 后处理数据可视化

7.3 铸造凝固过程CAE技术应用实例

7.3.1 砂型铸钢件应用实例

7.3.2 熔模铸钢件应用实例

7.3.3 球铁件应用实例

7.3.4 灰铁件应用实例

7.3.5 铜合金铸件应用实例

7.3.6 铝合金重力铸件应用实例

7.3.7 铝合金低压铸件应用实例

7.3.8 压铸件应用实例

习题

第8章 铸造充型过程CAE技术

8.1 铸造充型过程的数学模型与数值求解

8.1.1 流体的基本概念

8.1.2 流动分析的主要方法

8.1.3 数学模型

8.1.4 数学模型的离散

8.1.5 SOLA-VOF方法

8.1.6 流动与传热耦合计算

8.1.7 流动场计算分析的流程

8.2 铸造充型过程CAE软件

8.2.1 充型过程模拟分析软件操作步骤

8.2.2 前处理网格剖分

8.2.3 计算分析

8.2.4 后处理数据可视化

8.3 铸造充型过程CAE技术应用实例

8.3.1 铸钢件应用实例

8.3.2 球铁件应用实例

8.3.3 灰铸应用实例

8.3.4 铜合金铸件应用实例

8.3.5 铝合金重力铸件应用实例

8.3.6 低压铸件应用实例

8.3.7 压铸件应用实例

习题

第9章 铸造过程中的其他CAE技术

9.1 铸造应力场数值模拟

9.1.1 铸造应力CAE概述

9.1.2 弹塑性理论基础

9.1.3 铸造应力场特性及数值求解过程

9.1.4 铸造应力场CAE实例

9.2 铸造微观组织模拟

9.2.1 概述

9.2.2 铸造凝固过程的微观组织模拟

9.2.3 铸造组织模拟实例

习题

参考文献2100433B

《模具CAD/CAE/CAM》主要介绍模具的数字化设计制造及相关知识，包括模具CAD/CAE/CAM基础知识、模具CAD、模具CAE、模具CAM及模具CAD/CAE/CAM一体化。对于模具CAD/CAE/CAM，选择典型的工艺和模具，通过丰富的实例和详尽的步骤说明对其进行深入浅出的讲解，具有很强的实用性和可操作性。《模具CAD/CAE/CAM》为模具CAD/CAE/CAM的工程人员提供了一个学习途径，也可以作为大专院校“模具CAD/CAE/CAM”专业的培训教材。

识别装配CAD模型全局对称性，能大幅降低装配模型CAE分析的运算规模。装配模型通常结构复杂且数据量大，对称性识别十分困难。装配模型全局对称性的快速识别对提高CAE分析效率意义重大。. 本项目首先研究零件CAD模型的对称性快速识别方法，以此为基础，主要研究面向CAE分析的装配CAD模型全局对称性识别方法，研究内容包括几何级、特征级、静态级、动态级CAD模型的对称性识别。不同于以往以点、边、面为基本信息单元，本项目以特征、零件等宏观信息单元为基本识别单元，基于层次递进分而治之的思想，通过先识别后验证，逐步识别CAD模型的全局对称性。提出B-Rep模型、特征模型、静态装配模型及动态装配模型的对称性识别方法。这些方法不仅利用模型的几何信息，更是充分利用特征、装配关系、运动副等工程信息，通过建立对称关联规则、几何推理等方法，有效降低装配模型对称性识别运算规模，从而提高其对称性识别效率。