CADCAECAM知識(shí)點(diǎn)

1、1. CAD是一種用機(jī)算機(jī)碩、軟件系統(tǒng)輔助人們對(duì)產(chǎn)品或工程進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法與 技術(shù)，包括設(shè)計(jì)、繪圖、工程分析與文檔處理等活動(dòng)。2. CAD主要涉及以下技術(shù)：1）圖形處理技術(shù)2）工程分析技術(shù)3）數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù) 交換技術(shù)4）文檔處理技術(shù)5）界面開(kāi)發(fā)技術(shù)6）基于Web的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)CAD發(fā)展 過(guò)程：2D繪圖系統(tǒng)三視圖算法一貝塞爾算法應(yīng)用3D曲面造型系統(tǒng)一實(shí)體造型技術(shù) 特征參數(shù)化技術(shù)參數(shù)化實(shí)體技術(shù)一變量化設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)化技術(shù)在設(shè)計(jì)全過(guò)程中，將形狀和尺寸聯(lián)合起來(lái)一并考慮，通過(guò)尺寸約束來(lái) 實(shí)現(xiàn)對(duì)幾何形狀的控制；變量化技術(shù)將形狀約束和尺寸約束分開(kāi)處理。參數(shù)化技術(shù)在非全約束時(shí)，造型系統(tǒng)不許可執(zhí)行后續(xù)操作；變量化技

2、術(shù)由于可適 應(yīng)各種約束狀況，操作者可以先決定所感興趣的形狀，然后再給一些必要的尺寸， 尺寸是否注全并不影響后續(xù)操作3. CAD的主要目標(biāo)：減少人的工作量/錯(cuò)誤；縮短設(shè)計(jì)時(shí)間；給不同的團(tuán)隊(duì)之間提供交流工具3. CAD的特點(diǎn)：結(jié)合了電子計(jì)算機(jī)精確的繪圖與數(shù)學(xué)處理能力；設(shè)計(jì)自動(dòng)化及 分析、動(dòng)畫、仿真、計(jì)劃、制造的集成；優(yōu)化4. CAD系統(tǒng)共同采用的工具：顯示幾何形狀一計(jì)算機(jī)繪圖（2D） 幾何造型（3D） 交互繪圖編程一不同的平臺(tái)編程一圖形用戶界面管理及存儲(chǔ)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)生成可行的設(shè)計(jì)（自動(dòng)的）一知識(shí)推理一基于知識(shí)的系統(tǒng)一模糊邏輯一人工神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)評(píng)估替代設(shè)計(jì)方案和尋找最優(yōu)解一數(shù)值優(yōu)

3、化一有限元一成本建模及分析5. 數(shù)據(jù)（data）是：用于描述客觀事物的信息，包括數(shù)值、字符或其他各種符號(hào)， 它們可以輸人到計(jì)算機(jī)，并由計(jì)算機(jī)程序加以識(shí)別和處理。6. 數(shù)據(jù)元素（data element）是數(shù)據(jù)中抽象的基本單元，它可由一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù) 項(xiàng)（data item）組成。7. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)。8. 數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)它是 描述數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系，常見(jiàn)的數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)有線t 表、9. 數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)稱為數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu).是描述數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)上的表 示方法及相互關(guān)系。常見(jiàn)的數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)有順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)。10. 線性表的物理結(jié)構(gòu)有 順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)

4、構(gòu)兩種。11線性表的順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)具有如下特點(diǎn)：1）有序性；2）均勻性；3）存儲(chǔ)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，便于隨機(jī)件取，但 刪除和擠入操作較費(fèi)時(shí)，存儲(chǔ)空目的利用率不高，外表的容量在程序運(yùn)行期間也 難以擴(kuò)充；所以順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)一般適用于表不大且插入、刪除操作不頻繁的情 況12. 棧和隊(duì)列是兩種重要的線性結(jié)構(gòu)，是操作受限制的線性表。棧的操作是按后講先出簡(jiǎn)稱LIFO隊(duì)列又稱為先進(jìn)先出的線性表13. 對(duì)于按列順序存放的數(shù)組，其數(shù)組元素地址的計(jì)算公式，對(duì)二維數(shù)組為：L（a ij ）= L（an ）+ m（j - 1 ）1 +（i 1 ）1式中，J（all）為二維數(shù)組第一列第一個(gè)元素的存儲(chǔ)地址，m為二維數(shù)組的行

5、數(shù)；1為每個(gè)數(shù)組元素所需要的存儲(chǔ)單元數(shù)（長(zhǎng)度）。對(duì)于三維數(shù)組為式中，n為三維數(shù)組的列數(shù)；k為三維數(shù)組的層數(shù)；其他符號(hào)的含義同上述二維數(shù)組。對(duì)于按行順序存放的數(shù)組，其數(shù)組元素地址的計(jì)算公式同理14. 下面介紹幾種常用的查找方法：線性查找，折半查找，分塊查找15. 按排序時(shí)存放數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器不同， 可將排序方法分為兩大類：內(nèi)部排序和外 部排序。內(nèi)部排序是指待排序數(shù)據(jù)完全存放在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中進(jìn)行的排序。外部排序 是指待排序數(shù)據(jù)量很大，以致內(nèi)存一次不能容納全部數(shù)據(jù)，在排序過(guò)程中尚需對(duì) 外存儲(chǔ)器進(jìn)行訪問(wèn)的排序過(guò)程。16. 下面僅對(duì)最常用的內(nèi)部排序方法進(jìn)行討論：選擇排序，冒泡排序17. DBMS的特點(diǎn)是：1）

6、具有面向全部數(shù)據(jù)的復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；2）數(shù)據(jù)冗余度小，易擴(kuò)充；3）程序與數(shù)據(jù)獨(dú)立；4）統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理功能，保證數(shù)據(jù)的完整性、安全性、數(shù)據(jù)共享時(shí)有并發(fā)控 制功能。18根據(jù)表示數(shù)據(jù)之間聯(lián)系的不同方式，有三種基本的數(shù)據(jù)模型，即層次模型、網(wǎng)狀 模型和關(guān)系模型。19DBMS的基本功能：1）數(shù)據(jù)庫(kù)定義功能，2）數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能，3）數(shù)據(jù)庫(kù)建 立和維護(hù)功能，4）通信功能20. ； DXF, IGES, PDES, STEP21在CAD系統(tǒng)中在幾何建模和不同任務(wù)采用了 4種坐標(biāo)系：模型（或世界、數(shù)據(jù)庫(kù)） 坐標(biāo)系（MCS）,工作坐標(biāo)系（WCS）,屏幕坐標(biāo)系（SCS）,觀察坐標(biāo)系（VCS）22.目前CAD系統(tǒng)所用的幾

7、何建模方式有幾種？各是什么？其各有什么特 點(diǎn)？共有3種幾何建模方式。分別為 線框律模、表面肆模和實(shí)體建模o 1）線框建模：線框模型是由點(diǎn)、線、弧、圓、錐線和曲線所組成。它并不表達(dá)為實(shí)體模型，而 是通過(guò)描述實(shí)體邊界上的點(diǎn)、線等來(lái)表達(dá)一個(gè)物體。其不包含有實(shí)體概念，在結(jié) 構(gòu)中不需要拓?fù)鋽?shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不需要占用計(jì)算機(jī)大量工作時(shí)間和記憶、很容易上手、不需要 初學(xué)者大量訓(xùn)練、是表面建模的基礎(chǔ)。缺點(diǎn)：隨著實(shí)體越復(fù)雜，其建模時(shí)間越長(zhǎng)、不需要幾何和拓?fù)鋽?shù)據(jù)、在計(jì)算實(shí)體 體積、質(zhì)量、產(chǎn)生數(shù)控路徑、截面和干涉等方面有條件限制。2）表面建模：模型由物體的表面所組成。表面模型中含有物體的拓?fù)湫畔?。?yōu)點(diǎn)：表達(dá)比較

8、明確、提供了線面消隱運(yùn)算法則、支持消隱、能夠計(jì)算物體的體 積和質(zhì)量，可以進(jìn)行有限元分析，能夠產(chǎn)生數(shù)控路徑，橫截面和干涉檢查。缺點(diǎn)：用戶需要大量訓(xùn)練并要求一定的數(shù)學(xué)功底、占用CPU更多的工作時(shí)間和記 憶、表達(dá)不是很完美，沒(méi)有幾何信息，難于建模。3）實(shí)體建模：模型由物體的實(shí)體所組成。包含有幾何和拓?fù)湫畔ⅰＦ浣r(shí)間較少而大大縮短 了設(shè)計(jì)時(shí)間。能夠很形象直觀地表達(dá)出模型，界面很友好，有潛在的自動(dòng)綜合功 能。CSG：使用了歐拉算子、模型數(shù)簡(jiǎn)單故不需要很大的存儲(chǔ)能力、以半空間概念為 基礎(chǔ)、不能建立復(fù)雜模型（但現(xiàn)在高端CAD產(chǎn)品能夠做到）、CSG模型轉(zhuǎn)換為線 框模型比B-rep轉(zhuǎn)換為線框模型更為容易。23

9、.述用Pro/e或類似3D軟件在一個(gè)直徑為22mm的圓柱面上鉆二個(gè)垂直圓柱外 表面，深度為3.5mm的孔，二孔之間的夾角為72度，控與圓柱的端面距離為12mm1）打開(kāi)Pro/e軟件，輸入“零件名稱”,如不采用缺省，則取消缺省選項(xiàng)， 并選擇solid類型，設(shè)置尺寸為mm單位制；2）點(diǎn)擊右邊控制面板的“拉 伸”按鈕，選擇top平面為基準(zhǔn)面，在原點(diǎn)處畫直徑為22mm的圓。完成草繪；3 ）在拉伸長(zhǎng)度的文本框中輸入 50 （假設(shè)圓柱長(zhǎng)度為50mm）,并確認(rèn)；此時(shí) 建成直徑為22mm,長(zhǎng)度為50mm的圓柱；4）以right平面為參考面，向其法線方向平移 11mm,新建一個(gè)平面Ml；5）在右邊控制面板中選擇

10、“拉伸按鈕”，選擇“切除”選項(xiàng)。然后選擇Ml為基準(zhǔn)面，進(jìn)入草繪模式；6）使朋 按鈕，其功能是選中的線作為下步畫點(diǎn)或線的參照。此時(shí)選中 在第二步中建立的基圓的外圓線，然后以該線為基準(zhǔn)，向?qū)嶓w方向畫一條 與其向平行的直線且二者間距為12mmo以該線中點(diǎn)為圓心，以2.5mm為 半徑畫圓，刪除直線，完成草繪；7） 在“拉伸”長(zhǎng)度文本框中輸入3.5 ,方向朝向?qū)嶓w，并確認(rèn)；8）點(diǎn)擊控制面板中的“陣列”按鈕，選擇上步建好的拉伸切除特征，對(duì)其 進(jìn)行陣列。使其在圓周方向上（第6步中的圓心所在的與top面平行的平 面）陣列一個(gè)且二者夾角為72° ,完成陣列；9）保存退出。24三維實(shí)體CAD軟件PROE

11、的核心技術(shù)主要是：SoHd Modeling , Feature Based, Parametric , Parent / Child Relationships, Associative , Model Centric25簡(jiǎn)述CAD技術(shù)開(kāi)始形成的技術(shù)條件26.什么是IGES標(biāo)準(zhǔn)？它有什么作用？IGES：為了不同的CAD系統(tǒng)交換產(chǎn)品信息，是一種基本圖形的交換規(guī)范作用：建立一個(gè)信息結(jié)構(gòu)用來(lái)定義數(shù)據(jù)的數(shù)字化規(guī)范，以用于產(chǎn)品通信和不 同系統(tǒng)的產(chǎn)品交換27.什么是優(yōu)化？處理優(yōu)化問(wèn)題的主要步驟是什么？ 在某些條件下，使產(chǎn)品或工程設(shè)計(jì)中的預(yù)定指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。 用最優(yōu)化方法解決實(shí)際問(wèn)題，一般可經(jīng)過(guò)下列步驟：

12、提出最優(yōu)化問(wèn)題，收集有關(guān)數(shù)據(jù)和資料； 建立最優(yōu)化問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型，確定變量，列出目標(biāo)函數(shù)和約束條件； 分析模型，選擇合適的最優(yōu)化方法； 求解，一般通過(guò)編制程序，用計(jì)算機(jī)求最優(yōu)解； 最優(yōu)解的檢驗(yàn)和實(shí)施。上述5個(gè)步驟中的工作相互支持和相互制約，在實(shí)踐 中常常是反復(fù)交叉進(jìn)行。28在PROE的裝配中提供了 6中約束。請(qǐng)任意列舉三種： 匹配，對(duì)齊，插入1.形函數(shù)的功能是什么？他們是否與插值函數(shù)相同？請(qǐng)解釋。（i（r）答：形函數(shù)只是和單元形狀、節(jié)點(diǎn)配置及插值方式有關(guān)，與節(jié)點(diǎn)的未知位移 等無(wú)關(guān)。在有限元中起重要作用：1）與位移插值函數(shù)具有同樣類型，都有x,y的線性函數(shù)，它可以確實(shí)反映單位的 位移狀態(tài)；2）可以

13、表示單元內(nèi)任一點(diǎn)的坐標(biāo)；3）形函數(shù)中的插值基函數(shù)系在其區(qū)域內(nèi)具有所期望的光滑性，保證了在應(yīng)力 應(yīng)變求解時(shí)在單元邊界處有一定的連續(xù)度，同時(shí)又離散化單元；4）能夠真實(shí)反映單元場(chǎng)函數(shù)的常值（剛性移動(dòng)），即形函數(shù)關(guān)系式中含有常數(shù)項(xiàng)。5）形函數(shù)的基函數(shù)系構(gòu)成的有限元子空間，一致逼近變分問(wèn)題的泛函能量空間， 保證計(jì)算結(jié)構(gòu)收斂。插值函數(shù)是表示單元內(nèi)某種特性的函數(shù)，如位移插值函數(shù)、位置插值函數(shù)等。 在有限元方法中，核心是采用單元函數(shù)插值。單元形狀與節(jié)點(diǎn)一旦確定，插值函 數(shù)也就隨之確定。因此，選擇單元形狀與節(jié)點(diǎn)是有限元方法的關(guān)鍵之一。與單元插 值相關(guān)的因素有：a單元性質(zhì)；b.單元節(jié)點(diǎn)及分布（由節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)決定）；c

14、節(jié)點(diǎn) 自由度。這三者決定了插值函數(shù)的形式。只有滿足了這三者要求的插值函數(shù)才能稱 之為形函數(shù)。所以形函數(shù)與插值函數(shù)的區(qū)別就在于插值函數(shù)是否滿足上面三 個(gè)條件的要求。只有使得形函數(shù)同時(shí)具有3）、4）、5）功能的插值函數(shù)才能是形 函數(shù)。6. 什么是等參元？我們?yōu)槭裁床捎盟?答：?jiǎn)卧獙⑺牟逯岛瘮?shù)形式與坐標(biāo)變換的形式統(tǒng)一起來(lái)，這就是等參數(shù)單元， 簡(jiǎn)稱等參元。有些單元和插值函數(shù)多是采用直邊的單元，而且要求單元盡可能地規(guī)則，如 三角形、矩形等。但在實(shí)際問(wèn)題中區(qū)域不可能都是規(guī)則的，因此要求單元最好也可 以是曲邊的，這就需要更高精度的單元。這樣單元就比較復(fù)雜，計(jì)算單元插值也 就比較麻煩。如果能將單元轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的單元，則各種計(jì)算就可以標(biāo)準(zhǔn)化。另 外，在形函數(shù)中已經(jīng)采用了局部坐標(biāo)來(lái)表示，在局部坐標(biāo)和整體坐標(biāo)之間就存在坐 標(biāo)變換的問(wèn)題。因此，我們就需要采用等參元將插值函數(shù)和坐標(biāo)變換形式相統(tǒng)一。 因此不管各個(gè)積分形式的矩陣表示的被積函數(shù)如何復(fù)雜，仍然