搜索
《计算机辅助设计技术基础》读书报告学院：机电工程学院班级：机自091姓名：学号：任课教师：日期：2012年月日成绩：目录1.试述CAD的发展历程、发展现状和发展趋势2.举例说明数据库的应用实例3.列出你所了解的CAD和CAE的应用软件，并说明各软件的基本功能极其特点4.说明矩形法、梯形法及辛普森数值积分的基本思想5.写出二分法方程求根的程序流程图6.写出三维空间平移、旋转（绕X轴）、镜像（以原点）比例变换矩阵，并证明其变换功能7.说明如何实现CAD/CAPP/CAM的集成8.参考文献1.试述CAD的发展历程、发展现状和发展趋势1.1CAD的发展历程计算机辅助设计（CADComputerAidedDesign）是计算机技术在应用方面的一大分支，其作用是帮助设计人员进行工程设计或产品设计。CAD技术的发展和形成至今有50多年的历史了，自20世纪50年代在美国诞生了第一台计算机绘图系统，开始出现具有简单绘图输出功能的被动式的计算机辅助设计技术，即CAD技术。到目前，CAD的发展经历了四次技术革命。第一次CAD技术革命──曲面造型系统，随着计算机的发展，当三维曲面造型系统出现时，标志着计算机辅助设计技术从单纯模仿工程图纸的三视图模式中解放出来，首次实现以计算机完整描述产品零件的主要信息的方式。第二次CAD技术革命──实体造型技术，由于实体造型技术能够精确表达零件的全部属性，在理论上有助于CAD的模型表达，给设计带来了惊人的方便性。它代表着未来CAD技术的发展方向。第三次CAD技术革命─—参数化技术，在实体造型技术逐渐普及时，CAD技术的研究又有了重大进展。第四次CAD技术革命──变量化技术，由于计算机技术的不断成熟，使得现在的CAD技术和系统都具有良好的开放性。图形接口、图形功能日趋标准化。综合应用多媒体技术和人工智能、专家系统等技术大大提高了自动化设计的程度，出现了智能CAD新学科。综合四次革命的发展历程，我们可以看出CAD发展的具体情况。(1)准备和诞生时期；(2)蓬勃发展和进入应用时期，20世纪60年代中期出现了商品化的CAD设备，CAD技术开始进入了发展和应用阶段；(3)广泛应用时期，20世纪70年代推出了以小型机为平台的CAD系统。同时，图形软件和CAD应用支撑软件也不断充实提高。图形设备相继推出和完善；(4)突飞猛进时期，由于大规模和超大规模集成电路、工作站等的出现使CAD系统的性能大大提高了一步。与此同时，图形软件更趋成熟，科学计算可视化等方面都已进入实用阶段。(5)日趋成熟的时期，这一时期的发展主要体现在以下几个方面：CAD标准化体系进一步完善；系统智能化成为又一个技术热点。1.2CAD的发展现状计算机技术的发展使得计算机在设计活动中得到更有技巧的应用。如今，CAD已经不仅仅用于绘图和显示，它开始进入设计者的专业知识中更“智能”的部分。CAD技术在工程设计中有着很广泛的应用，对于建筑设计这一领域，有着包括方案设计、三维造型、建筑渲染图设计、平面布景、建筑构造设计、小区规划、日照分析、室内装潢等各类应用软件。对于结构设计，计算机辅助设计软件可以做到包括有限元分析、结构平面设计、结构计算和分析、高层结构分析、地基及基础设计、钢结构设计与加工等方面。此外计算机辅助设计软件还能应用于包括水、电、暖以及及管道等各种设备设计。在城市规划、城市交通设计，市政管线设计，交通工程设计，水利工程设计以及其他工程设计和管理等方面，计算机辅助设计软件也有着很广泛的应用。1.3CAD的发展趋势CAD技术作为成熟的普及技术已在企业中广泛应用，并已成为企业的现实生产力。围绕企业创新设计能力的提高和网络计算环境的普及，CAD技术的发展趋势主要围绕在标准化、开放式、集成化、智能化四方面。1．标准化：除了CAD支撑软件逐步实现ISO标准和工业标准外，面向应用的标准构件（零部件库）、标准化方法也已成为CAD系统中的必备内容，且向着合理化工程设计的应用方向发展。2．开放性：CAD系统目前广泛建立在开放式操作系统窗口95／98／NT和UNIX平台上，在JavaLINUX平台上也有CAD产品，此外CAD系统都为最终用户提供二次开发环境，甚至这类环境可开发其内核源码，使用户可定制自已的CAD系统。3．集成化：集成化是很多系统的发展方向，CAD系统也不例外，目前CAD的发展方向可以用一下内容表示：CAD+CAM=CAD/CAM；CAD/CAM+CAPP+CAT+PDM=CAE，CAD系统的集成化推动企业信息化进程。4．智能化：设计是一个含有高度智能的人类创造性活动领域，智能CAD是CAD发展的必然方向。智能CAD不仅仅是简单地将现有的智能技术与CAD技术相结合，更要深入研究人类设计的思维模型，并用信息技术来表达和模拟它。2举例说明数据库的应用实例实例一:实例二：3列出你所了解的CAD和CAE的应用软件，并说明各软件的基本功能极其特点CAD和CAE软件种类繁多，功能齐全，应用广泛，我了解的CAD软件有AutoCAD和SolidEdge。AutoCAD是美国Autodesk公司开发的一个交互式绘图软件，是用于二维及三维设计、绘图的系统工具，用户可以使用它来创建、浏览、管理、打印、输出、共享及准确复用富含信息的设计图形。AutoCAD软件有如下基本功能：(1)绘制图形；(2)编辑图形；(3)图形标注；(4)精确绘图；(5)图形输出。现粗略介绍AutoCAD这款软件，打开软件后，界面显示包括：(1)标题栏；(2)菜单栏：菜单是调用命令的一种方式。(3)工具栏：工具栏是调用命令的另一种方式，通过工具栏可以直观、快捷的访问一些常用的命令;(4)状态栏;(5)绘图窗口：绘图窗口是AutoCAD中显示、绘制图形的主要场所;(6)命令行：命令行提供了调用命令的第三种方式，即用键盘直接输入命令;(7)工具选项板。AutoCAD软件的特点：(1)具有完善的图形绘制功能；(2)有强大的图形编辑功能；(3)可以采用多种方式进行二次开发或用户定制；(4)可以进行多种图形格式的转换，具有较强的数据交换能力；(5)支持多种硬件设备；(6)支持多种操作平台；(7)具有通用性、易用性，适用于各类用户。CAE:指工程设计中的计算机辅助工程CAE(ComputerAidedEngineering)，指用计算机辅助求解分析复杂工程和产品的结构力学性能，以及优化结构性能等。而CAE软件可作静态结构分析，动态分析；研究线性、非线性问题；分析结构（固体）、流体、电磁等。前后处理是近十多年发展最快的CAE软件成分，它们是CAE软件满足用户需求，使通用软件专业化、属地化，并实现CAD、CAM、CAPP、PDM等软件无缝集成的关键性软件成分。它们是通过增设CAD软件，例如Pro/Engineer，UG，Solidedge，CATIA，MDT等软件的接口数据模块，实现了CAD/CAE的有效集成。其中我最熟悉的是SolidEdge软件。4.说明矩形法、梯形法及辛普森数值积分的基本思想。答：答：矩形法是一种计算定积分近似值的方法，其思想是求若干个矩形的面积之和，这些矩形的高由函数值来决定。将积分区间(a,b)划分为n个长度相等的子区间，每个子区间的长度为Δx=(b−a)/n。这些矩形左上角、右上角或顶边中点在被积函数图像上。这样，这些矩形的面积之和就约等于定积分的近似值。有：其中i'可以是以下三个值i−1，i，i−1/2之一，由函数图像上的点为矩形的左上角、右上角或顶边中点来决定。当n逐渐扩大时，此近似值更加准确。矩形法的计算本质上是与黎曼积分的定义相吻合的。上述的i'无论取哪个值，最终和式的值都将趋近于定积分的值。i'=i−1v:shapes=_x0000_i1027i'=i−1/2i'=i（二）.下面我用一个例子来说明梯形法及辛普森数值积分的基本思想：一，通过求定积分的程序设计，使学生理解和掌握C++语言的函数、函数指针等设计方法，培养学生综合利用C++语言解决数学计算问题，使学生将所学知识转化为分析和设计简单实际问题的能力，并学会查资料和工具书,进行创新设计。提高学生建立程序文档、归纳总结的能力。进一步巩固和灵活运用先修课程《计算机文化基础》有关文字处理、图表分析、数据归整、应用软件之间图表、数据共享等信息技术处理的综合能力。二，要求用模块化设计和C++的思想来完成程序的设计；要求用函数分别编写梯形法和辛普生法求定积分的程序，分别存到不同的.CPP文件中；在VC++6.0环境中，学会调试程序的方法，及时查究错误，独立调试完成。程序调试通过后，完成程序文档的整理,加必要的注释。三，设计方法和基本原理。课题功能描述本题目的功能是对梯形法和辛普森法，在不同区间数下计算所得的定积分的值，进行精度比较。问题详细描述。数值积分求一个函数f(x)在[a,b]上的定积分∫baf(x)dx,其几何意义是求f(x)曲线和直线x=a,y=0,x=b所围成的曲边梯形面积。为了近似求出此面积，可将[a,b]区间分成若各个小区间，每个区间的宽度为(b-a)/n,n为区间个数。近似求出每个小的曲边梯形面积，然后将n个小面积加起来，就近似的到总的面积。既定积分的近似值，当n愈大（即区间分的愈小），近似程度愈高。数值积分常用的算法有：1）梯形法用小梯形代替小曲边梯形，几何意义如图所示。第一个小梯形的面积为：第i个小梯形的面积为：其中：2）辛普生（Sinpson）法在小区间范围内，用一条抛物线代替该区间的f(x)。将(a,b)区间分成2n个小区间，则辛普生法求定积分的公式为：其中：（2）要求分别采用梯形法和辛普生法分别计算f1(x)和f2(x)的定积分。2、问题的解决方案：(1)编写一个梯形法求定积分的通用函数integralt(),其函数原型为：doubleintegralt(doublea,doubleb,double(*f)(double));函数的形参a,b,f分别为定积分的下限、上限和函数名,其中f为函数指针。(2)编写一个辛普生法求定积分的通用函数integrals(),其函数原型为：doubleintegrals(doublea,doubleb,double(*f)(double));函数的形参a,b,f分别为定积分的下限、上限和函数名,其中f为函数指针。(3)对所求的被积分表达式分别编写函数f1和f2：f1(x)=1+x2f2(x)=1+x+x2+x3(4)在主函数中输入a,b（0，1）的值，先调用梯形法求积分的integralt()函数,分别计算f1和f2的定积分，并输出计算结果。再输入a,b(0,1)的值，调用辛普生法求积分的integrals()函数，分别计算f1和f2的定积分，并输出计算结果。再次输入a,b（0，2）的值，再分别调用梯形法和辛普生法分别计算f1和f2的定积分，并输出计算结果。(5)要求在n相同的情况下，对同一个被积函数同区间采用梯形法和辛普生法的积分结果的精度进行分析，主要观察随着n值的增加，积分结果的有效数字位数有何变化，两种方法与精确值的误差。要求n值，分别取2，10，100，1000，5000，20000，50000进行观察。四、主要技术问题的描述：1、函数指针一个函数在编译时被分配一个入口地址，可以将该地址赋给一个指针变量，这样，这个指针变量持有函数的入口地址，它就指向了该函数，称这种指针为指向函数的指针，简称函数指针。2、函数指针定义的一般形式：数据类型（*指针变量）（形式参数）；例：int(*pf)(inta,intb);3、调用的形式举例：doubleintegral(doublea,doubleb,intn,double(*f)(double)){ff1=(*f)(a);5、写出二分法方程求根的程序流程图。答：6.写出三维空间平移、旋转（绕X轴）、镜像（以原点）比例变换矩阵，并证明其变换功能。答：绕y轴旋转绕x轴旋转7说明如何实现CAD/CAPP/CAM的集成答：CAD集成的问题就显得日益迫切。目前，CAD/CAPP集成方法主要有以下几种：(1)基于标准中间文件的系统集成。基于中