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机械CADCAM基础习题解答--第1页

华中科技大学出版社习题解答

1、简述CAD/CAM集成的基本概念。

答：集成是指将基于信息技术的资源及应用聚集成一个协同工作的整体，集成包含功能交互、信息共享以

及数据通信三个方面的管理与控制。

1、定义术言“有限元”。

答：有限元法是用有限数量的单元将作为分析对象的结构连续体进行网格离散化，并通过这些单元的位移、

应变和应力的近似求解来分析结构连续体的整体位移、应变和应力的一种数值方法。

2、如何理解有限元法中的“离散”概念？

答：有限元法是基于固体流动的变分原理，以数学上平衡微分方程、几何上变形协调方程和物理上的本构

方程作为基本的理论方程，结合圣维南原理和虚位移原理作为解决问题的手段，通过求解离散单元在给定

边界条件、载荷和材料特性下所形成的线形或非线形微分方程组，从而得到结构连续体的位移、应力、应

变和内力等的结果。其描述的准确性依赖于单元细分的程度(即几何相似性)、载荷的真实性、材料力学参

数的可信度、边界条件处理的正确程度(即力学相似性)等。简言之，有限元法就是一个基于下列基本假设

上的“化整为零”的分析方法和“积零为整”的研究方法。

3、列出有限元法的5种优点。

答：连续性、均匀性、同向性、线弹性和小变形。

4、列举和简要说明有限元法的一般步骤。

答：有限元法求解问题的基本步骤为：1、问题及求解域定义；2、求解域离散化；3、确定状态变量及控制

方法；4、单元推导；5、总装求解；6、联立方程组求解和结果解释。

6、如何理解优化设计方法与传统设计方法的异同点，以及优化设计方法较传统设计方法有何优势。

答：传统设计所遵循的“原始方案→计算和校核→调整方案→再计算和校核→…”的设计流程，是以牺牲

设计效率和质量为代价的相对繁琐和耗时的设计方法，随着设计越来越系统化，设计规模越来越大型化，

该方法已经越来越不能满足设计的时效和精度要求。代之而起的优化设计方法则采用数学方法和计算机的

“自动探索”，来代替传统设计所遵循的设计流程。

17、建立系统模型的意义何在？模型建立的一般步骤是什么？

答：我们所面对的系统大多数并不具备真实试验的可行性，这时就需要按照实际系统建立出系统相关抽象

的模拟模型即系统模型并对之进行研究，然后依据这个系统模型的分析结果来推断实际系统的各种可能的

工作状况。这里为保证一定的系统模拟精度，实际系统和相应的系统模型就必须要具有一定的相似性和同

形性。

模型建立的一般步骤是：1)理解系统的功能原理并提出所建模型的目的和要求；2)分清系统的主、次

要要素及各种因果关系；3)用数学符号表示要素及各种因果关系的定义；4)其他可以定量描述的相关内容

的补充及数学描述；5)联立以上各种结构的数学关系，构成系统的数学模型；6)实验研究并就其结果判断

模型符合真实系统的程度；7)根据模型符合真实系统的程度对模型作必要的修改。

当然，数学模型的一般构造步骤也可以认为仅包括上述的第1)~5)步，而第6)和7)步，将是计算机仿真

的有关内容。

1、举例说明CAD/CAM中建模的概念及其过程。

答：当人们看到三维客观世界中的事物时，对其有个认识，将这种认识描述到计算机内部，让计算机理解，

这个过程称为建模。在CAD／CAM中，建模的步骤：首先对物体进行抽象，得到一种想象中的模型；然

后将这种想象模型以一定格式转换成符号或算法表示的形式，形成信息模型，该模型表示了物体的信息类

型和逻辑关系；最后形成计算机内部的数字化存储模型。通过这种方法定义和描述的模型，必须是完整的、

简明的、通用的和唯一的，并且能够从模型上提取设计、制造过程中需要的全部信息。因此，建模过程实

质就是一个描述、处理、存储、表达现实物体及其属性的过程。

2、什么是几何建模技术？几何建模技术为什么必须同时给出几