CAD and CAE Integration Through Scientific Visualization Techniques for Illumination Design

Engineers tend to use different software to perform tasks such as geometry modeling, database management, numerical analysis, and visualization. This may cause decrease of productivity and loss of information during the conversion process between different data file formats. This paper presents a computer aided design (CAD) and computer aided engineering (CAE) system integration using scientific visualization tools and techniques. It deals with the development of a 3D CAD add-in for lighting analysis which uses the CAD model as 3D interface for creating a lighting scheme, processing, and visualizing 2D or 3D illuminance fields. Visualization features as color and contour mapping were developed using the visualization toolkit (VTK) toolkit. The application integrates all functionalities of the 3D CAD with tools for light sources database management, pre-processing, processing, and post-processing of illuminance fields in a single environment. This approach increases productivity and eliminates the need for different software.     

拱坝三维可视化设计软件的开发与应用

在水电工程设计中,把计算机技术、图形技术、网络技术、虚拟现实技术同各专业标准规范相结合,在CAD系统提供的三维空间中利用准确的数字模型表达复杂的空间结构,解决设计、施工和管理方面遇到的困难,进行优化预演,是降低成本、提高设计质量和设计效率的必由之路．本文中介绍了作者开发的拱坝三维可视化设计建模软件的基本特点及关键技术,同时也给出了系统应用实例的部分成果．     

CAD／CAE在机械设计课程设计中的应用

为了提高学生的创新设计能力,在机械设计课程设计的各个环节合理运用CAD／CAE。在设计计算中应用计算机辅助设计计算,在设计绘图环节普遍采用AutoCAD绘图,椎荐学生先建立三维实体模型,对关键零部件进行CAE分析,最后生成二雏工程图。创建从三维到二维的设计模式,增强学生的综合运用能力,提高学生的就业技能。     

Development of 3D Female Breast Model Library for Bra Design

As the maturity of female costume concept as well as the social consuming activities, a new and higher requirement is imposed on female underwear design. Human body model is the basic of many applications on 3D garment CAD. This paper delivered a novel approach for modeling a human body which could be driven by related body dimensions to form a female breast model library based on the free form deformatioll technologies. The 3D female breast shape reserve has a strong potential of being used for bra design, bra flttins, virtual try-on and exhibition to meet ＂made-tomeasure＂ demand of the booming bra market in the world.     

大批量定制设计技术的研究

以客户为中心的大规模定制生产模式是应运现代市场的需求而诞生的21世纪制造业的主流生产模式，面向大规模定制生产的产品设计技术是实施大规模定制生产的核心，它使得大规模定制生产具有可操作性，介绍了大批量定制和大批量定制设计的内容，讨论了大批量定制的设计方法，论述了大批量定制设计的实施要求，提出了大批量定制设计的研究方向。     

数字技术在服装定制中的应用

介绍了数字技术以及服装定制生产模式，讨论数字技术对服装批量定制的推动，重点分析了三维人体测量、MTM技术和虚拟试衣可视技术以及在服装未来发展中数字技术的应用前景。     

汽轮机扭叶片的虚拟设计

工业产品传统的物理设计过程,由于前期缺乏预测能力而使产品开发程序效率低、费用高．运用产品虚拟设计的基本理论和方法,针对汽轮机中低压级的热力过程,建立了扭叶片虚拟设计的基本框架．通过热力计算程序得到扭叶片的成型规律,并从三雏造型到仿真试验进行了叶片虚拟设计的研究,将热动类专业知识、计算机仿真技术与CAD技术相结合,形成一种比传统设计过程更高效的设计方法,体现了虚拟技术在汽轮机叶片设计中的成本低、收益高、决策性好等优点．     

面向产品概念设计的虚拟三维装配建模及其仿真技术

探讨了面向概念设计的产品虚拟三维装配建模过程和三维建模方法,提出了面向概念设计阀门装配CAD设计与仿真的思想和方法。     

服装智能款式设计CAD中三维技术的应用

由智能款式设计系统出发,在款式平面图的基础上研究三维CAD技术应用的方法,并对人台参数化建模、服装的变空隙量模型以及样条曲线拟合与求交等技术进行实践,尝试非传统的服装CAD路线,实现三维款式效果的显示,为服装的款式设计提供更直观的帮助,并为由款式平面结构图到二维裁片的自动转化提供可能.     

计算机图形学的应用及研究

计算机图形学是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。计算机图形学的应用已经深入到真实感图形、科学计算可视化、虚拟现实、计算机美术与设计、计算机动画艺术、智能CAD等领域。介绍了计算机图形学的发展历史、应用和发展前景。     

面向客户的大批量定制设计方法研究

在工业设计领域中,面向客户的定制设计是为满足不同客户的个性化需求的一种设计方法,是今后大批量定制设计的主要发展方向之一。阐述了大批量定制生产中客户参与设计的方式和设计过程,从而为大批量定制的系统设计提供了一定的理论基础．同时根据客户需求对企业生产活动影响程度的不同,将各种设计方法在定制设计中的应用进行了研究分析。     

公路路线设计的一体化与可视化

针对现有的公路路线计算机辅助设计系统平、纵、横设计分离的弱点,提出并实现了一种新的公路路线设计方法:应用多视窗技术创建路线平、纵、横断面集成的路线一体化设计平台,应用ObjectARX的响应器和通知技术实现了路线平、纵、横的关联设计与交替设计.在此基础上,采用分割-归并思想建立了路线三维模型,应用视锥截取、LoD技术实现了路线三维模型的视相关简化,并开发了公路三维场景的实时动态浏览平台.最后将该平台与一体化设计系统集成,实现了路线设计的一体化与可视化.实践结果表明,该方法使常规的二维设计提升为三维可视化设计,能大幅度提高设计质量和效率.     

基于Web技术的3D CAD协同设计

介绍3D CAD网络协同设计的概念、组织，并进一步分析了利用网络进行设计信息的管理、交流。论述了通过Auto CAD 2000实施3D CAD网络协同设计的方法。     

虚拟实验室在机械设计基础教学中的应用

介绍了机械设计虚拟实验室的构成、特点和在机械设计基础课程教学中的应用。机械设计虚拟实验室开发了三维和二维虚拟实验环境,可进行11个验证性及设计性实验,具有辅助教学、进行实验、三维仿真等功能。应用实践表明,虚拟实验室可以有效的扩展课程实验的内容,拓展课内实验的时间和空间,在帮助学员加深对课堂知识的理解和培养工程实践能力、提高实验教学质量方面起到了很好的作用。     

3D Visual Plant Models in Computational Fluid Dynamics Simulation of Ambient Wind Flow around an Isolated Tree

Plants can reduce the velocity of wind and wind erosion and prevent the movement of sand.But it may be extremely difficult to measure directly the aerodynamic characteristics of the airflow near the real vegetation in field experiments on account of restriction by many objective factors.Therefore,numerous investigations have been carried out to study the efficiency of windbreaks by conducting wind tunnel experiments on simulated models or using computational fluid dynamics(CFD) simulation instead of field measurements.Plant models are simplified at some level to be used for numerical simulation in existing literatures.It is a little distortion of leaves in details if the tree canopy is regarded as a whole region which can have a certain influence on the CFD simulation.Hence,one modeling approach that combines Visual Basic for applications(VBA) and computer aided design(CAD) technology is proposed to design 3D virtual plant models.The tree models used for numerical simulation of wind flow around trees are more lifelike.In addition,this method can be applied for creating a 3D virtual vegetation library.It is also more convenient to get the diversified biological indicators by digital plants in computer.     

CAD/CAE技术在称重传感器设计中的应用

以商用梁式称重传感器为例 ,阐述了利用 CAD/CAE技术进行传感器设计的方法 .首先 ,在 Mechanical Desk Top (MDT) 3.0软件平台上 ,建立弹性体的三维实体模型 ;然后在力学分析的基础上 ,建立有限元分析模型及边界约束条件模型 ,利用有限元分析软件 ANSYS对弹性体进行计算机仿真 ,得到了弹性体的应力、应变场分布以及变形形态等信息 ,为设计和制造高精度的称重传感器提供了可靠的理论依据     

复杂产品协同设计、仿真、优化一体化平台

复杂产品制造业是国民经济和国家安全的重要基础,它的竞争将直接关系到国力的兴衰。虽然支持复杂产品设计的计算机辅助设计、计算机辅助工程、计算机辅助优化等等工具已经得到了广泛应用,而且也取得了了明显的效果,但是,设计、仿真和优化工具都是独立地支持复杂产品设计,缺乏协同设计、协同仿真和协同优化的深入应用,尤其是三者之间的协同集成。现有产品数据管理系统在文档管理、产品结构管理、变更管理、工作流程管理等方面提供了很好的支持,但是,对于复杂产品协同设计、协同仿真、协同优化及其集成的支持还不足。因此,本文针对复杂产品设计的特点,从协同集成角度出发,提出了复杂产品“协同设计、协同仿真、协同优化”一体化平台,对提升复杂产品自主研发能力、加快研发速度、提高设计质量具有重大意义。     

枫香溪会议会址认知平台设计与实现

以具有土家族建筑风格的贵州省德江县枫香溪会议会址为研究对象,对其建造技术等进行系统归纳整理。基于三维点云数据,利用3D Max、CAD、Navisworks、Unity3D等数字化手段设计开发平台,使平台具有整体认知、虚拟漫游、动态拆分、建筑剖切、建筑图纸展示、动态施工模拟等功能,在传统保护技术的基础上改善交互体验,提高对建筑的认知程度。     

陶瓷产品三维互动装饰设计定制服务平台

在个性化定制已经成为一种时尚和潮流的今天，个性化定制实现了企业品牌品质和文化的升级。大数据引领的新经济时代，如果企业能及时获取并满足不同消费者的个性化需求，便会在新经济中掌握主动权。以通过网络获取用户对陶瓷产品的个性化定制需求为例，将陶瓷产品各组成配件进行数字化处理并存储于云服务器，借助Web3D技术，实现在线自由3D组合设计陶瓷产品，同时调用云端装饰图案库资源或在线自主设计装饰图案来对陶瓷产品进行图案装饰，并且建立图案资源与器形之间关联度的数学模型，以辅助普通用户提高陶瓷产品设计作品的美感。在线交互式装饰图案设计是利用Fabric.js在Canvas元素上提供的互动对象模型来实现装饰图案的生成和编辑，图案编辑中应用卷积操作实现了图像滤镜处理变换。通过建立设计图案画布与陶瓷三维模型之间的映射关系，生成具有较强真实感的陶瓷产品三维模型虚拟展示。研究成果可用于陶瓷产品在线三维交互式定制和展示宣传，在满足消费者对陶瓷产品个性化定制需求的同时，还可以为当前陶瓷市场创造一种崭新的营销方式，从而实现销量的增长。     

基于WEB房车制动器CAD系统的设计与实现

采用B/S和C/S混合结构,将JSP,Servlet技术与商用CAD系统的二次开发技术相结合,构建了房车制动器CAD系统.系统具有支持制动器的结构参数优化、稳健设计、虚拟试验、虚拟装配等功能.给出了系统的框架结构,对组成系统的各个功能模块进行了详细介绍.运用制动器与整车性能的匹配理论,对制动器进行选型分析,给出了整车匹配模块的算法流程图;以制动效能为目标,建立了制动器优化设计数学模型,确定了制动器的主要结构参数.将基于损失模型的稳健设计方法应用于制动器的设计,将基于响应面模型的稳健设计方法应用于电磁体的设计,提高了制动器设计质量;为实现电磁体表面均匀磨损和抗旋转趋势,提出了非对称结构电磁体的优化设计方案.