CADCAM技术及应用.doc

2011年第二学习阶段CAD/CAM技术及应用试题(本试题页不上交)注意事项：1.答卷可采取打印或手写方式在A4打印纸上完成。如果手写，必须字迹工整，以便老师批阅；2.2011年12月4日18：00之前交学习中心；3.下载标准答卷模版。（一、二、三、四题为必做题，五、六题选做其中一题，在答题纸中写清题号即可）一、简要叙述产品数据管理（PDM）的基本概念、基本功能、体系结构，并分析在企业实施产品数据管理（PDM）的意义。（20分）二、简要叙述有限元分析的基本原理、主要步骤和能够完成的主要任务。（20分）三、某零件的三维图如下所示（从清晰性考虑，给出了两种三维图，尺寸自定）。(1) 分析指出该零件由哪些形状特征组成(绘简图说明)。（10分）(2) 简述用UG实现下图所示零件三维造型的步骤（分步骤进行文字说明，并配适当的简图说明）。（10分） 四、采用立式数控铣床在一长方形毛坯工件上铣削如下图所示凸模（尺寸自定），工件材料为铸铁，先使用20mm圆柱平底立铣刀进行底面和侧面加工，再使用12mm球头铣刀进行上表面加工。如采用UG软件进行数控加工编程，简要说明在UG软件环境下编制该凸模数控加工程序的步骤（分步骤进行文字说明，并配适当的简图说明）。（20分）五、下图所示机构由如下七个零件组成。在UG中已完成七个零件的三维建模，如需继续在UG中对其进行装配建模，得到如下图所示的三维装配模型，试给出建立该机构三维装配模型的主要步骤（分步骤进行文字说明，并配适当的简图说明）。（20分）六、某线图的五个点如下左图所示，各点坐标如右表所示。（20分）l 采用最小二乘法进行线性拟合，方程形式为yaxb，试绘出求线性方程系数a、b的计算机程序流程图。l 采用某种计算机编程语言（如C、Basic），编写求线性系数方程a、b的源程序。第6页2011年第二学习阶段 中南大学网络教育课程考试CADCAM技术及应用答卷本人承诺：本试卷确为本人独立完成，若有违反愿意接受处理。签名： 学 号： 专业： 学习中心： 题号一二三四五总分（百分制）评阅人签字成绩二、基本原理：有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统 主要步骤： 第一步：问题及求解域定义：根据实际问题近似确定求解域的物理性质和几何区域。 第二步：求解域离散化：将求解域近似为具有不同有限大小和形状且彼此相连的有限个单元组成的离散域，习惯上称为有限元网络划分。显然单元越小（网格越细）则离散域的近似程度越好，计算结果也越精确，但计算量及误差都将增大，因此求解域的离散化是有限元法的核心技术之一。 第三步：确定状态变量及控制方法：一个具体的物理问题通常可以用一组包含问题状态变量边界条件的微分方程式表示，为适合有限元求解，通常将微分方程化为等价的泛函形式。 第四步：单元推导：对单元构造一个适合的近似解，即推导有限单元的列式，其中包括选择合理的单元坐标系，建立单元试函数，以某种方法给出单元各状态变量的离散关系，从而形成单元矩阵（结构力学中称刚度阵或柔度阵）。 为保证问题求解的收敛性，单元推导有许多原则要遵循。 对工程应用而言，重要的是应注意每一种单元的解题性能与约束。例如，单元形状应以规则为好，畸形时不仅精度低，而且有缺秩的危险，将导致无法求解。 第五步：总装求解：将单元总装形成离散域的总矩阵方程（联合方程组），反映对近似求解域的离散域的要求，即单元函数的连续性要满足一定的连续条件。总装是在相邻单元结点进行，状态变量及其导数（可能的话）连续性建立在结点处。 第六步：联立方程组求解和结果解释：有限元法最终导致联立方程组。联立方程组的求解可用直接法、迭代法和随机法。求解结果是单元结点处状态变量的近似值。对于计算结果的质量，将通过与设计准则提供的允许值比较来评价并确定是否需要重复计算。能够完成的主要任务：最早应用于航空航天领域，主要用来求解线性结构问题，实践证明这是一种非常有效的数值分析方法。而且从理论上也已经证明，只要用于离散求解 对象的单元足够小，所得的解就可足够逼近于精确值。现在用于求解结构线性问题的有限元方法和软件已经比较成熟，发展方向是结构非线性、流体动力学和耦合场 问题的求解。例如由于摩擦接触而产生的热问题，金属成形时由于塑性功而产生的热问题,需要结构场和温度场的有限元分析结