郑州大学现代远程教育《土木工程CAD》课程论文

郑州大学现代远程教育《土木工程CAD》课程论文CAD技术的历史、现状与未来学号：15112527158姓名：司江峰完成时间：2015.10.181论文题目CAD技术的历史、现状与未来摘要：AutoCAD（AutoComputerAidedDesign）即计算机辅助设计，是利用计算机软件及其图形设备帮助设计人员进行设计工作，简称CAD。AutoCAD是美国Autodesk公司首次于1982年生产的自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计。现已经成为国际上广为流行的绘图工具。AutoCAD具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作，在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。AutoCAD具有广泛的适应性，它可以在各种操作系统支持的微型计算机和工作站上运行，它的普及应用将使产品设计制造生产的传统模式发生深刻的变化，从而带动制造业技术的快速发展，是当前国际科技领域的前沿课题。本文主要介绍了CAD技术的历史、现状与未来。关键词：CAD，发展，应用，功能，建模Keyword：Withthemostsophisticatedcomputerperformancelevelincreased,thedeclineinthepricedobd;Withthepopulariationofnetworkcommunications,informationprocessing,intelligent,practicalmultimediatechnology;CADtechnologyandmoreandmorewidelyspread,themoreandmorein-depth,CADtechnologyismovingtoward,integrated,inthedirection,Iwouldinaseusattitudetowardstheprofessionalcoursesofstudy,toimprovetheirprofessionalism.Forfutureuseandabetterunderstandingofworktodo.Next,IwillintroducemyCADtechnologyanditsapplicationforunderstanding.Keywords:CADdevelopmentapplicationsfactionCAD技术起源于美国，它经历了一个由二维设计技术向三维设计技术发展的过程。早期的二维机械CAD技术实际上是计算机辅助绘图（ComputerAidedDrafting），它只是起到一个电子图板的作用，因为二维图形建筑CAD技术没能很好的解决设计中最困难的几个问题，如复杂的投影线生成问题、尺寸漏标问题、漏画图线问题、讨论问题、设计的更新与修改问题、设计工2程管理问题，所以二维图形建筑CAD没有起到真正的计算机辅助设计的作用。其实，人在设计零件时的思维活动是三维的，是与颜色、材料、硬度、形状、尺寸、位置、构件等概念相关联的，甚至带有相当复杂的运动关系，只是由于以前的手段有限，人们不得不共同约定了在第一象限平行正投影的二维视图表达规则，用有限组相关联的二维投影图表达自己的三维设想。通常，二维图形表达信息是极不完整的，而且绘图、读图需要经过专门训练的人来进行，以便“纠正”人类头脑中原始的、关于几何形体表达的“错误”，于是人们迫切渴望三CAD技术的出现。三维CAD技术发展到现在已经经历了四次技术革命。第一次技术革命是曲面造型系年代出现的三维CAD系统只是极为简单的线框式系统，只能表达简单构件的基本几何信息，不能有效表达构件几何数据间的拓扑关系。由于缺乏形体的表面信息，CAM及CAE均无法实现。70进入年代，发达国家的汽车及飞机工业飞速发展，此时在飞机和汽车制造中遇到了大量的自由曲面问题，由于当时设计师只能采多截面视图、特征纬线的方式来近似表达所设计的自曲面，往往出现制作出来的样品与设计者所想象的形状有很大的差异，于是要求更新设计手段的呼声越来越高，此时出现的曲面造型系统CATIA为人类带来了第一次CAD技术革命，CATIA改变了以往只能借助油泥模型来近似表达曲面的工作方式，使人们可以用计算机进行曲线、曲面的处理操作。它的出现，首次实现了计算机完整描述产品零件的主要信息，同时也使得CAM技术的开发有了现实的基础。但是曲面造型技术只能描述零件形体的表面，难以准确表达零件的其他特性，如质量、重心、转动惯量等，对CAE技术十分不利，于是1979年美国的SDRC公司推出了世界上第一个基于实体造型技术的大型CAD、CAM软件―IDEAS，实体造型技术是CAD技术上的第二次技术革命。由于实体造型技术能够精确表达零件的全部属性，在理论上有助于统一CAD、CAE、CAM的模型表达。因而给设计带来了惊人的方便。实体造型技术代表着未来CAD技术的发展方向，基于这样的认识，各CAD软件厂商积极仿效。然而实体造型技术既带来了算法的改进和未来发展的希望，也带来了数据计算量的极度膨胀。在当时的硬件条件下，实体造型的计算及显示速度很慢，在实际应用中进行设计显得比较勉强，实体造型技术因此没能迅速在整个行业中全面推广。在以后的10年间，随着硬件性能的3提高，实体造型技术又逐渐为众多CAD系统所采用美国的CV公司最先在曲面算法上取得突破，计算速度提高较大，另外由于CV司提出了集成各种软件，为企业提供全方位解决方案的思路，并采取了将软件的运行平台向价格较低的小型机转移等有利措施，一跃成为CAD领域的领导者。80进入年代中期，CV公司内部以副总裁为首的一批人提出了参数化实体造型方法，这是一种很好的设想，它的主要特点是：基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改。由于各种原因，CV公司内部否决了参数化技术方案，于是策划参数化技术的这些人集体离开了CV公司，成立了参数技术公司PTC，开始研制命名为Pｒｏ/ENGINEER的参数化软件。参数化技术的成功应用，引起了CAD技术的第三次技术革命，Pｒｏ/ENGINEER也于1990年前后几乎成为CAD业界的标准，许多软件厂商纷纷起步追赶。SDRC公司的开发人员以参数化技术为蓝本，提出了一种比参数化技术更为先进的实体造型技术――变量化技术，作为今后的开发方向。变量化技术既保持了参数化技术的原有优点，同时又克服了它的许多不利之处，它的成功应用，将为CAD技术的发展提供更的空间和机遇，目前被视为CAD技术的第四次技术革命。目前流行的CAD技术基础理论主要有以Pｒｏ/ENGINEER为代表的参数化造型理论和以I－DEAS为代表的变量化造型理论两大流派，它们都属于基于约束的实体造型技术。近10多年来，只产生了这两种理论，并赢得了广泛的认同在这两种理论之前，基本上是以曲面及线框造型技术为代表的无约束自由造型技术。CAD/CAM技术发展到现在，目前在国际市场上最有影响的机械CAD/CAM软件有Pｒｏ/ENGINEER、I－DEAS、UGII、Eｕｌｉｄ、CADDS5和AｕｔｏCAD。这六大软件约占全世界CAD软件市场的70%以上，除了AｕｔｏCAD是二维设计软件外，其他五种软件都是三维CAD/CAM软件。前几年，PTC公司兼并了CV公司，已成为当今世界上最大的机械CAD/CAM软件供应商，在国内拥有庞大的用户群。三维CAD技术符合人的设计思维习惯，整个设计过程可以完全在三维模型上讨论，直观形象。另外，应用三维CAD建立充分而完整的设计数据库，并以此为基础，进一步进行应力/应变、质量属性分析、空间运动分析、装配干涉分析、模具设计与NC可加工性分析、高效率、高正确率的二维工程图生成、外观4效果和造型效果评价等工作，因而三维CAD技术才是真正意义上的计算机辅助设计技术（ComputerAidedDesign）。根据查找资料我认为三维CAD技术可能发展趋势：1.随着网络技术的发展，通过互联网，工程师可以如网络审图等，实现异地的协同设计。2.三维打印技术与CAD技术的完美结合将迅速缩短产品设计的周期，提高产品设计的质量。3.CAD与BIM（建模）等信息技术在工程设计、施工和运营维护全过程的应用，提高综合效益，将迅速推动绿色建筑的快速发展。4.借鉴游戏技术的发展，一方面使得所设计产品更为逼真（实时渲染技术），更加接近最终制造的产品；同时可以借鉴游戏操纵杆技术，实现更好的操作。参考文献：[1]AUTOCAD建筑工程设计与绘图初步王一春主编内蒙古大学出版社[2]AUTOCAD建筑工程设计绘图唐海主编清华大学出版社[3]AUTOCAD2000中文版入门与提高陈通等主编清华大学出版社[4]AUTOCAD2000建筑工程设计绘图入门张敏胡主编北京大学出版社[5]《建筑结构CAD应用基础》叶献国徐秀丽中国建筑工业出版社出版[6]AUTOCAD工程设计黄连素主编上海科技大学出版社[7]AUTOCAD2002建筑工程设计绘图李香敏主编电子科技大学出版社