Dr. Kuang-Hua Chang is a David Ross Boyd Professor and Williams Companies Foundation Presidential Professor for the School of Aerospace and Mechanical Engineering (AME) at the University of Oklahoma. He received his PhD in Mechanical Engineering from the University of Iowa in 1990. His areas of interest include Virtual Prototyping, CAD, Fatigue and Reliability Analysis, Tools and Information Integration for Concurrent Design and Manufacturing, Solid Freeform Fabrication, and bioengineering applications. His research has been published in eight books and more than 150 articles in international journals and conference proceedings.
The fourth book of a four-part series, Design Theory and Methods using CAD/CAE integrates discussion of modern engineering design principles, advanced design tools, and industrial design practices throughout the design process. This is the first book to integrate discussion of computer design tools throughout the design process. Through this book series, the reader will:- Understand basic design principles and all digital modern engineering design paradigms- Understand CAD/CAE/CAM tools available for various design related tasks- Understand how to put an integrated system together to conduct All Digital Design (ADD) product design using the paradigms and tools- Understand industrial practices in employing ADD virtual engineering design and tools for product development- The first book to integrate discussion of computer design tools throughout the design process- Demonstrates how to define a meaningful design problem and conduct systematic design using computer-based tools that will lead to a better, improved design- Fosters confidence and competency to compete in industry, especially in high-tech companies and design departments
Front cover 1
Design Theory and Methods using CAD/CAE 4
Copyright 5
Dedications 6
Contents 8
Preface 14
About the Author 18
About the Cover Page 20
Acknowledgment 22
CHAPTER 1 - INTRODUCTION TO E-DESIGN 24
1.1 INTRODUCTION 25
1.2 THE E-DESIGN PARADIGM 28
1.3 VIRTUAL PROTOTYPING 30
1.4 PHYSICAL PROTOTYPING 42
1.5 EXAMPLE: SIMPLE AIRPLANE ENGINE 46
1.6 EXAMPLE: HIGH-MOBILITY MULTIPURPOSE WHEELED VEHICLE 49
1.7 SUMMARY 58
QUESTIONS AND EXERCISES 58
REFERENCES 59
1 . SOURCES 60
CHAPTER 2 - DECISIONS IN ENGINEERING DESIGN 62
2.1 INTRODUCTION 64
2.2 CONVENTIONAL METHODS 65
2.3 BASICS OF DECISION THEORY 72
2.4 UTILITY THEORY 79
2.5 GAME THEORY 90
2.6 DESIGN EXAMPLES 98
2.7 SUMMARY 117
APPENDIX A. MATLAB SCRIPTS 117
QUESTIONS AND EXERCISES 122
REFERENCES 124
CHAPTER 3 - DESIGN OPTIMIZATION 126
3.1 INTRODUCTION 129
3.2 OPTIMIZATION PROBLEMS 131
3.3 OPTIMALITY CONDITIONS 137
3.4 GRAPHICAL SOLUTIONS 149
3.5 GRADIENT-BASED APPROACH 155
3.6 CONSTRAINED PROBLEMS 168
3.7 NON-GRADIENT APPROACH 184
3.8 PRACTICAL ENGINEERING PROBLEMS 190
3.9 OPTIMIZATION SOFTWARE 199
3.10 CASE STUDIES 201
3.11 TUTORIAL EXAMPLE: SIMPLE CANTILEVER BEAM 219
3.12 SUMMARY 221
APPENDIX A. MATLAB SCRIPTS 223
REFERENCES 229
3 . QUESTIONS AND EXERCISES 230
CHAPTER 4 - STRUCTURAL DESIGN SENSITIVITY ANALYSIS 234
4.1 INTRODUCTION 236
4.2 SIMPLE BAR EXAMPLE 238
4.3 SENSITIVITY ANALYSIS METHODS 245
4.4 SIZING AND MATERIAL DESIGNS 262
4.5 SHAPE SENSITIVITY ANALYSIS 286
4.6 TOPOLOGY OPTIMIZATION 324
4.7 CASE STUDIES 327
4.8 SUMMARY 341
QUESTIONS AND EXERCISES 342
REFERENCES 345
CHAPTER 5 - MULTIOBJECTIVE OPTIMIZATION AND ADVANCED TOPICS 348
5.1 INTRODUCTION 350
5.2 BASIC CONCEPT 353
5.3 SOLUTION TECHNIQUES 359
5.4 DECISION-BASED DESIGN 384
5.5 SOFTWARE TOOLS 388
5.6 ADVANCED TOPICS 394
5.7 SUMMARY 420
APPENDIX A. MATLAB SCRIPTS 421
QUESTIONS AND EXERCISES 426
REFERENCES 428
PROJECT S5 - DESIGN WITH SOLIDWORKS 430
S5.1 INTRODUCTION TO DESIGN OPTIMIZATION IN SOLIDWORKS 431
S5.2 CANTILEVER BEAM 435
S5.3 SINGLE-PISTON ENGINE 439
APPENDIX A. CREATING THE MACHINING MODEL IN CAMWORKS 464
QUESTIONS AND EXERCISES 468
REFERENCES 469
PROJECT P5 - DESIGN WITH PRO/ENGINEER 472
P5.1 INTRODUCTION TO DESIGN OPTIMIZATION IN PRO/ENGINEER 473
P5.2 CANTILEVER BEAM 476
P5.3 SINGLE-PISTON ENGINE 483
QUESTION AND EXERCISES 503
REFERENCES 504
Index 506
Preface
Erscheint lt. Verlag | 11.10.2014 |
---|---|
Sprache | englisch |
Themenwelt | Informatik ► Weitere Themen ► CAD-Programme |
Technik ► Bauwesen | |
ISBN-10 | 0-12-398516-1 / 0123985161 |
ISBN-13 | 978-0-12-398516-3 / 9780123985163 |
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Größe: 49,0 MB
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