《汽車數字化開發技術》較系統地介紹了汽車數字化開發技術，從產品快速成型的基本概念到汽車的數字化原型設計，以計算機仿真和產品全生命周期建模為基礎，集計算機圖形學、知識工程和虛擬現實技術為一體，在虛擬和半虛擬的環境下，對產品進行構思、設計、分析制造和測試，以實現新產品研發的快速啟動，并在開發早期進行有效驗證，保證盡快開發成功，并投入批量生產。此外，通過數字化開發技術可以實現設計與分析等的集成，促進異地協同產品開發的實現，并為創新產品開發提供良好的條件。
《汽車數字化開發技術》是反映目前汽車開發先進技術、手段與方法的專著，可作為以汽車為代表的各種運載器具專業的高等院校研究生教材，也可作為相關企業工程技術人員的參考書。
“汽車——改變世界的機器”，這是對汽車在人類歷史發展中所起作用的概括與描述。近年來，我國汽車企業面臨越來越大的競爭壓力，不僅是如何借助引進技術與合資，以較低的成本生產出較高性能的汽車；而且更面臨如何開發具有自主知識產權與品牌、具有國際競爭力汽車的重大挑戰。在這樣的背景下，我國汽車企業必須掌握新的數字化設計和產品開發的理論、技術和手段，只有這樣才能在激烈的市場競爭中占有一席之地，得以生存與發展。
本書主要結合我國汽車工業發展的現狀和趨勢，解決企業產品開發中所面臨的對汽車產品性能要求越來越高、上市時間加快和產品生命周期不斷縮短等問題。因此，提出實施數字化產品開發策略，給出與其相關的一系列研究理論與方法，著重闡述其關鍵支撐技術——C3P（CAD／CAE／CAM／PDM（PIM））、虛擬原型和虛擬制造、產品開發的組織和管理等，以實現新產品設計的快速啟動，并在開發早期進行及時的驗證，降低產品開發成本，提高產品開發設計能力，進而提高產品市場競爭能力。
近年來，圍繞“安全、節能、環保、舒適和智能化”等幾大主題，汽車設計技術有了飛速的發展，在“兼并、重組和全球化”的浪潮中，我國汽車工業顯現出從未有過的生機與活力，對汽車專業人才的培養也有了更高的要求，迫切需要反映其最新理論與成果的專著。
本書是作者在多年研究成果的基礎上撰寫而成。許多研究工作是在與美國等地的國際合作重點項目、國家高技術研究發展計劃（863計劃）項目、上海汽車工業科技發展基金等的資助下完成的。本書是一部反映這方面成果的著作，其出版對國內汽車工業開發設計手段的提高與人才的培養具有一定的促進作用。
衷心感謝郭孔輝院士和周勤之院士為本書作序；本書凝聚著我的博士生及碩士生的心血，沒有他們的工作，本書的出版也是不可能的，特別要提到的是盛云博士；此外，對張曙教授表示深深的敬意；最后，感謝本書所引參考文獻的作者，因本書的撰寫時間較長，可能有些文獻已記不清出處或遺漏，請相關作者諒解。
“汽車的數字化開發技術”所涉及的內容與范圍實在太廣。本書相關內容的闡述作者努力做到系統、完整。由于作者水平有限，書中的不妥之處在所難免，懇望讀者提出批評、指正。
吳光強，同濟大學教授，博士生導師，汽車仿真技術研究所所長，中國機械工程學會流體傳動與控制分會委員、國家高科技發展計劃（863）、國家自然科學基金委員會評審專家，上海市技術預見專家，International Journal of ITS Research（日本）和《傳動技術》等雜志編委。多年從事汽車先進設計與仿真、汽車多體系統動力學與非線性控制等方面的研究，發表論文130余篇，其中SCI、EI收錄40余篇，并出版教材及專著3部。主持863計劃和國際合作等研究課題等30余項，申請國家發明專利16項，作為第一完成人獲省部級科技進步獎二等獎1項、三等獎4項，省部級教學成果獎二等獎1項，并獲中國汽車工業優秀青年科技人才獎，通用汽車中國高校汽車領域創新人才獎等。
張曙，同濟大學教授、博士生導師、現代制造技術研究所名譽所長、哈爾濱工業大學管理學院兼職教授、香港理工大學客座教授；中國機械工程學會榮譽理事，如皋市人民政府顧問、張曙科教基金董事長。
致力于先進制造技術及其發展戰略的研究。先后獲得國防科工委的《光華科技基金一等獎》、中國機械工程學會的《科技成就獎》、上海市人民政府的《上海市科技功臣》、中國科學技術協會的《全國優秀科技工作者》、香港《蔣氏科技成就獎》以及香港理工大學《杰出中國訪問學人》等重要獎勵和榮譽。
序言一
序言二
前言
第一章 緒論
第一節 從制造大國走向制造強國
第二節 產品開發戰略
第三節 產品開發的內涵
第四節 產品的數字化開發
參考文獻
第二章 汽車產品開發基礎
第一節 零件幾何建模
第二節 特征處理
第三節 工程數據庫
第四節 基于知識的工程(KBE)
第五節 可靠性.安全性和主動容錯性技術
參考文獻
第三章 汽車數字化原型設計
第一節 汽車的概念設計
第二節 使用參數化原型的汽車設計
第三節 汽車的逆向設計
第四節 汽車設計中的CAE技術
第五節 考慮制造的汽車設計與分析
第六節 汽車設計與分析的集成
參考文獻
第四章 汽車優化設計
第一節 汽車的可靠性分析與耐久性優化設計
第二節 汽車的拓撲優化設計
第三節 汽車的多目標優化設計
第四節 汽車車身的多學科優化
參考文獻
第五章 汽車性能與品質分析
第一節 車身結構設計的一階分析
第二節 汽車NVH特性分析
第三節 汽車多軸疲勞壽命分析
第四節 汽車外流場的計算流體動力學分析
第五節 汽車多體系統動力學仿真
參考文獻
第六章 汽車虛擬試驗
第一節 虛擬樣車的建立
第二節 基于虛擬試驗室的虛擬樣車驗證
第三節 汽車碰撞安全性仿真
第四節 汽車主動安全系統開發的混合仿真技術
第五節 電動汽車矢量控制的模糊-PID復合控制方式
參考文獻
第七章 虛擬現實技術在汽車開發中的應用
第一節 虛擬現實技術
第二節 虛擬環境的建立
第三節 產品的虛擬原型
第四節 數字制造
第五節 數字工廠
第六節 應用案例
參考文獻
第八章 產品開發的組織和管理
第一節 產品數據管理
第二節 產品全生命周期管理
第三節 解決方案與網絡協同管理
第四節 創新管理
參考文獻
為了縮短產品開發周期、降低開發和加工成本以及提高產品質量，產品開發過程鏈中各項任務的信息連接及采用各種建模和仿真技術是非常必要的。產品開發的復雜性往往表現在要面向完全不同、有時甚至是相互矛盾的優化目標，這對于新產品決策來說，是一個很大的挑戰。
近年來，產品開發的概念不斷變化，隨著不同目標的設定而不斷擴展。例如，以創造價值作為出發點，新產品的市場成功是一個企業致力追求的目標。因此，開發適應于不斷變化市場要求的新產品是企業帶有戰略性的核心工作。換句話說，就是不失時機地通過產品規劃開發新的和修改已有產品、淘汰不成功的和過時的產品。
全新的產品開發往往要冒很大的經濟風險。因為在開發初期，對產品成功的邊界條件知道甚少。因此，事先要進行市場調查，以便客觀評估規劃中的新產品被市場接受的可能性。開發新產品的過程，不僅是尋找新的技術方案，還包括分析競爭對手的產品趨向。
在產品研究中得到的大量新知識，是有效進行產品開發的基礎。因此要建立一個從不同來源得到的知識庫，如市場研究、專利分析、設計方法和工藝研究、以前產品開發中取得的經驗等；還包括企業環境、，市場銷售狀況、原材料、供貨商、新的和已有的工藝原理，以及重要的法律和規章制度等知識。
產品開發需要有一個針對明確目標的規劃。對于復雜的產品的開發需要系統地劃分為若干步驟進行。開發創新是有目標地評價和應用研究成果及經驗的過程。當然，這些都是以不斷地提供必要的知識為前提條件的。
在產品規劃階段，要列出產品的具體技術特征和規格，并詳細描述與市場關系重大的產品特性。在設計階段，就是根據產品特性模型，開始按功能、幾何、結構、工藝等觀點進行產品的造型設計和結構設計。
產品的制造過程在設計階段就應該通過生產計劃著手準備。產品模型信息應盡量完整，使樣件加工或批量加工都能順利實現。產品的制造還可以借助建模和仿真工具在計算機上進行。通過加工模型描述了加工設備的系統特性，而且可以檢驗產品是否可以用所提供的加工手段加工出所要求的質量。虛擬產品制造和試驗可以用于證實所設計產品的正確性，防止重大失誤。
迄今為止，產品的使用及其報廢過程還沒有充分利用計算機輔助工具。由于環境保護的要求，環保法規對產品制造和使用的限制日益嚴格。與環境協調的觀點不僅涉及到產品的制造和使用，同樣也涉及產品的報廢處理問題。對報廢產品的重復使用、再制造以及繼續形成可利用資源的可能性，必須在產品開發早期予以考慮。還有已有產品在使用中暴露出的問題，應在新產品規劃階段作為反饋信息提供，以便在產品規劃和開發階段虛擬地優化產品模型的質量和完整性。
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