目录

●前言
第1章 绪论1
1.1 机床主轴热态特性分析方法2
1.1.1 热态特性数值模拟法研究2
1.1.2 接触热阻研究6
1.1.3 边界条件识别研究8
1.2 机床主轴系统热设计方法9
1.3 机床主轴热态特性试验方法15
1.3.1 热态特性试验平台研究15
1.3.2 测点优化研究19
第2章 元胞自动机基本理论22
2.1 元胞自动机的发展历程22
2.2 元胞自动机的应用概述24
2.3 元胞自动机的定义34
2.3.1 自动机34
2.3.2 元胞自动机35
2.4 元胞自动机的构成37
2.4.1 元胞38
2.4.2 元胞空间38
2.4.3 邻居39
2.5 元胞自动机的特征43
第3章 有限元法45
3.1 数值模拟方法45
3.2 有限元法的起源46
3.3 有限元法的数学基础48
3.4 有限元分析的基本步骤49
3.5 有限元法在热设计中的应用50
3.5.1 温度场的有限元法计算51
3.5.2 热变形的有限元法计算58
第4章 混合元胞自动机61
4.1 混合元胞自动机的特点及应用61
4.2 HCAM结构拓扑优化设计64
4.2.1 HCAM优化模型65
4.2.2 收敛准则68
4.2.3 局部控制规则68
4.3 基于HCAM的拓扑优化案例69
4.3.1 悬臂梁结构拓扑优化设计69
4.3.2 基于派生法局部控制规则的支撑板拓扑优化设计72
4.3.3 基于HCAM的结构拓扑优化软件平台开发74
第5章 温度-结构场耦合的热拓扑优化设计77
5.1 引言77
5.2 基于HCAM的温度-结构场耦合结构热拓扑优化设计77
5.2.1 基本理论方程77
5.2.2 案例分析79
5.3 主轴结构体热拓扑优化设计算例93
5.3.1 HCAM代码校验93
5.3.2 案例分析97
第6章 基于不规则元胞的拓扑优化设计100
6.1 引言100
6.2 基于不规则HCAM结构优化模型100
6.3 基于不规则HCAM的算例102
6.3.1 C形结构拓扑优化设计102
6.3.2 半圆环形结构拓扑优化设计103
6.3.3 门框形结构拓扑优化设计107
6.4 基于不规则元胞的温度-结构场耦合拓扑优化设计算例109
6.4.1 平板测试用例拓扑优化设计109
6.4.2 温度载荷作用下的主轴测试用例拓扑优化设计110
6.4.3 热流载荷作用下的主轴测试用例拓扑优化设计113
第7章 三维多材多体结构拓扑优化设计115
7.1 引言115
7.2 三维不规则元胞的HCAM模型115
7.3 三维单体结构算例拓扑优化设计117
7.3.1 正三角联板结构拓扑优化设计117
7.3.2 L形支架结构拓扑优化设计121
7.3.3 连杆结构拓扑优化设计125
7.4 三维多材多体结构HCAM模型128
7.4.1 接触问题有限元分析模型128
7.4.2 多材多体结构的收敛准则130
7.5 三维多材多体结构算例拓扑优化130
7.5.1 圆柱体?圆环体板结构拓扑优化设计130
7.5.2 长方体?长方体板结构拓扑优化设计134
7.5.3 支座?连杆?支座体结构拓扑优化设计137
第8章 数控机床主轴?立柱系统热态特性分析与测试141
8.1 引言141
8.2 系统流体?温度场耦合模型141
8.2.1 热源计算141
8.2.2 传热系数计算142
8.3 主轴?立柱系统实例分析146
8.3.1 分析模型146
8.3.2 边界条件结果146
8.3.3 仿真分析结果147
8.4 试验验证148
8.5 温度?结构场耦合分析152
附录154
附录A 元胞自动机模拟病毒传播代码154
附录B 温度?结构场耦合结构拓扑优化设计代码159
附录C 邻胞查询规则主要程序代码163
附录D 三维不规则元胞的邻胞查询规则代码（Java语言）164
附录E APDL主要程序代码164
参考文献167