薛定宇教授大講堂（卷Ⅰ）:MATLAB程式設計

《薛定宇教授大講堂（卷Ⅰ）：MATLAB程式設計》是2019年清華大學出版社出版的圖書，作者是薛定宇。

基本介紹

• 書名：薛定宇教授大講堂（卷Ⅰ）：MATLAB程式設計
• 作者：薛定宇 
• ISBN：9787302518686 
• 出版社：清華大學出版社 

圖書內容

MATLAB語言是進行科學計算的利器。本書系統地論述了 MATLAB的功能及使用 MATLAB語言編程的方法。本書內容包括 MATLAB語言的常用數據結構和語句結構、矩陣的代數運算、超越函式的計算方法與數據處理的方法、 MATLAB語言的流程控制結構與套用、 MATLAB函式編寫與調試，以及 MATLAB的科學可視化方法。此外，本書還介紹了 MATLAB語言的接口設計、面向對象的程式設計方法與圖形用戶界面設計方法等。 本書可作為一般讀者學習和掌握 MATLAB語言的工具書，也可作為高等學校理工科各類專業本科生與研究生學習計算機數學語言（MATLAB）的教材。

目錄

CONTENTS

第 1章計算機數學語言概述 1

1.1數學問題計算機求解概述 1

1.1.1為什麼要學習計算機數學語言· 1

1.1.2數學問題的解析解與數值解· 4

1.1.3數學運算問題軟體包發展概述· 5

1.1.4常規計算機語言的局限性 7

1.2計算機數學語言簡介 8

1.2.1計算機數學語言的出現 8

1.2.2有代表性的計算機數學語言· 9

1.3科學運算問題的三步求解方法 10本章習題 12第 2章 MATLAB語言程式設計基礎 13

2.1 MATLAB命令視窗與基本命令 14

2.1.1變數名命名規則 14

2.1.2保留的常數 · 15

2.1.3顯示格式的設定 16

2.1.4底層作業系統命令 16

2.1.5 MATLAB的工作環境設定 17

2.1.6 MATLAB的工作空間與管理 18

2.1.7 MATLAB的其他輔助工具 18

2.2常用數據結構 · 19

2.2.1數值型數據 · 19

2.2.2符號型數據 · 20

2.2.3任意符號型矩陣的生成 22

2.2.4符號型函式 · 22

2.2.5整型變數與邏輯變數 22

2.2.6數據結構類型的識別 23

·iv·薛定宇教授大講堂（卷 I）：MATLAB程式設計

2.2.7矩陣的維數與長度 23

2.3字元串數據結構 · 24

2.3.1一般字元串的表示 24

2.3.2字元串的處理方法 24

2.3.3字元串的轉換與讀寫方...

2.4表達式.35

2.5布爾運算.38

2.5.1合併38

2.5.2減去38

2.5.3相交38

2.6實踐與練習.39

第3章曲線操作.40

（視頻演示：67分鐘）

3.1基本曲線.41

3.1.1直線41

3.1.2圓弧42

3.1.3圓42

3.1.4圓角43

3.2複雜曲線.43

3.2.1多邊形43

3.2.2拋物線45

3.2.3螺旋線45

3.2.4規律曲線46

3.2.5藝術樣條47

3.2.6文本48

3.2.7【實例】—繪製螺母.49

3.3曲線操作.51

3.3.1相交曲線51

3.3.2截面曲線51

3.3.3抽取曲線54

3.3.4偏置曲線.54

3.3.5面中的偏置曲線.56

3.3.6投影.56

3.3.7鏡像.57

3.3.8橋接.58

3.3.9簡化.59

3.3.10纏繞/展開59

3.3.11組合投影.60

3.4曲線編輯.60

3.4.1修剪曲線.61

3.4.2修剪拐角.61

3.4.3分割曲線.62

3.4.4【實例】—花瓣.63

3.4.5拉長曲線.65

3.4.6編輯圓角.66

3.4.7編輯曲線長度.66

3.4.8光順樣條.67

3.5【綜合實例】—扳手曲線.68

3.6實踐與練習.71

第4章草圖的繪製.72

（視頻演示：57分鐘）

4.1進入草圖環境.73

4.2草圖繪製.74

4.2.1輪廓.74

4.2.2直線.75

4.2.3圓弧.75

4.2.4圓.75

4.2.5矩形.76

4.2.6藝術樣條.76

4.2.7橢圓.77

4.3編輯草圖.78

4.3.1圓角.78

4.3.2快速修剪.78

4.3.3快速延伸.79

4.3.4製作拐角.80

4.4草圖操作.80

4.4.1鏡像曲線.80

4.4.2派生直線.81

4.4.3添加現有的曲線.81

4.4.4相交曲線81

4.4.5投影曲線82

4.5草圖約束.82

4.5.1幾何約束83

4.5.2尺寸約束84

4.6【綜合實例】—撥叉草圖.85

4.7實踐與練習.90

第5章直接建模.92

（視頻演示：12分鐘）

5.1拉伸.93

5.1.1簡單拉伸93

5.1.2拔模拉伸95

5.1.3偏置拉伸96

5.1.4【實例】—圓頭平鍵.97

5.2旋轉.99

5.2.1角度旋轉100

5.2.2偏置旋轉101

5.2.3【實例】—矩形彎管.102

5.3沿引導線掃掠.103

5.4管道.105

5.5長方體.105

5.5.1原點和邊長105

5.5.2兩點和高度106

5.5.3兩個對角點107

5.6圓柱.107

5.6.1軸、直徑和高度108

5.6.2圓弧和高度108

5.6.3【實例】—時針1109

5.7圓錐.111

5.7.1直徑和高度111

5.7.2直徑和半角112

5.7.3底部直徑，高度和半角.113

5.7.4頂部直徑，高度和半角.113

5.7.5兩個共軸的圓弧114

5.8球.115

5.8.1創建球特徵116

5.8.2圓弧116

5.8.3【實例】—表前端蓋.117

5.9實踐與練習.119

第6章放置特徵.121

（視頻演示：38分鐘）

6.1凸台.122

6.1.1創建步驟.122

6.1.2【實例】—電阻.124

6.2腔體.126

6.2.1柱形腔體.126

6.2.2矩形腔體.129

6.2.3常規腔體.130

6.2.4【實例】—旋鈕1132

6.3孔特徵.133

6.3.1簡單孔.134

6.3.2鑽形孔.137

6.3.3螺釘間隙孔.139

6.3.4螺紋孔.139

6.3.5【實例】—防塵套.140

6.4墊塊.142

6.4.1矩形墊塊.142

6.4.2常規墊塊.144

6.5鍵槽.145

6.5.1矩形槽.146

6.5.2球形槽.149

6.5.3U形槽.150

6.5.4T形槽.151

6.5.5燕尾槽.152

6.5.6【實例】—低速軸.154

6.6槽.158

6.6.1矩形槽.158

6.6.2球形端槽.159

6.6.3U形槽.160

6.6.4【實例】—頂桿帽.160

6.7【綜合實例】—表面.167

6.8實踐與練習.175

第7章特徵操作.176

（視頻演示：41分鐘）

7.1邊倒圓.177

7.1.1圓形圓角.177

7.1.2二次曲線圓角.179

7.1.3【實例】—時針2180

7.2倒斜角.183

7.2.1對稱倒斜角183

7.2.2非對稱倒斜角184

7.2.3偏置和角度185

7.2.4【實例】—分針.186

7.3拔模.189

7.3.1面190

7.3.2邊191

7.3.3【實例】—表殼基體.192

7.4螺紋.200

7.4.1符號螺紋200

7.4.2詳細螺紋201

7.4.3【實例】—表殼細節.202

7.5抽殼.206

7.5.1移除面，然後抽殼.206

7.5.2抽殼所有面208

7.5.3【實例】—鍋蓋.209

7.6陣列特徵.213

7.6.1矩形陣列213

7.6.2【實例】—五角星.215

7.6.3圓形陣列218

7.6.4【實例】—旋鈕2221

7.6.5多邊形陣列223

7.6.6螺旋式陣列224

7.7鏡像.226

7.7.1鏡像特徵226

7.7.2鏡像體227

7.8三角形加強筋.228

7.9【綜合實例】—表後端蓋.230

7.10實踐與練習.235

第8章曲面操作.237

（視頻演示：70分鐘）

8.1曲面造型.238

8.1.1點構造曲面238

8.1.2直紋240

8.1.3通過曲線組242

8.1.4通過曲線格線243

8.1.5掃掠244

8.1.6片體縫合245

8.1.7橋接246

8.1.8延伸.247

8.1.9規律延伸.248

8.1.10偏置曲面.250

8.1.11大致偏置.250

8.1.12修剪片體.251

8.1.13【實例】—燈罩.252

8.2編輯曲面.259

8.2.1X型.259

8.2.2I型260

8.2.3更改邊.261

8.2.4法向反向.262

8.2.5變換曲面.262

8.3【綜合實例】—飲料瓶.263

8.4實踐與練習.275

第9章GC工具箱277

（視頻演示：11分鐘）

9.1齒輪建模.278

9.1.1圓柱齒輪.278

9.1.2錐齒輪.279

9.2彈簧設計.280

9.2.1圓柱壓縮彈簧.280

9.2.2圓柱拉伸彈簧.281

9.2.3刪除彈簧.282

9.3【綜合實例】—斜齒輪.283

9.4實踐與練習.289

第10章鈑金設計.292

（視頻演示：48分鐘）

10.1進入鈑金環境.293

10.2突出塊特徵.295

10.3折彎.296

10.3.1彎邊特徵.296

10.3.2輪廓彎邊.299

10.3.3放樣彎邊.300

10.3.4二次折彎.302

10.3.5折彎.303

10.4沖孔.305

10.4.1衝壓開孔.305

10.4.2凹坑.306

10.4.3筋.307

10.4.4封閉拐角308

10.5其他鈑金特徵.311

10.5.1撕邊311

10.5.2轉換到鈑金件312

10.5.3展平實體313

10.6【綜合實例】—電源盒

底座.314

10.7實踐與練習.327

第11章裝配建模.333

（視頻演示：28分鐘）

11.1進入裝配環境.334

11.2裝配概述.334

11.3自底向上裝配.335

11.3.1添加已存在組件.335

11.3.2組件定位.336

11.4編輯組件.338

11.4.1引用集338

11.4.2移動組件.339

11.5裝配爆炸圖.341

11.5.1創建爆炸圖.341

11.5.2爆炸組件.341

11.5.3編輯爆炸圖.342

11.5.4取消爆炸組件.342

11.5.5刪除爆炸圖.342

11.5.6隱藏和顯示爆炸圖.342

11.6【綜合實例】—表裝配.342

11.7實踐與練習.348

第12章工程圖350

（視頻演示：55分鐘）

12.1進入工程圖環境.351

12.2製圖參數預設定.352

12.3圖紙操作.355

12.3.1創建圖紙355

12.3.2編輯圖紙355

12.4創建視圖.355

12.4.1添加基本視圖356

12.4.2添加投影視圖357

12.4.3添加局部放大圖.358

12.4.4添加剖視圖360

12.4.5局部剖視圖.362

12.4.6【實例】—創建低速軸

視圖363

12.5視圖編輯.366

12.5.1對齊視圖.366

12.5.2編輯樣式.367

12.5.3視圖相關編輯.367

12.5.4移動/複製視圖369

12.5.5更新視圖.369

12.5.6視圖邊界.369

12.5.7【實例】—修改低速軸

視圖370

12.6圖紙標註.372

12.6.1標註尺寸.372

12.6.2尺寸修改.376

12.6.3注釋.376

12.6.4符號標註.377

12.6.5【實例】—標註低速軸

工程圖377

12.7【綜合實例】—端蓋工

程圖.381

12.8實踐與練習.387

第13章有限元分析.389

（視頻演示：5分鐘）

13.1有限元模型的建立.390

13.2求解器和分析類型.391

13.2.1求解器.392

13.2.2分析類型.392

13.3指派材料.392

13.4添載入荷.394

13.5添加約束.395

13.6劃分格線.396

13.6.1零維格線.397

13.6.2一維格線.397

13.6.3二維格線.397

13.6.4三維四面體格線.399

13.7單元操作與編輯.400

13.7.1單元創建.400

13.7.2單元拉伸.400

13.7.3單元旋轉401

13.7.4單元複製和平移.402

13.7.5單元複製和投影.402

13.7.6拆分殼403

13.7.7合併三角形單元.404

13.7.8移動節點404

13.7.9刪除單元405

13.8創建解法.405

13.8.1解算方案405

13.8.2步驟-子工況.405

13.9分析.406

13.9.1求解406

13.9.2分析作業監視器.407

13.10後處理控制.408

13.10.1後處理視圖408

13.10.2標識410

13.10.3動畫411

13.11【綜合實例】—柱塞有限元

分析.411

13.12實踐與練習.416

第14章運動仿真.419

（視頻演示：10分鐘）

14.1機構分析基本概念.420

14.1.1機構的組成420

14.1.2機構自由度的計算.420

14.2仿真環境.421

14.3連桿.422

14.4傳動副.423

14.4.1運動副423

14.4.2齒輪副425

14.4.3線纜副426

14.4.4點線上上副427

14.4.5線線上上副428

14.4.6點在面上副429

14.5載荷.430

14.5.1標量力430

14.5.2矢量力431

14.5.3標量扭矩432

14.5.4矢量扭矩432

14.6彈性連線.433

14.6.1彈簧.433

14.6.2阻尼.433

14.6.3彈性襯套.434

14.7接觸單元.435

14.7.12D接觸.435

14.7.23D接觸.435

14.8解算方案和求解.436

14.8.1解算方案.436

14.8.2求解.437

14.9結果輸出.437

14.9.1動畫.438

14.9.2XY結果視圖439

14.10【綜合實例】—離合器.439

14.10.1離合器運動分析.440

14.10.2創建連桿.440

14.10.3創建運動副.441

14.10.4創建連線器與力.444

14.10.5動畫分析.445

14.10.6XY結果視圖446

14.11實踐與練習.447

第15章編輯特徵、信息和分析.449

（視頻演示：22分鐘）

15.1編輯特徵.450

15.1.1編輯特徵參數.450

15.1.2編輯定位.450

15.1.3移動特徵.451

15.1.4特徵重新排列.452

15.1.5替換特徵.452

15.1.6抑制/取消抑制特徵453

15.1.7移除參數.454

15.2信息.454

15.2.1樣條信息454

15.2.2B曲面.454

15.2.3對象信息455

15.3分析.456

15.3.1幾何分析456

15.3.2曲線分析459

15.3.3曲面分析461

15.4【綜合實例】—轉動關節.464

15.5實踐與練習.471

第16章渲染473

（視頻演示：5分鐘）

16.1真實著色.474

16.1.1全局材料474

16.1.2對象材料474

16.1.3背景475

16.1.4顯示陰影475

16.1.5顯示地板反射476

16.1.6顯示地板柵格476

16.1.7場景燈光477

16.1.8真實著色編輯器.477

16.2高級藝術外觀.477

16.2.1場景編輯器478

16.2.2材料/紋理.482

16.2.3貼花483

16.2.4捕捉藝術外觀圖像.485

16.2.5渲染486

16.2.6光線追蹤藝術外觀.487

16.3燈光效果.489

16.3.1基本光源490

16.3.2高級光源491

16.4【綜合實例】—表渲染.494

16.5實踐與練習.497