清華大學(xué)土木工程CAD技術(shù)基礎(chǔ).ppt

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1,土木工程系防災(zāi)減災(zāi)研究所 馬智亮 TEL 6277.3543 E-MAIL mazl@,土木工程CAD技術(shù)基礎(chǔ) Fundamentals of Civil Engineering CAD Technology,2,第1章 引言,1.1 CAD的基本概念 1.2 CAD的目的和意義 1.3 CAD的發(fā)展及應(yīng)用領(lǐng)域 1.4 CAD在土木工程中的應(yīng)用 1.5 本課程的任務(wù)及學(xué)習(xí)方法,3,1.1 CAD的基本概念,1.1.1 CAD的概念 CAD：Computer Aided Design 即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 是綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)及相關(guān)技術(shù)輔助人們進(jìn)行工程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的技術(shù),4,CAD技術(shù)的廣泛性 除了花草樹木這些自然景物，從茶杯到桌子、建筑、公路、橋梁、火車……所有跟普通人生活息息相關(guān)的物品和工程設(shè)施，都需要設(shè)計(jì),5,CAD技術(shù)的核心 用計(jì)算機(jī)表現(xiàn)設(shè)計(jì)成果：物體形狀、屬性 － 設(shè)計(jì)圖 － 關(guān)鍵：用計(jì)算機(jī)處理圖形,6,土木工程CAD 土木工程CAD即關(guān)于土木工程的CAD 本課程主要關(guān)注 建筑工程結(jié)構(gòu)專業(yè)CAD （簡稱：建筑結(jié)構(gòu)CAD）,7,1.1.2 CAD的理論基礎(chǔ) 1. 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)（CG, Computer Graphics） 研究如何以圖形或符號(hào)的形式，通過計(jì)算機(jī)生成、修改或顯示數(shù)據(jù)的學(xué)科。 2. 計(jì)算機(jī)繪圖（Computer Aided Drafting） 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)涉及工程圖繪制的一個(gè)分支，是用計(jì)算機(jī)繪制工程圖的技術(shù)。 3. 有限元方法（FEM, Finite Element Method） 一種數(shù)值離散化的、用于進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析的方法。,8,1.1.3 CAD的技術(shù)基礎(chǔ) 1. 軟件工程技術(shù) 2. 圖形圖像處理技術(shù) 3. 數(shù)據(jù)管理技術(shù) 4. 數(shù)據(jù)交換技術(shù) 5. 人機(jī)交互技術(shù) 6. 工程分析技術(shù),,9,1.2 CAD的目的和意義,1.2.1 工程及產(chǎn)品設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 包含的工作分類 1. 創(chuàng)造性的工作 分析、研究 2. 重復(fù)性的工作 計(jì)算、繪圖,,以建筑物設(shè)計(jì)為例 非常規(guī)建筑 常規(guī)建筑的方案確定： 建筑方案 結(jié)構(gòu)方案 給排水方案…,,10,1.2.2 CAD的目的 通過讓人機(jī)結(jié)合，優(yōu)勢互補(bǔ) 人：思維、概念化、創(chuàng)造 計(jì)算機(jī)：高速、大容量存儲(chǔ)、準(zhǔn)確、直觀 實(shí)現(xiàn) 減輕設(shè)計(jì)者的工作強(qiáng)度 提高設(shè)計(jì)者的工作效率 擴(kuò)展設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)能力 － 更好的設(shè)計(jì),創(chuàng)造性的工作,重復(fù)性的工作,11,1.2.3 CAD的意義 1. 提高設(shè)計(jì)效率 2. 縮短設(shè)計(jì)周期 3. 提高設(shè)計(jì)質(zhì)量 4. 降低設(shè)計(jì)成本,意味著： 設(shè)計(jì)期可縮短 設(shè)計(jì)時(shí)間不變情況下： 可形成多方案 從中擇優(yōu),,成本,質(zhì)量,工期,,12,1.3 CAD的發(fā)展及應(yīng)用領(lǐng)域,1.3.1 CAD發(fā)展歷史 標(biāo)志性事件 1950 飛機(jī)制造數(shù)控加工 圖形顯示器 1958 平板式繪圖儀 滾筒繪圖儀 1962 交互式圖形處理系統(tǒng) 標(biāo)志CAD技術(shù)誕生 1964 實(shí)用的CAD系統(tǒng)——DAC-1系統(tǒng),13,CAD發(fā)展階段 1. 大型機(jī)～ ：60年代 使用大型計(jì)算機(jī)，只有少數(shù)大企業(yè)有能力購 置，用在航空和汽車業(yè)中 2. 小型機(jī)～：70年代 使用小型計(jì)算機(jī)，更多的企業(yè)有能力購置，用在微電子行業(yè)中 3. 微機(jī)和工作站～：80年代以來 使用微機(jī)和工作站，在更多行業(yè)中得到應(yīng)用,14,CAD各發(fā)展階段的代表性產(chǎn)品 1. 大型機(jī)～ ：60年代 通用汽車公司：DAC-I系統(tǒng)，用于汽車設(shè)計(jì) 洛克希德公司：CADAM系統(tǒng)，用于飛機(jī)設(shè)計(jì) 2. 小型機(jī)～：70年代 Applicon公司：AGS系統(tǒng) Computer Vision公司：CADDS系統(tǒng) 3. 微機(jī)和工作站～：80年代以來 Autodesk公司：AutoCAD PTC公司：Pro/ENGINEERING,15,我國土木工程中的CAD應(yīng)用歷史 70年代 開始用在結(jié)構(gòu)分析中 80年代 工作站和微機(jī)CAD系統(tǒng)開始得到應(yīng)用 2000年 設(shè)計(jì)院甩掉圖板 先進(jìn)的CAD系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同技術(shù)等得到應(yīng)用,16,1.3.2 目前CAD的應(yīng)用領(lǐng)域 航空與汽車工業(yè) 電子工業(yè) 機(jī)械制造 造船工業(yè) 土木工程 其他行業(yè) 制衣業(yè)、模具業(yè)等,,17,1.4 CAD在土木工程中的應(yīng)用,1.4.1 CAD在不同的土木工程中的應(yīng)用 建筑工程 水利工程 道路工程 橋梁工程 港口工程 空港工程 鐵道工程…,18,1.4.2 CAD在土木工程不同階段中的應(yīng)用 在規(guī)劃中的應(yīng)用 1. 規(guī)劃表示系統(tǒng) 2. 規(guī)劃展示系統(tǒng) 3. 規(guī)劃信息管理系統(tǒng),19,在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 1. 通用CAD系統(tǒng) 主要用于繪制設(shè)計(jì)圖 2. 專業(yè)應(yīng)用CAD系統(tǒng)… 建筑造型系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)系統(tǒng) 給排水CAD系統(tǒng) 3. 協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng) 支持異地協(xié)同設(shè)計(jì),20,在施工中的應(yīng)用 1. 施工計(jì)劃系統(tǒng)… 施工過程模擬系統(tǒng) 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 2. 施工管理系統(tǒng)… 4D-CAD系統(tǒng) 3. 施工設(shè)計(jì)系統(tǒng)… 臨時(shí)設(shè)施設(shè)計(jì)系統(tǒng),,21,1.5 本課程的任務(wù)及學(xué)習(xí)方法,1.5.1 本課程的目的 1. 提高計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力 2. 為有效地選擇、使用及自主開發(fā)CAD系統(tǒng)奠定 基礎(chǔ),22,,1.5.2 本課程的內(nèi)容,土木工程CAD 技術(shù)基礎(chǔ),,CAD 基礎(chǔ)知識(shí),CAD系統(tǒng) 基本原理,土木工程CAD 相關(guān)技術(shù),土木工程CAD 系統(tǒng)設(shè)計(jì),第1章 引言 第2章 CAD系統(tǒng)概論 第3章 計(jì)算機(jī)圖形技術(shù) 第4章 AutoCAD應(yīng)用技術(shù) 第5章 三維幾何造型 第6章 人機(jī)交互技術(shù) 第7章 工程分析與優(yōu)化設(shè)計(jì) 第8章 工程數(shù)據(jù)處理與交換 第9章 土木工程CAD系統(tǒng)開發(fā) 第10章 現(xiàn)代CAD技術(shù),參照 “教學(xué)日歷”,,,,,,,,,,23,1.5.3 本課程的教學(xué)要求 1. 了解土木工程CAD系統(tǒng)的組成和選型知識(shí) 2. 掌握計(jì)算機(jī)圖形生成基本原理和幾何造型法 3. 掌握人機(jī)對(duì)話和交互作圖技術(shù) 4. 了解工程分析與工程數(shù)據(jù)處理方法 5. 了解CAD應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)過程和基本方法 6. 培養(yǎng)一定的CAD系統(tǒng)開發(fā)能力,24,1.5.4 本課程的安排 總學(xué)時(shí)： 課內(nèi)48學(xué)時(shí)，課外64學(xué)時(shí) 集中上機(jī)：18學(xué)時(shí)（6次） 補(bǔ)課： 3學(xué)時(shí)（C++語言基礎(chǔ)） 作業(yè)： 平時(shí)作業(yè)6次 大作業(yè)1次：結(jié)合“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)” 課程設(shè)計(jì)進(jìn)行,25,1.5.5 本課程的考核方法,26,1.5.6 本課程的特點(diǎn) 1. 綜合性 涉及多門學(xué)科知識(shí)，包括： 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言 軟件工程… 2. 實(shí)踐性 只有通過實(shí)踐，才有可能掌握本課程的知識(shí),27,1.5.7 本課程的學(xué)習(xí)方法 1. 把握基本環(huán)節(jié) 預(yù)習(xí)－聽課－復(fù)習(xí) 請(qǐng)大家提前打印課件，課上補(bǔ)記 2. 抓住基本思路 基本概念－實(shí)現(xiàn)方法－現(xiàn)有系統(tǒng) －現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn) 3. 應(yīng)用基本方法 理解－實(shí)踐－再理解,,3 個(gè)基本,28,1.5.8 本課程的教學(xué)措施 1. 分層要求、分層輔導(dǎo)、因材施教 作業(yè)分：基本題，選作題 編程能力：保證基本要求，每人學(xué)有提高 2. 培養(yǎng)創(chuàng)新能力 加大作業(yè)中自主查詢、設(shè)計(jì)內(nèi)容的比例 能力強(qiáng)、有興趣的同學(xué)可參加科研小組 驗(yàn)收合格者可免課程設(shè)計(jì),29,3. 重視教學(xué)相長 充分利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂 教學(xué)通知 對(duì)上機(jī)情況及作業(yè)進(jìn)行總結(jié)點(diǎn)評(píng) 反饋意見和要求 答疑和討論問題 每周至少看兩次：周一、周四 4. 嚴(yán)格要求：課堂考勤、上機(jī)考勤 請(qǐng)大家大力配合,30,本章學(xué)習(xí)重點(diǎn) 1. CAD的概念 2. CAD的意義 3. CAD在土木工程中的應(yīng)用,31,本章參考文獻(xiàn) 任愛珠、張建平. 土木工程CAD技術(shù). 清華大學(xué)出版社，2006. 第一章 1.1-1.3,32,本章作業(yè)：作業(yè)1 提交期限：下周五（3月6日）,關(guān)于作業(yè)提交的要求 一律通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂提交 均采用附件文件的方式 作業(yè)文件命名規(guī)則：CAD作業(yè)#_$.* 其中 # 為作業(yè)號(hào) $ 為姓名 * 為文件后綴名 例：CAD作業(yè)1_馬智亮.rar,33,34,本周通知 1. 請(qǐng)各班推舉課代表，請(qǐng)課代表將姓名、宿舍、電話及email地址發(fā)到老師的email信箱中 mazl@ 2. 初步定于第3周開始集體上機(jī)，上機(jī)時(shí)間安排 每周五晚上 6:00-8:00 結(jié)62 8:00-10:00 其他 要求全體參加,,