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1、1,土木工程系防灾减灾研究所 马智亮TEL 6277.3543 E-MAIL ,土木工程CAD技术基础Fundamentals of Civil Engineering CAD Technology,2,第1章引言,1.1 CAD的基本概念1.2 CAD的目的和意义1.3 CAD的发展及应用领域1.4 CAD在土木工程中的应用1.5 本课程的任务及学习方法,3,1.1 CAD的基本概念,1.1.1 CAD的概念CAD：Computer Aided Design即计算机辅助设计是综合应用计算机及相关技术辅助人们进行工程和产品设计的技术,4,CAD技术的广泛性 除了花草树木这些自然景物，从茶杯到桌
2、子、建筑、公路、桥梁、火车所有跟普通人生活息息相关的物品和工程设施，都需要设计,5,CAD技术的核心 用计算机表现设计成果：物体形状、属性 设计图 关键：用计算机处理图形,6,土木工程CAD 土木工程CAD即关于土木工程的CAD本课程主要关注 建筑工程结构专业CAD （简称：建筑结构CAD）,7,1.1.2 CAD的理论基础1. 计算机图形学（CG, Computer Graphics）研究如何以图形或符号的形式，通过计算机生成、修改或显示数据的学科。2. 计算机绘图（Computer Aided Drafting）计算机图形学涉及工程图绘制的一个分支，是用计算机绘制工程图的技术。3. 有限元
3、方法（FEM, Finite Element Method）一种数值离散化的、用于进行结构内力分析的方法。,8,1.1.3 CAD的技术基础1. 软件工程技术2. 图形图像处理技术3. 数据管理技术4. 数据交换技术5. 人机交互技术6. 工程分析技术,9,1.2 CAD的目的和意义,1.2.1 工程及产品设计的特点包含的工作分类1. 创造性的工作分析、研究2. 重复性的工作计算、绘图,以建筑物设计为例非常规建筑常规建筑的方案确定：建筑方案结构方案给排水方案,10,1.2.2 CAD的目的通过让人机结合，优势互补人：思维、概念化、创造计算机：高速、大容量存储、准确、直观实现减轻设计者的工作强度
4、提高设计者的工作效率扩展设计者的设计能力 更好的设计,创造性的工作,重复性的工作,11,1.2.3 CAD的意义1. 提高设计效率2. 缩短设计周期3. 提高设计质量4. 降低设计成本,意味着：设计期可缩短设计时间不变情况下：可形成多方案从中择优,成本,质量,工期,12,1.3 CAD的发展及应用领域,1.3.1 CAD发展历史标志性事件1950 飞机制造数控加工 图形显示器1958 平板式绘图仪 滚筒绘图仪1962 交互式图形处理系统 标志CAD技术诞生1964 实用的CAD系统DAC-1系统,13,CAD发展阶段1. 大型机 ：60年代使用大型计算机，只有少数大企业有能力购 置，用在航空和
5、汽车业中2. 小型机：70年代使用小型计算机，更多的企业有能力购置，用在微电子行业中3. 微机和工作站：80年代以来使用微机和工作站，在更多行业中得到应用,14,CAD各发展阶段的代表性产品1. 大型机 ：60年代通用汽车公司：DAC-I系统，用于汽车设计洛克希德公司：CADAM系统，用于飞机设计2. 小型机：70年代 Applicon公司：AGS系统 Computer Vision公司：CADDS系统3. 微机和工作站：80年代以来 Autodesk公司：AutoCAD PTC公司：Pro/ENGINEERING,15,我国土木工程中的CAD应用历史70年代开始用在结构分析中80年代工作站和
6、微机CAD系统开始得到应用2000年设计院甩掉图板先进的CAD系统、网络协同技术等得到应用,16,1.3.2 目前CAD的应用领域航空与汽车工业电子工业机械制造造船工业土木工程其他行业制衣业、模具业等,17,1.4 CAD在土木工程中的应用,1.4.1 CAD在不同的土木工程中的应用建筑工程水利工程道路工程桥梁工程港口工程空港工程铁道工程,18,1.4.2 CAD在土木工程不同阶段中的应用在规划中的应用1. 规划表示系统2. 规划展示系统3. 规划信息管理系统,19,在设计中的应用1. 通用CAD系统主要用于绘制设计图2. 专业应用CAD系统建筑造型系统结构分析与设计系统给排水CAD系统3.
7、协同设计系统支持异地协同设计,20,在施工中的应用1. 施工计划系统施工过程模拟系统虚拟现实系统2. 施工管理系统4D-CAD系统3. 施工设计系统临时设施设计系统,21,1.5 本课程的任务及学习方法,1.5.1 本课程的目的 1. 提高计算机应用能力2. 为有效地选择、使用及自主开发CAD系统奠定 基础,22,1.5.2 本课程的内容,土木工程CAD技术基础,CAD基础知识,CAD系统基本原理,土木工程CAD相关技术,土木工程CAD系统设计,第1章 引言第2章 CAD系统概论第3章 计算机图形技术第4章 AutoCAD应用技术第5章 三维几何造型第6章 人机交互技术第7章 工程分析与优化设
8、计 第8章 工程数据处理与交换第9章 土木工程CAD系统开发第10章 现代CAD技术,参照“教学日历”,23,1.5.3 本课程的教学要求1. 了解土木工程CAD系统的组成和选型知识 2. 掌握计算机图形生成基本原理和几何造型法 3. 掌握人机对话和交互作图技术 4. 了解工程分析与工程数据处理方法 5. 了解CAD应用软件的设计过程和基本方法 6. 培养一定的CAD系统开发能力,24,1.5.4 本课程的安排总学时： 课内48学时，课外64学时集中上机：18学时（6次）补课： 3学时（C+语言基础）作业： 平时作业6次 大作业1次：结合“混凝土结构设计” 课程设计进行,25,1.5.5 本课
9、程的考核方法,26,1.5.6 本课程的特点1. 综合性涉及多门学科知识，包括： 计算机图形学 计算机程序设计语言 软件工程2. 实践性 只有通过实践，才有可能掌握本课程的知识,27,1.5.7 本课程的学习方法1. 把握基本环节 预习听课复习请大家提前打印课件，课上补记2. 抓住基本思路基本概念实现方法现有系统现有标准3. 应用基本方法理解实践再理解,3 个基本,28,1.5.8 本课程的教学措施1. 分层要求、分层辅导、因材施教作业分：基本题，选作题编程能力：保证基本要求，每人学有提高2. 培养创新能力加大作业中自主查询、设计内容的比例能力强、有兴趣的同学可参加科研小组验收合格者可免课程设
10、计,29,3. 重视教学相长充分利用网络学堂 教学通知 对上机情况及作业进行总结点评 反馈意见和要求 答疑和讨论问题每周至少看两次：周一、周四4. 严格要求：课堂考勤、上机考勤请大家大力配合,30,本章学习重点1. CAD的概念2. CAD的意义3. CAD在土木工程中的应用,31,本章参考文献任爱珠、张建平. 土木工程CAD技术. 清华大学出版社，2006. 第一章 1.1-1.3,32,本章作业：作业1提交期限：下周五（3月6日）,关于作业提交的要求一律通过网络学堂提交均采用附件文件的方式作业文件命名规则：CAD作业#_$.*其中# 为作业号 $ 为姓名 * 为文件后缀名例：CAD作业1_马智亮.rar,33,34,本周通知1. 请各班推举课代表，请课代表将姓名、宿舍、电话及email地址发到老师的email信箱中 2. 初步定于第3周开始集体上机，上机时间安排每周五晚上 6:00-8:00 结62 8:00-10:00 其他要求全体参加,
