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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 Technology2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31.1 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4CAD技术的广泛性除了花草树木这些自然景物，从茶杯到桌子、
2、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5CAD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）71.1.2 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. 有限元方法（F
3、EM, Finite Element Method） 一种数值离散化的、用于进行结构内力分析的方法。81.1.3 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91.2 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101.2.2 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
4、的工作强度 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111.2.3 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121.3 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13CAD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，
5、用在航空和汽车业中 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14CAD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：AutoCADPTC公司：Pro/ENGINEERING15我国土木工程中的CAD应用历史 70年代 开始用在结构分析
6、中 80年代 工作站和微机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161.3.2 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171.4 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181.4.2 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
7、造型系统 结构分析与设计系统 给排水CAD系统 3. 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211.5 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221.5.2 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
8、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”231.5.3 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 241.5.4 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
9、业1次：结合“混凝土结构设计”课程设计进行251.5.5 本课程的考核方法261.5.6 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 271.5.7 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281.5.8 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
10、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计293. 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 1.1-1.332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.rar3334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628:00-10:00 其他 要求全体参加
