6142

На занятиях рассматриваются задачи и программа дисциплины. Основные термины и понятия САПР. Понятие проектирования. Системный подход, уровни и стадии проектирова-

ния гидротехнических объектов. Информационное моделирование строительных объектов, BIM – технологии.

Раздел 2. Виды САПР — 1 занятие.

Цель: понять классификацию и структуру комплекса существующих САПР.

На занятиях теоретически рассматриваются Подсистемы САПР. Обеспечение САПР.

Разновидности САПР по приложениям и сфере применения, целевому назначению, масшта-

бам, характеру базовой системы. Характеристики и функции CAE/CAD/CAM систем. Инте-

грация и комплексность современных САПР. Роль САПР различных типов в проектировании гидротехнических объектов

Раздел 3. Использование САПР архитектурно-строительного направления.

AutoCAD — 4 занятия.

Цель: получение практических навыков разработки проекта гидротехнического соору-

жения в AutoCAD, свободное его использование (владение) для подготовки проектной и ра-

бочей технической документации в соответствии с действующими стандартами и нормами

Занятия проводятся за компьютерами, студентам показывается пошагово как создать чёртёж профиля земляной плотины в AutoCAD. При этом рассматриваются следующие во-

просы:: интерфейс; пользовательский профиль; системы координат; ввод точек и позициони-

рование при построении графических примитивов и редактировании; построение геометри-

ческих примитивов; редактирование геометрических примитивов; типы линий; стили текста;

использование слоёв; простановка размеров и их стили; сканирование, обработка и перевод в векторный формат растрового изображения; компоновка чертежа гидротехнического соору-

жения в нескольких проекциях или видах; оформление чертежа и вывод на печать; САПР архитектурно-строительного направления фирмы AutoDesk и Consistent Software. СПДС Мо-

дуль. Знакомство с системами СПДС GraphiCS (приложение для оформления строительных чертежей в соответствии с требованиями СПДС).

11

Раздел 4. Современные средства компьютерного моделирования и расчёта строи-

тельных конструкций и сооружений, САЕ продукты — 1 занятие.

Цель: Сформировать у студентов представление о круге расчётных задач, решаемых методами численного моделирования, существующих программных продуктах общего на-

значения и их функциях.

На занятиях рассматриваются: современные средства компьютерного моделирования и расчёта строительных конструкций и сооружений. Функции программных комплексов

NASTRAN, DYTRAN, ANSYS, SCAD, Plaxis; Программы разработанные на кафедре ГС ННГАСУ (NORD, Talik, Filtr, Stream2D и др).

Раздел 5. Численные методы, лежащие в основе программных САЕ продуктов,

выполняющих расчёты компьютерным (математическим) моделированием — 3 заня-

тия.

Цель: Дать студентам понимание того что такое численный метод расчёта и моделиро-

вания сооружений и объектов, основных этапах исследования с его применением.

На занятиях рассматриваются:

-понятие численных методов;

-численные методы при решении инженерных задач гидротехники; примеры расчётов;

-уравнения в частных производных, определяющие математические и физические мо-

дели работы ГС: Лапласа; Фурье; Пуассона; Фурье-Киргофа; уравнения гидродинамики На-

вье-Стокса и Сен-Венана; - метод конечных разностей (МКР) – дискретизация дифференциальных уравнений,

разностные сетки, явные и неявные схемы, краевые (граничные и начальные) условия;

-основные принципы метода конечных элементов (МКЭ);

-методы решения систем линейных алгебраических уравнений (СЛАУ): прямые и ите-

рационные.

- этапы решения задач численными методами при решении новой исследовательской задачи, и при использовании стандартных САПР.

12

Раздел 6. Использование стандартных САЕ продуктов для расчётов ГС — 3 заня-

тия.

Цель: получение практических навыков использования стандартных пакетов САПР ба-

зирующихся на аналитических зависимостях (Slope) и численных методов (Plaxis) для рас-

чётных обоснований сооружений.

На занятиях рассматриваются:

Программные САЕ продукты в области расчётов гидротехнических сооружений –

Slope, Plaxis. Этапы решения задач численными методами при решении при использовании стандартных САПР.

Раздел 7. Географические информационные системы (ГИС) — 1 занятие.

Цель: Показать студентам классы задач при управлении и контроле территорий с водо-

хозяйственными объектами и гидротехническими сооружениями, а также при их проектиро-

вании решаемых на географической информационной основе с применением Географиче-

ских информационных систем (ГИС).

На занятиях рассматриваются:

-сфера применения ГИС в гидротехническом строительстве;

-функциональные виды ГИС;

-представление географической информации картами ГИС;

-типы слоёв ГИС;

-пространственная привязка и системы координат в ГИС;

-проекции, используемые в картографии и ГИС

-основные типы и элементы географической информации ГИС.

Раздел 8. Интеграция между различными САПР, подготовка отчётов и проектной

документации — 2 занятия.

Цель: студент должен уметь составлять единый отчёт проектной документации объе-

диняя текстовую, графическую, в векторном и растровым форматах, информацию в один до-

кумент, и выполнять обмен данными между различными программами САПР.

На занятиях студенту показывается, как создать в Word итоговый отчёт по расчётно-

13

графическим работам. При этом освещаются следующие вопросы: принципы составления

отчёта в текстовом редакторе, с применением автоматического содержания и ссылок; Им-

порт и экспорт данных между различными форматами САПР (dwg, dxf, txt, doc, xls, bmp, tif,

jpg, psd, png, pdf и др). Растровые изображения: форматы; цветовые схемы, редактирование.

2.3 Темы Расчётно-графических работ (РГР)

РГР 1. Выполнение чертежа гидротехнического сооружения (плотины) в AutoCAD. (раздел 3).

РГР 2. Расчёт устойчивости откоса плотины в программе Slope. (раздел 6)

РГР 3. Расчёт устойчивости откоса плотины на основе численных методов, в программе Plaxis. (раздел 6).

По представленным трём РГР каждому студенту выдаётся преподавателем на занятиях

индивидуальное задание. По РГР 1 индивидуальное задание состоит из основных размеров

профиля плотины (отметка гребня Гр, ширина гребня B, высота плотины Hпл, заложение вер-

хового откоса). По РГР 1 и 2 индивидуальное задание может быть одно – рассчитать устой-

чивость откоса плотины запроектированного ранее в Курсовом проекте «Земляная плотина».

2.4 Требования к Расчётно-графическим работам (РГР)

Расчётно-графические работы оформляются в виде единого отчёта, содержащего разделы по трём РГР.

Каждая РГР содержит описание теоретической части и практической части по выполнению индивидуального задания.

ВРГР 1: в теоретической части описывается интерфейс AutoCAD; системы координат; ввод точек и позиционирование при построении графических примитивов и редактировании; построение геометрических примитивов; редактирование геометрических примитивов; типы линий; стили текста; использование слоёв; простановка размеров и их стили; сканирование, обработка и перевод в векторный формат растрового изображения; компоновка чертежа гидротехнического сооружения в нескольких проекциях или видах; оформление чертежа и вывод на печать; в практической части представляется разработанный чертёж плотины (Рис 1).

ВРГР 2: в теоретической части описываются особенности программы Slope: в теоретической части выполняется расчёт устойчивости, представляется расчётная схема, расчётный метод, полученные возможные поверхности обрушения и проверяется коэффициент устойчивости откоса, на основе которого делается вывод о устойчивости и результатах расчёта.

14

В РГР 3: в теоретической части описываются особенности программы Plaxis и выделяются основные этапы численного моделирования: в теоретической части описывается использование программы для выполнения расчёта заданной плотины по этапам (построении геометрии модели, наложение краевых условий, расчётные исследования на численной модели, вывод результатов моделирования и их анализ), каждый этап поясняется иллюстрациями (расчётная схема, конечно элементная сетка, начальные и граничные условия, деформированная сетка, поверхность сдвига, коэффициенты устойчивости), и в итоге делается вывод по результатам работы.

РГР до зачёта сдаётся преподавателю на проверку, исправляется по замечания, и оценивается.

2.4 Контрольные вопросы

Контрольные вопросы, приведённые далее по изучаемым разделам дисциплины, нумерацией соответствуют вопросам выдаваемым студентам на зачёт

Контрольные вопросы к разделу 1: Структура процесса проектирования

1.Понятие инженерного проектирования в структуре процесса проектирования.

2.Системный подход. Иерархические уровни проектирования. BIM – технологии.

Контрольные вопросы к разделу 2: Виды САПР

3.Подсистемы САПР. Обеспечение САПР.

4.Разновидности САПР (по приложениям и сфере применения; по целевому назначению; по масштабам; по характеру базовой системы).

5.Характеристики и функции CAE/CAD/CAM систем.

6.Комплексные автоматизированные системы.

7.Информационное моделирование строительных объектов, BIM – технологии.

15

Рис. 1. Профиль земляной плотины

Контрольные вопросы к разделу 3: Использование САПР архитектурно-

строительного направления. AutoCAD

8.Интерфейс AutoCAD. Создание в AutoCAD собственного пользовательского профиля и панелей инструментов.

9.Системы координат в AutoCAD. Ввод координат точек в AutoCAD при рисовании графических примитивов и редактировании.

10.Рисование геометрических примитивов в AutoCAD. Командная строка.

11.Редактирование геометрических примитивов в AutoCAD.

12.Задание типов линий, стилей текста в AutoCAD.

13.Использование слоёв в AutoCAD.

14.Задание размерных стилей и простановка размеров в AutoCAD.

15.Компоновка чертежа гидротехнического сооружения в нескольких проекциях или видах. Оформление чертежа и вывод на печать.

16.Функции приложения СПДС GraphiCS и СПДС Модуль.

Контрольные вопросы к разделу 4: Современные средства компьютерного моде-

лирования и расчёта строительных конструкций и сооружений, САЕ продукты

17.Современные средства компьютерного моделирования и расчёта строительных конструкций и сооружений. Функции программного комплекса NASTRAN.

18.Функции программного комплекса DYTRAN.

19.Функции программного комплекса ANSYS.

Контрольные вопросы к разделу 5: Численные методы, лежащие в основе про-

граммных САЕ продуктов, выполняющих расчёты компьютерным (математическим)

моделированием

20.Понятие численных методов лежащих в основе программных комплексов, выполняющих расчёты компьютерным (математическим) моделированием.

21.Основные уравнения гидротехники в частных производных. Уравнения Лапласа, Фурье, Пуассона, Фурье-Киргофа. Уравнения гидродинамики Навье-Стокса и Сен-Венана.

22.Основные этапы метода конечных разностей МКР.

23.Дискретизация дифференциальных уравнений методом конечных разностей.

24.Явные и неявные разностные схемы метода конечных разностей.

25.Краевые условия численных методов.

26.Основные принципы метода конечных элементов МКЭ.

27.Прямые методы решения систем линейных алгебраических уравнений (СЛАУ).

28.Особенности итерационных методов решения СЛАУ и их сравнение.

Контрольные вопросы к разделу 6: Использование стандартных САЕ продуктов

для расчётов ГС

29. Этапы решения задач численными методами при решении новой исследователь-

ской задачи, и при использовании стандартных САПР.

Контрольные вопросы к разделу 7: Географические информационные системы

(ГИС)

30.Географические информационные системы (ГИС), сфера применения.

31.Функциональные виды ГИС.

32.Представление географической информации картами ГИС.

33.Типы слоёв ГИС. Основные типы и элементы географической информации ГИС.

34.Пространственная привязка и системы координат в ГИС. Проекции, используемые

вкартографии и ГИС.

Контрольные вопросы к разделу 7: Интеграция между различными САПР, подго-

товка отчётов и проектной документации

35.Импорт и экспорт данных между различными форматами САПР.

36.Растровые изображения: форматы; цветовые схемы, редактирование.

18

3. Методические указания по организации самостоятельной ра-

боты

3.1 Общие рекомендации для самостоятельной работы

Самостоятельная работа студентов является основным способом овладения учебным материалом в свободное от обязательных учебных занятий время.

Целями самостоятельной работы студентов являются:

-систематизация и закрепление полученных теоретических знаний и практических умений студентов;

-углубление и расширение теоретических знаний;

-формирование умений использовать нормативную, правовую, справочную докумен-

тацию и специальную литературу;

-развитие познавательных способностей и активности студентов:

-формирования самостоятельности мышления, способностей к саморазвитию, самосо-

вершенствованию и самореализации.

Запланированная в учебном плане самостоятельная работа студента рассматривается как связанная либо с конкретной темой изучаемой дисциплины, либо с подготовкой к курсо-

вой, дипломной работе, а также к защите ВКР. В данном разделе рассматривается только са-

мостоятельная работа первого вида.

Самостоятельная работа выполняется в два этапа: планирование и реализация.

Планирование самостоятельной работы включает:

-уяснение задания на самостоятельную работу;

-подбор рекомендованной литературы;

-составление плана работы, в котором определяются основные пункты предстоящей подготовки.

Составление плана дисциплинирует и повышает организованность в работе.

На втором этапе реализуется составленный план. Реализация включает в себя:

-изучение рекомендованной литературы;

-составление плана (конспекта) по изучаемому материалу (вопросу);

-взаимное обсуждение материала.

Необходимо помнить, что на занятиях обычно в теоретической части рассматривается не весь материал. Оставшийся материал восполняется в процессе самостоятельной работы. В

19

связи с этим работа с рекомендованной литературой обязательна.

Работа с литературой и иными источниками информации включает в себя две группы приемов: техническую, имеющую библиографическую направленность, и содержательную.

Первая группа – уяснение потребностей в литературе; получение литературы; просмотр ли-

тературы на уровне общей, первичной оценки; анализ надежности публикаций как источника информации, их относимости и степени полезности. Вторая – подробное изучение и извле-

чение необходимой информации.

Для поиска необходимой литературы можно использовать следующие способы:

-поиск через систематический каталог в библиотеке;

-просмотр специальных периодических изданий;

-использование материалов, размещенных в сети Интернет.

Для того, чтобы не возникало трудностей понимания текстов учебника, монографий,

научных статей, следует учитывать, что учебник и учебное пособие предназначены для сту-

дентов и магистрантов, а монографии и статьи ориентированы на исследователя. Моногра-

фии дают обширное описание проблемы, содержат в себе справочную информацию и отра-

жают полемику по тем или иным дискуссионным вопросам. Статья в журнале кратко излага-

ет позицию автора или его конкретные достижении в исследовании какой-либо научной про-

блемы.

В процессе взаимного обсуждения материала закрепляются знания, а также приобрета-

ется практика в изложении и разъяснении полученных знаний, развивается речь.

При необходимости студенту следует обращаться за консультацией к преподавателю.

Составление записей или конспектов позволяет составить сжатое представление по изучаемым вопросам. Записи имеют первостепенное значение для самостоятельной работы студентов. Они помогают понять построение изучаемого материала, выделить основные по-

ложения, проследить их логику.

Ведение записей способствует превращению чтения в активный процесс. У студента,

систематически ведущего записи, создается свой индивидуальный фонд подсобных материа-

лов для быстрого повторения прочитанного. Особенно важны и полезны записи тогда, когда в них находят отражение мысли, возникшие при самостоятельной работе.

Можно рекомендовать следующие основные формы записи: план, конспект, тезисы,

презентация.

План – это схема прочитанного материала, краткий (или подробный) перечень вопро-

сов, отражающих структуру и последовательность материала. Подробно составленный план

20