6838
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Н.П. Сидоров
ОСНОВЫ САПР ГС
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекционным и лабораторным занятиям (включая рекомендации по орга-
низации самостоятельной работы и выполнению расчётно-графических работ)
по дисциплине «Основы САПР ГС» для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство,
профиль Строительство инженерных, гидротехнических и природоохранных сооружений
Нижний Новгород
2016
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Н.П. Сидоров
ОСНОВЫ САПР ГС
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекционным и лабораторным занятиям (включая рекомендации по орга-
низации самостоятельной работы и выполнению расчётно-графических работ)
по дисциплине «Основы САПР ГС» для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство,
профиль Строительство инженерных, гидротехнических и природоохранных сооружений
Нижний Новгород ННГАСУ
2016
УДК 627:004
Сидоров Н.П. Основы САПР ГС. [Электронный ресурс]: учеб.- метод. пос. / Н.П.
Сидоров; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 21
с; ил. 1 электрон. опт. диск (CD-RW)
Приведены рекомендации по подготовке к лекционным и лабораторным занятиям
(включая рекомендации по организации самостоятельной работы и выполнению расчётно-
графических работ) по дисциплине Основы САПР ГС. Представлены рассматриваемые на занятиях темы, и основные положения по их освоению, как в теоретической части, форми-
рующие составляющие компетенций знания, так и в практической частях, по выполнению расчётно-графических работ, формирующих умения и владения. Также приводятся темы расчётно-графических работ и контрольные вопросы итогового испытания на зачёте.
Предназначено обучающимся в ННГАСУ для подготовки к лекционным и лабора-
торным занятиямпо учебной дисциплине«Основы САПР ГС»дляобучающихся по направ-
лению подготовки 08.03.01Строительство, профиль Строительство инженерных, гидротех-
нических и природоохранных сооружений
© Н.П. Сидоров, 2016 © ННГАСУ, 2016.
Оглавление
1. |
Общие положения.................................................................................................... |
5 |
|
|
1.1. |
Цели изучения дисциплины и результаты обучения....................................... |
5 |
|
1.2. |
Содержание дисциплины................................................................................. |
5 |
|
1.3. |
Порядок освоения материала........................................................................... |
7 |
2. |
Методические указания по подготовке к лекционным занятиям.......................... |
9 |
|
|
2.1. |
Общие рекомендации по работе на лекциях ................................................... |
9 |
|
2.2. |
Общие рекомендации по изучению материала лекций................................... |
9 |
3. |
Методические указания по подготовке к лабораторным занятиям..................... |
13 |
|
|
3.1. |
Общие рекомендации по подготовке к лабораторным занятиям ................. |
13 |
|
3.2. |
Общие рекомендации по изучению материала практической части............ |
13 |
|
3.3. |
Темы Расчётно-графических работ (РГР)...................................................... |
14 |
|
3.4. |
Требования к Расчётно-графическим работам (РГР).................................... |
14 |
|
3.5. |
Контрольные вопросы.................................................................................... |
16 |
|
3.6. |
Общие рекомендации для самостоятельной работы..................................... |
18 |
|
3.7. |
Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы...................... |
20 |
3.8.Перечень ресурсов информационно – телекоммуникационной сети
«интернет» (далее - сеть «интернет»), необходимых для освоения дисциплины................ |
20 |
1.ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1.Цели изучения дисциплины и результаты обучения
Целями освоения учебной дисциплины Б.1.56.01. Основы САПР ГС является: теорети-
ческая и практическая подготовка студентов в области Систем автоматизированного проекти-
рования гидротехнических сооружений (САПР ГС); ознакомление с особенностями работы алгоритмов автоматизированного проектирования гидротехнических сооружений; определе-
ние роли и места автоматизированного проектирования в гидротехнике; получение знаний о назначении и основных характеристиках пакетов САПР, их функциональных возможностях и особенностях, изучениеи получениепрактическихнавыков разработкипроекта(частипроекта)
гидротехнического объекта с использованием САПР
В процессе освоения дисциплины студент должен Знать:
- место и роли систем автоматизированного проектирования гидротехнических соору-
жений;
-базовые определения и понятия САПР;
-требования к постановке основных задач автоматизированного проектирования;
-структуру, назначение, особенности и краткие характеристики возможностей различ-
ных алгоритмов и средств проектирования; - средствах их поддержки (технических, программных, математических и т.п.)
Уметь:
-ориентироваться в области САПР;
-пользоваться специальной литературой в изучаемой предметной области.
Владеть:
-использованием САПР при проектировании гидротехнических сооружений
1.2.Содержание дисциплины
Материал дисциплины сгруппирован по следующим разделам:
1. Вводный раздел. Структура процесса проектирования.
Задачи и программа дисциплины. Основные термины и понятия САПР. Понятие проек-
тирования. Системный подход, уровни и стадии проектирования гидротехнических объектов.
5
2. Виды систем автоматизированного проектирования Системы автоматизированного проектирования (САПР). Иерархические уровни проек-
тирования. Подсистемы САПР. Обеспечение САПР. Разновидности САПР по приложениям и сфере применения, целевому назначению, масштабам, характеру базовой системы. Характе-
ристики и функции CAE/CAD/CAM систем.
Направления развития систем автоматизированного проектирования. Интеграция и ком-
плексность современных САПР. Перспективная роль САПР различных типов в проектирова-
нии гидротехнических объектов
3. Применение САПР. Комплексные автоматизированные системы.
Системы автоматизированного проектирования (CAD/CAE/CAM) отечественного и за-
рубежного производства.
4. Использование САПР архитектурно-строительного направления. AutoCAD, СПДС
GraphiCS (лабораторные занятия, РГР 1)
AutoCAD: интерфейс; пользовательский профиль; системы координат; ввод точек и по-
зиционирование при построении графических примитивов и редактировании; построение гео-
метрических примитивов; редактирование геометрических примитивов; типы линий; стили текста; использование слоёв; простановка размеров и их стили; сканирование, обработка и пе-
ревод в векторный формат растрового изображения; компоновка чертежа гидротехнического сооружения в нескольких проекциях или видах; оформление чертежа и вывод на печать.
САПР архитектурно-строительного направления фирмы AutoDesk и Consistent Software.
Знакомство с системами СПДС GraphiCS (приложение для оформления строительных черте-
жей в соответствии с требованиями СПДС), Консультант Плюс.
5. Современные средства компьютерного моделирования и расчёта строительных кон-
струкций и сооружений, САЕ продукты.
Современные средства компьютерного моделирования и расчёта строительных кон-
струкций и сооружений. Функции программных комплексов NASTRAN, DYTRAN, ANSYS, SCAD, Plaxis. Программы, разработанные на кафедре ГС ННГАСУ (NORD, Talik, Filtr, Stream2D и др).
6. Численные методы, лежащие в основе программных САЕ продуктов, выполняющих
6
расчёты численным моделированием.
Понятие численных методов. Численные методы при решении инженерных задач гидро-
техники. Примеры расчётов. Уравнения в частных производных, определяющие математиче-
ские и физические модели работы ГС: Лапласа; Фурье; Пуассона; Фурье-Киргофа; уравнения гидродинамики Навье-Стокса и Сен-Венана. Метод конечных разностей (МКР) – дискретиза-
ция дифференциальных уравнений, разностные сетки, явные и неявные схемы, граничные и краевые условия. Основные принципы метода конечных элементов (МКЭ). Методы решения систем линейных алгебраических уравнений (СЛАУ): прямые – Гаусса, LU разложения, про-
гонки трёхдиагональныхматриц;итерационные–МПИ, Зейделя, Релаксаций. Этапы решения задач численными методами.
7. Стандартные САЕ продукты для расчётов ГС (лабораторные занятия, РГР 2, РГР 3).
Программные САЕ продукты в области расчёта гидротехнических сооружений – Slope, Plaxis.
8. Географические информационные системы (ГИС).
Сфера применения ГИС в гидротехническом строительстве. Функциональные виды ГИС. Представление географической информации картами ГИС. Типы слоёв ГИС. Простран-
ственная привязка и системы координат в ГИС. Проекции используемы в картографии и ГИС.
Основные типы и элементы географической информации ГИС.
1.3. Порядок освоения материала
Студенту предлагается ознакомиться с программой дисциплины, озвучивается список рекомендованной литературы, включающий учебники, нормативные издания, учебные посо-
бия по дисциплине, подготовленные в ННГАСУ, периодическую литературу.
Часовой объем курса делится на аудиторный и самостоятельный, основными формами его реализации предусмотрены лекционные и лабораторные занятия, а также формы самосто-
ятельной работы: выполнение расчётно-графических работ, подготовка к зачёту.
Аудиторные занятия по данной дисциплине проводятся в виде лекционных и лабора-
торных занятий, на которых каждый студент обеспечен рабочим местом за компьютером с необходимым набором программ, что позволяет во время занятий как опробовать излагаемый
7
преподавателем теоретический материал, так и выполнить основные этапы расчётно-графиче-
ской работы. Представляемый в мультимедийной форме теоретический материал позволяет в сжатые сроки представить значительный объем структурированной информации, сопровож-
даемой многими наглядными примерами и иллюстрациями.
Лабораторные занятия дают возможность студенту освоить приёмы конструирования и детальных расчётов сооружений, которые затем он реализует при самостоятельном заверше-
нии выполнения и оформлении расчётно-графических работ.
Преподаватели кафедры при проведении лабораторных занятий по дисциплине исполь-
зуют различныеметодикии формы работы:тестирование,фронтальныйопрос, эвристическую беседу и др. Обязательно используются мультимедиа.
На первом занятии студентам выдаётся список подготовительных вопросов для сдачи итогового зачёта, охватывающих весь спектр тем по дисциплине. Непосредственно перед за-
чётом проводится консультация, на которой рассматриваются содержательные и организаци-
онные вопросы.
Материал дисциплины изучается в последовательности выделенных выше разделов.
8
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПОДГОТОВКЕ К ЛЕКЦИОННЫМ
ЗАНЯТИЯМ
2.1. Общие рекомендации по работе на лекциях
Аудиторные занятия по дисциплине предусмотрены в форме лекционных и лаборатор-
ных занятий. На лекциях изучается теоретическая часть курса, а на лабораторных занятиях соответственно практическая часть.
Теоретическаячастьпредставляетсяпреподавателем в устной форме, атакжеспомощью презентаций передаёт обучаемым знания по основным, фундаментальным вопросам изучае-
мой дисциплины.
Назначение рассматриваемой на лекциях теоретической части состоит в том, чтобы до-
ходчиво изложить основные положения изучаемой дисциплины, ориентировать на наиболее важные вопросы учебной дисциплины и оказать помощь в овладении необходимых знаний и применения их на практике. Таким образом, в основном формируется составляющая компе-
тенций – знания.
При подготовкек лекционным занятиям студенты должныознакомитьсяспрезентацией,
предлагаемой преподавателем, отметить непонятные термины и положения, подготовить во-
просы сцелью уточненияправильности понимания.Рекомендуется приходить налекцию под-
готовленным, так как в этом случае лекция может быть проведена в интерактивном режиме,
что способствует повышению эффективности лекционных занятий.
2.2. Общие рекомендации по изучению материала лекций
Раздел 1. Вводный раздел. Структура процесса проектирования.
Цель: вызвать интерес к изучению курса, сформировать представление об САПР как ос-
новном профессиональном инструменте современного инженера и исследователя.
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 систем автоматизированного проектирования.
Цель: понять классификацию и структуру существующих САПР.
На занятиях теоретически рассматриваются подсистемы САПР. Обеспечение САПР. 9
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. Применение САПР. Комплексные автоматизированные системы.
Цель: познакомиться с примерами системами комплексной автоматизации проектирова-
ния, объединяющих при выполнении проекта программные продукты различного назначения.
На занятиях теоретически рассматриваются Системы автоматизированного проектиро-
вания (CAD/CAE/CAM) отечественного и зарубежного производства.
Раздел 4. Использование САПР архитектурно-строительного направления.
AutoCAD, СПДС GraphiCS (практические 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
чертёж 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 геометриче-
скихпримитивов; редактированиегеометрическихпримитивов; типы линий; стили текста; ис-
пользование 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 ар-
хитектурно-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).
Раздел 5. Современные средства компьютерного моделирования и расчёта строи-
тельных конструкций и сооружений, САЕ продукты.
Цель: Сформировать у студентов представление о круге расчётных задач, решаемых ме-
тодами численного моделирования, существующих программных продуктах общего назначе-
ния и их функциях.
10