5868
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Н.П. Сидоров
КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Учебно-методическое пособие по подготовке к лабораторным занятиям (включая рекомендации по организации
самостоятельной работы и выполнению графических работ)
по дисциплине «Компьютерные технологии проектирования» для обучающихся по специальности
08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений, специализация Строительство гидротехнических сооружений повышенной ответственности
Нижний Новгород
2016
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Н.П. Сидоров
КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Учебно-методическое пособие по подготовке к лабораторным занятиям (включая рекомендации по организации
самостоятельной работы и выполнению графических работ)
по дисциплине «Компьютерные технологии проектирования» для обучающихся по специальности
08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений, специализация Строительство гидротехнических сооружений повышенной ответственности
Нижний Новгород ННГАСУ
2016
УДК 721:004
Сидоров Н.П. Компьютерные технологии проектирования. [Электронный ресурс]:
учеб.- метод. пос. / Н.П. Сидоров; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н. Нов-
город: ННГАСУ, 2016. – 21 с; ил. 1 электрон. опт. диск (CD-RW)
Приведены рекомендации по подготовке к лабораторным занятий по дисциплине
«Компьютерные технологии проектирования». Представлены рассматриваемые на заняти-
ях темы, и основные положения по их освоению, как в теоретической части, формирую-
щие составляющие компетенций знания, так и в практической частях, по выполнению расчётно-графических работ, формирующих умения и владения. Также приводятся темы графических работ и контрольные вопросы итогового испытания на зачёте.
Предназначено обучающимся в ННГАСУ для подготовки к лабораторным заняти-
ям по специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений, специа-
лизация Строительство гидротехнических сооружений повышенной ответственности.
© 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 лабораторным занятиям ........................................ |
9 |
|
2.1 |
Общие рекомендации по подготовке к лабораторным занятиям ..................................... |
9 |
2.2 |
Общие рекомендации по изучению материала теоретической части занятий................. |
9 |
2.3 |
Темы графических работ (ГР).......................................................................................... |
14 |
2.4 |
Требования к графическим работам................................................................................ |
15 |
3. Методические указания по организации самостоятельной работы...................................... |
18 |
|
3.1 |
Общие рекомендации для самостоятельной работы....................................................... |
18 |
3.2 |
Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы........................................ |
20 |
3.3. 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.1.62.01. Системы автоматизированного про-
ектирования и расчёта строительных конструкций являются:
овладение методами практического использования современных компьютеров для об-
работки информации и проведения инженерных изысканий, а также подготовка выпускника к решению профессиональных задач проектирования и исследований, и владение методами компьютерного (математического) моделирования на базе лицензионных универсальных и специализированных программно-вычислительных комплексов и систем автоматизирован-
ных проектирования.
1.2 Содержание дисциплины
Материал дисциплины сгруппирован по следующим разделам:
1. Компьютерные технологий используемые при проектировании Задачи и программа дисциплины. Основные термины и понятия САПР. Понятие проек-
тирования. Системный подход, уровни и стадии проектирования гидротехнических объек-
тов. Информационное моделирование строительных объектов, BIM – технологии.
2. Графические компьютерные программы и САПР при проектировании и выполнении изысканий
Подсистемы САПР. Обеспечение САПР. Разновидности САПР по приложениям и сфе-
ре применения, целевому назначению, масштабам, характеру базовой системы. Характери-
стики и функции CAE/CAD/CAM систем.
Интеграция и комплексность современных САПР. Роль САПР различных типов в про-
ектировании гидротехнических объектов
3. Использование компьютерных технологий и САПР архитектурно-строительного на-
правления. AutoCAD (РГР 1).
AutoCAD: интерфейс; пользовательский профиль; системы координат; ввод точек и по-
зиционирование при построении графических примитивов и редактировании; построение
5
геометрических примитивов; редактирование геометрических примитивов; типы линий; сти-
ли текста; использование слоёв; простановка размеров и их стили; сканирование, обработка и перевод в векторный формат растрового изображения; компоновка чертежа гидротехниче-
ского сооружения в нескольких проекциях и масштабах; оформление чертежа и вывод на пе-
чать.
САПР архитектурно-строительного направления фирмы Autodesk и Consistent Software.
СПДС Модуль. Знакомство с системами СПДС GraphiCS (приложение для оформления строительных чертежей в соответствии с требованиями СПДС).
4. Современные технологии компьютерного моделирования и расчёта строительных конструкций и сооружений, САЕ продукты.
Современные средства компьютерного моделирования и расчёта строительных конст-
рукций и сооружений. Функции программных комплексов NASTRAN, DYTRAN, ANSYS, SCAD, Plaxis. Программы, разработанные на кафедре ГС ННГАСУ (NORD, Talik, Filtr, Stream2D и др).
5. Численные методы, лежащие в основе программных комплексов, выполняющих рас-
чёты компьютерным (математическим) моделированием Понятие численных методов. Численные методы при решении инженерных задач гид-
ротехники. Примеры расчётов. Уравнения в частных производных, определяющие матема-
тические и физические модели работы ГС: Лапласа; Фурье; Пуассона; Фурье-Киргофа; урав-
нения гидродинамики Навье-Стокса и Сен-Венана. Метод конечных разностей (МКР) – дис-
кретизация дифференциальных уравнений, разностные сетки, явные и неявные схемы, крае-
вые условия (граничные и начальные). Основные принципы метода конечных элементов
(МКЭ). Методы решения систем линейных алгебраических уравнений (СЛАУ): прямые и итерационные. Этапы решения задач численными методами при решении новой исследова-
тельской задачи, и при использовании стандартных САПР.
6.Использование стандартных программно-вычислительных комплексов для расчётов
имоделирования работы гидротехнических сооружений
Программные САЕ продукты в области расчётов гидротехнических сооружений – Slope (ГР 2), Plaxis (ГР 3, ГР 4).
Создание в Plaxis численной модели геотехнического объекта: конечно-элементной
6
сетки и краевых условий. Численное моделирование этапов работы и нагружения геотехни-
ческого объекта. Графический вывод и анализ результатов моделирования.
7. Компьютерные технологии математического моделирование природной среды и эко-
систем с гидротехническими сооружениями. Географические информационные системы
(ГИС)
Сфера применения ГИС при проектировании и эксплуатации уникальных (гидротехни-
ческих) сооружений и гидроэнергетических объектов. Функциональные виды ГИС. Пред-
ставление географической информации картами ГИС. Типы слоёв ГИС. Пространственная привязка и системы координат в ГИС. Проекции используемы в картографии и ГИС. Основ-
ные типы и элементы географической информации ГИС.
8. Интеграция компьютерных технологий при подготовке отчётов и проектной доку-
ментации Принципы составления отчёта в текстовом редакторе, с применением стилей, автома-
тического содержания и ссылок. Импорт и экспорт данных между различными форматами САПР. Растровые изображения: форматы; цветовые схемы; редактирование.
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 лабораторные занятия, а также формы самостоятельной ра-
боты: выполнение расчётно-графических работ, подготовка к зачёту.
Аудиторные занятия по данной дисциплине проводятся в виде лабораторных занятий,
на которых каждый студент обеспечен рабочим местом за компьютером с необходимым на-
бором программ, что позволяет во время занятий как опробовать излагаемый преподавате-
лем теоретический материал, так и выполнить основные этапы расчётно-графических работ.
Представляемый теоретический материал позволяет в сжатые сроки представить значитель-
ный объем структурированной информации, сопровождаемой многими наглядными приме-
рами и иллюстрациями.
7
Лабораторные занятия дают возможность студенту освоить приёмы конструирования и детальных расчётов сооружений, которые затем он реализует при самостоятельном завершении выполнения и оформлении расчётно-графических работ.
Преподаватели кафедры при проведении лабораторных занятий по дисциплине используют различные методики и формы работы: тестирование, фронтальный опрос, эвристическую беседу и др. Обязательно используются мультимедиа.
На первом занятии для сдачи итогового зачёта студентам выдаётся список подготовительных вопросов, охватывающих весь спектр тем по дисциплине. Непосредственно перед зачётом проводится консультация, на которой рассматриваются содержательные и организационные вопросы.
Материал дисциплины изучается в соответствии с порядком, определённым в следующей таблице:
|
|
Таблица 1 |
|
Порядок освоения дисциплины |
|
|
|
|
№ |
Раздел дисциплины |
№№ предшест- |
|
|
вующих разде- |
|
|
лов |
1 |
Компьютерные технологий используемые при проектировании |
- |
|
|
|
2 |
Графические компьютерные программы и САПР при проектировании |
1 |
|
и выполнении изысканий |
|
|
|
|
3 |
Использование компьютерных технологий и САПР архитектурно- |
- |
|
строительного направления. AutoCAD (РГР 1) |
|
4 |
Современные технологии компьютерного моделирования и расчёта |
1,2 |
|
строительных конструкций и сооружений, САЕ продукты |
|
5 |
Численные методы, лежащие в основе программных комплексов, вы- |
1,2,4 |
|
полняющих расчёты компьютерным (математическим) моделирова- |
|
|
нием |
|
|
|
|
6 |
Использование стандартных программно-вычислительных комплек- |
3 |
|
сов для расчётов и моделирования работы гидротехнических соору- |
|
|
жений (РГР 2, 3, 4) |
|
7 |
Компьютерные технологии математического моделирование природ- |
1,2 |
|
ной среды и экосистем с гидротехническими сооружениями. Геогра- |
|
|
фические информационные системы (ГИС) |
|
|
|
|
8 |
Интеграция компьютерных технологий при подготовке отчётов и |
1,2,3,6 |
|
проектной документации |
|
|
|
|
|
8 |
|
2. Методические указания по подготовке к лабораторным занятиям
2.1 Общие рекомендации по подготовке к лабораторным занятиям
Аудиторные занятия по дисциплине предусмотрены в форме лабораторных занятий, на которых выделяется теоретическая и практическая часть.
Теоретическая часть представляется преподавателем в устной форме, а также с помо-
щью презентаций передаёт обучаемым знания по основным, фундаментальным вопросам изучаемой дисциплины.
Назначение теоретической части состоит в том, чтобы доходчиво изложить основные положения изучаемой дисциплины, ориентировать на наиболее важные вопросы учебной дисциплины и оказать помощь в овладении необходимых знаний и применения их на прак-
тике. Таким образом, в основном формируется составляющая компетенций – знания.
При подготовке по теоретической части занятий студенты должны ознакомиться с пре-
зентаций, предлагаемой преподавателем, отметить непонятные термины и положения, под-
готовить вопросы с целью уточнения правильности понимания.
Практическая часть проводится в работе за компьютерами, её задача получить состав-
ляющие компетенций – умения и владения. Осваиваются изучаемые по программе дисцип-
лины САПР, выполнением в аудитории основных этапов заданий на графические работы
(ГР), которые позже доделываются и оформляются в ходе самостоятельной работы.
В ходе подготовки к лабораторным занятиям необходимо изучать основную литерату-
ру, знакомиться с дополнительной литературой, а также с новыми публикациями в периоди-
ческих изданиях: журналах, газетах и т.д. При этом необходимо учесть рекомендации препо-
давателя и требования учебной программы.
Студент может дополнить список использованной литературы современными источни-
ками, не представленными в списке рекомендованной литературы, и в дальнейшем исполь-
зовать собственные подготовленные учебные материалы при оформлении ГР.
2.2 Общие рекомендации по изучению материала теоретической части занятий
Раздел 1. Компьютерные технологий используемые при проектировании — 1 за-
нятие.
Цель: вызвать интерес к изучению курса, сформировать представление об САПР как основном профессиональном инструменте современного инженера и исследователя.
9
На занятиях рассматриваются
Задачи и программа дисциплины. Основные термины и понятия САПР. Понятие проек-
тирования. Системный подход, уровни и стадии проектирования гидротехнических объек-
тов. Информационное моделирование строительных объектов, BIM – технологии.
Контрольные вопросы
1.Понятие инженерного проектирования в структуре процесса проектирования.
2.Системный подход. Иерархические уровни проектирования. BIM – технологии.
Раздел 2. Графические компьютерные программы и САПР при проектировании и
выполнении изысканий — 2 занятия.
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
Контрольные вопросы к разделу 2
1.Подсистемы САПР. Обеспечение САПР.
2.Разновидности САПР (по приложениям и сфере применения; по целевому назначе-
нию; по масштабам; по характеру базовой системы).
3.Характеристики и функции CAE/CAD/CAM систем.
4.Комплексные автоматизированные системы.
5.Информационное моделирование строительных объектов, BIM – технологии.
Раздел 3. Использование компьютерных технологий и САПР архитектурно-
строительного направления. AutoCAD — 5 занятий.
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 геометри-
10