6142

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Н.П. Сидоров

ОСНОВЫ САПР ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лабораторным занятиям по дисциплине

«Основы САПР гидротехнических сооружений» 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 гидротехнических сооружений. [Электронный ре-

сурс]: учеб.- метод. пос. / Н.П. Сидоров; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н.

Новгород: ННГАСУ, 2016. – 22 с; ил. 1 электрон. опт. диск (CD-RW)

Приведены рекомендации по подготовке к лабораторным занятий по дисциплине Основы САПР гидротехнических сооружений. 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 расчётно-графических работ и контрольные вопросы итогового испытания на зачёте.

Предназначено обучающимся в ННГАСУ для подготовки к лабораторным заняти-

ям по учебной дисциплине Б.1.47 Основы САПР гидротехнических сооружений, по на-

правлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Строительство инженерных,

гидротехнических и природоохранных сооружений.

© Н.П. Сидоров, 2016 © ННГАСУ, 2016.

1. Общие положения

1.1 Цели изучения дисциплины и результаты обучения

Целями освоения учебной дисциплины Б.1.47.01. Основы САПР гидротехнических со-

оружений являются:

- изучение в теоретической части классификации существующих САПР, и их принци-

пов функционирования, в том числе основ компьютерного моделирования.

-получение практических навыков разработки проекта гидротехнического сооружения

иэкспериментально-исследовательской деятельности с использованием стандартных паке-

тов САПР для расчётных обоснований сооружений и подготовки проектной и рабочей тех-

нической документации в соответствии с действующими стандартами и нормами.

В процессе освоения дисциплины студент должен Знать:

базовые определения и понятия САПР и ГИС используемых в гидротехническом строительстве;

знать современные информационные технологии и способы их использования в профессиональной деятельности;

этапы решения задач численными методами и численного моделирования физических процессов.

Уметь:

выстраивать модель гидротехнического сооружения в различных проекциях и разре-

зах с использованием САПР;

решать задачи по подготовке проектной и рабочей технической документации в строительной и жилищно-коммунальной сфере, оформлять законченные проектно-

конструкторские работы;

выполнять на основе применения современных, численных методов расчёты гидро-

технических сооружений;

формировать численную модель гидротехнического сооружения, ставить краевые ус-

ловия задачи, выполнять моделирование и анализировать его результаты.

Владеть:

стандартными пакеты автоматизации проектирования и исследований;

методами практического использования современных компьютеров для обработки

информации и основами численных методов решения инженерных задач.

5

1.2 Содержание дисциплины

Материал дисциплины сгруппирован по следующим разделам:

1. Структура процесса проектирования 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. Виды САПР 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 САПР архитектурно-строительного направления. AutoCAD (РГР 1). AutoCAD: интерфейс; пользовательский профиль; системы координат; ввод точек и по-

зиционирование при построении графических примитивов и редактировании; построение 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 средства компьютерного моделирования и расчёта строительных кон-

струкций 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).

6

5. Численные методы, лежащие в основе программных САЕ продуктов, выполняющих расчёты 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 САЕ продуктов для расчётов ГС

Программные САЕ продукты в области расчётов гидротехнических сооружений – Slope (РГР 2), Plaxis (РГР 3).

7. Географические информационные системы (ГИС)

Сфера применения ГИС в гидротехническом строительстве. Функциональные виды ГИС. Представление географической информации картами ГИС. Типы слоёв ГИС. Про-

странственная привязка и системы координат в ГИС. Проекции используемы в картографии и ГИС. Основные типы и элементы географической информации ГИС.

8. Интеграция между различными САПР, подготовка отчётов и проектной документа-

ции

Принципы составления отчёта в текстовом редакторе, с применением автоматического содержания и ссылок. Импорт и экспорт данных между различными форматами САПР. Рас-

тровые 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-

7

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.

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 различные методики и формы работы: тестирование, фронтальный опрос, эвристиче-

скую беседу и др. Обязательно используются мультимедиа.

На первом занятии для сдачи итогового зачёта студентам выдаётся список подготови-

тельных вопросов, охватывающих весь спектр тем по дисциплине. Непосредственно перед зачётом проводится консультация, на которой рассматриваются содержательные и организа-

ционные вопросы.

Материал дисциплины изучается в соответствии с порядком, определённым в следую-

щей таблице:

8

9

2. Методические указания по подготовке к лабораторным заня-

тиям

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 РГР, которые позже до-

делываются 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 РГР.

2.2 Общие рекомендации по изучению материала теоретической части занятий

Раздел 1. Структура процесса проектирования — 1 занятие.

Цель: вызвать интерес к изучению курса, сформировать представление об САПР как

основном профессиональном инструменте современного инженера и исследователя. 10