6838

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

3.8.Перечень ресурсов информационно – телекоммуникационной сети

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