6142
.pdfМинистерство 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
2016
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.
|
Оглавление |
|
1. Общие положения..................................................................................................................... |
5 |
|
1.1 |
Цели изучения дисциплины и результаты обучения......................................................... |
5 |
1.2 |
Содержание дисциплины................................................................................................... |
6 |
1.3 |
Порядок освоения материала............................................................................................. |
7 |
2. Методические указания по подготовке к лабораторным занятиям...................................... |
10 |
|
2.1 |
Общие рекомендации по подготовке к лабораторным занятиям ................................... |
10 |
2.2 |
Общие рекомендации по изучению материала теоретической части занятий............... |
10 |
2.3 |
Темы Расчётно-графических работ (РГР)........................................................................ |
14 |
2.4 |
Требования к Расчётно-графическим работам (РГР)...................................................... |
14 |
2.4 |
Контрольные вопросы...................................................................................................... |
15 |
3. Методические указания по организации самостоятельной работы...................................... |
19 |
|
3.1 |
Общие рекомендации для самостоятельной работы....................................................... |
19 |
3.2 |
Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы........................................ |
21 |
3.3. Перечень ресурсов информационно – телекоммуникационной сети «интернет» (далее |
||
- сеть «интернет»), необходимых для освоения дисциплины .............................................. |
21 |
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
|
|
Таблица 1 |
|
Порядок освоения дисциплины |
|
|
|
|
№ |
Раздел дисциплины |
№№ предшест- |
|
|
вующих разде- |
|
|
лов |
|
|
|
1 |
Структура процесса проектирования |
- |
|
|
|
2 |
Виды САПР |
1 |
|
|
|
3 |
Использование САПР архитектурно-строительного направления. AutoCAD |
- |
|
(РГР 1) |
|
|
|
|
4 |
Современные средства компьютерного моделирования и расчёта строитель- |
1,2 |
|
ных конструкций и сооружений, САЕ продукты |
|
|
|
|
5 |
Численные методы, лежащие в основе программных САЕ продуктов, вы- |
1,2,4 |
|
полняющих расчёты численным моделированием |
|
|
|
|
6 |
Использование стандартных САЕ продуктов для расчётов ГС (РГР 2, 3) |
3 |
|
|
|
7 |
Географические информационные системы (ГИС) |
1,2 |
|
|
|
8 |
Интеграция между различными САПР, подготовка отчётов и проектной до- |
1,2,3,6 |
|
кументации |
|
|
|
|
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