5868

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.

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:

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