5868
.pdfческих примитивов; редактирование геометрических примитивов; типы линий; стили текста;
использование 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 архитектурно-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).
Контрольные вопросы к разделу 3
1. Интерфейс AutoCAD. Создание в AutoCAD собственного пользовательского про-
филя и панелей инструментов.
2.Системы координат в AutoCAD. Ввод координат точек в AutoCAD при рисовании графических примитивов и редактировании.
3.Рисование геометрических примитивов в AutoCAD. Командная строка.
4.Редактирование геометрических примитивов в AutoCAD.
5.Задание типов линий, стилей текста в AutoCAD.
6.Использование слоёв в AutoCAD.
7.Задание размерных стилей и простановка размеров в AutoCAD.
8.Компоновка чертежа гидротехнического сооружения в нескольких проекциях или видах. Оформление чертежа и вывод на печать.
9.Функции приложения СПДС GraphiCS и СПДС Модуль.
Раздел 4. Современные средства компьютерного моделирования и расчёта строи-
тельных конструкций и сооружений, САЕ продукты — 1 занятие.
Цель: Сформировать у студентов представление о круге расчётных задач, решаемых методами численного моделирования, существующих программных продуктах общего на-
значения и их функциях.
На занятиях рассматриваются
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).
Контрольные вопросы к разделу 4
1. Современные средства компьютерного моделирования и расчёта строительных
11
конструкций и сооружений. Функции программного комплекса NASTRAN.
2.Функции программного комплекса DYTRAN.
3.Функции программного комплекса ANSYS.
Раздел 5. Численные методы, лежащие в основе программных комплексов, вы-
полняющих расчёты компьютерным (математическим) моделированием — 4 занятия.
Цель: Дать студентам понимание того что такое численный метод расчёта и моделиро-
вания сооружений и объектов, основных этапах исследования с его применением.
На занятиях рассматриваются:
-понятие численных методов;
-численные методы при решении инженерных задач гидротехники; примеры расчётов;
-уравнения в частных производных, определяющие математические и физические мо-
дели работы ГС: Лапласа; Фурье; Пуассона; Фурье-Киргофа; уравнения гидродинамики На-
вье-Стокса и Сен-Венана; - метод конечных разностей (МКР) – дискретизация дифференциальных уравнений,
разностные сетки, явные и неявные схемы, краевые (граничные и начальные) условия;
-основные принципы метода конечных элементов (МКЭ);
-методы решения систем линейных алгебраических уравнений (СЛАУ): прямые и ите-
рационные.
- этапы решения задач численными методами при решении новой исследовательской задачи, и при использовании стандартных САПР.
Контрольные вопросы к разделу 5
1. Понятие численных методов лежащих в основе программных комплексов, выпол-
няющих расчёты компьютерным (математическим) моделированием Понятие численных ме-
тодов лежащих в основе программных комплексов, выполняющих расчёты компьютерным
(математическим) численным моделированием.
2. Основные уравнения гидротехники в частных производных. Уравнения Лапласа,
Фурье, Пуассона, Фурье-Киргофа. Уравнения гидродинамики Навье-Стокса и Сен-Венана.
3.Основные этапы метода конечных разностей МКР.
4.Дискретизация дифференциальных уравнений методом конечных разностей.
5.Явные и неявные разностные схемы метода конечных разностей.
6.Краевые условия численных методов.
7.Основные принципы метода конечных элементов МКЭ.
12
8.Прямые методы решения систем линейных алгебраических уравнений (СЛАУ).
9.Итерационные методы решения (СЛАУ). Метод простой итерации (МПИ).
10.Метод решения СЛАУ Зейделя и Релаксаций.
11.Особенности итерационных методов решения СЛАУ и их сравнение.
Раздел 6. Использование стандартных программно-вычислительных комплексов
для расчётов и моделирования работы гидротехнических сооружений — 6 занятий.
Цель: получение практических навыков использования стандартных пакетов САПР ба-
зирующихся на аналитических зависимостях (Slope) и численных методов (Plaxis) для рас-
чётных обоснований сооружений.
На занятиях рассматриваются:
Программные САЕ продукты в области расчётов гидротехнических сооружений –
Slope, Plaxis. Этапы решения задач численными методами при решении при использовании стандартных САПР.
Контрольные вопросы к разделу 6
1. Этапы решения задач численными методами при решении новой исследовательской задачи, и при использовании стандартных САПР.
Раздел 7. Компьютерные технологии математического моделирование природной среды и экосистем с гидротехническими сооружениями. Географические информаци-
онные системы (ГИС) — 3 занятия.
Цель: Показать студентам классы задач при проектировании и эксплуатации уникаль-
ных (гидротехнических) сооружений и гидроэнергетических объектов, решаемых на геогра-
фической информационной основе с применением Географических информационных сис-
тем.
На занятиях рассматриваются:
-сфера применения ГИС в гидротехническом строительстве;
-функциональные виды ГИС;
-представление географической информации картами ГИС;
-типы слоёв ГИС;
-пространственная привязка и системы координат в ГИС;
-проекции, используемые в картографии и ГИС
-основные типы и элементы географической информации ГИС.
13
Контрольные вопросы к разделу 7
1.Географические информационные системы (ГИС), сфера применения.
2.Функциональные виды ГИС.
3.Представление географической информации картами ГИС.
4.Типы слоёв ГИС. Основные типы и элементы географической информации ГИС.
5.Пространственная привязка и системы координат в ГИС. Проекции используемы в картографии и ГИС.
Раздел 8. Интеграция компьютерных технологий при подготовке отчётов и про-
ектной документации — 3 занятия.
Цель: студент должен уметь составлять единый отчёт проектной документации объе-
диняя текстовую, графическую, в векторном и растровым форматах, информацию в один до-
кумент, и выполнять обмен данными между различными программами САПР.
На занятиях студенту показывается, как создать в Word итоговый отчёт по расчётно-
графическим работам. При этом освещаются следующие вопросы: принципы составления отчёта в текстовом редакторе, с применением стилей, автоматического содержания и ссылок;
Импорт и экспорт данных между различными форматами САПР (dwg, dxf, txt, doc, xls, bmp, tif, jpg, psd, png, pdf и др). Растровые изображения: форматы; цветовые схемы, редактирова-
ние.
Контрольные вопросы к разделу 8
1.Импорт и экспорт данных между различными форматами САПР.
2.Растровые изображения: форматы; цветовые схемы, редактирование.
3.Принципы составления отчёта в текстовом редакторе, с применением стилей, авто-
матического содержания и ссылок.
2.3 Темы графических работ (ГР)
ГР 1. Выполнение чертежа гидротехнического сооружения (плотины) в AutoCAD (раздел 3)..
ГР 2. Расчёт устойчивости откоса плотины в программе Slope, основанной на анали-
тических методах (раздел 6).
ГР 3. Расчёт устойчивости откоса земляной плотины методом компьютерного моде-
лирования в программном комплексе Plaxis, основанном на численных методах (раздел 6).
14
ГР 4. Расчёт гидротехнического сооружения со шпунтовой стенкой методом компью-
терного моделирования в программном комплексе Plaxis (раздел 6).
По представленным выше четырём темам ГР каждому студенту преподавателем выда-
ётся на занятиях индивидуальное задание.
По ГР 1 индивидуальное задание состоит из основных размеров профиля плотины (от-
метка гребня Гр, ширина гребня B, высота плотины Hпл, заложение верхового откоса).
По ГР 2, 3 индивидуальное задание может быть одно – рассчитать устойчивость откоса плотины запроектированного ранее в Курсовом проекте «Земляная плотина».
По ГР 4 студенту выдаётся расчётная схема гидротехнического сооружения имеющего в своей конструкции шпунтовую стену. В ГР 4 необходимо выполнить расчёт устойчивости данного сооружения.
2.4 Требования к графическим работам
Графические работы оформляются в виде единого отчёта, содержащего разделы по четырём ГР.
Каждая ГР содержит описание теоретической части и практической части по выпол-
нению индивидуального задания.
В ГР 1: в теоретической части описывается интерфейс AutoCAD; системы координат;
ввод точек и позиционирование при построении графических примитивов и редактировании;
построение геометрических примитивов; редактирование геометрических примитивов; типы линий; стили текста; использование слоёв; простановка размеров и их стили; сканирование,
обработка и перевод в векторный формат растрового изображения; компоновка чертежа гид-
ротехнического сооружения в нескольких проекциях или видах; оформление чертежа и вы-
вод на печать; в практической части представляется разработанный чертёж плотины (Рис 1).
В ГР 2: в теоретической части описываются особенности программы Slope: в теорети-
ческой части выполняется расчёт устойчивости, представляется расчётная схема, расчётный метод, полученные возможные поверхности обрушения и проверяется коэффициент устой-
чивости откоса, на основе которого делается вывод о устойчивости и результатах расчёта.
В ГР 3: в теоретической части описываются особенности программы Plaxis и выделя-
ются основные этапы численного моделирования: в теоретической части описывается ис-
пользование программы для выполнения расчёта заданной плотины по этапам (построении
15
геометрии модели, наложение краевых условий, расчётные исследования на численной мо-
дели, вывод результатов моделирования и их анализ), каждый этап поясняется иллюстра-
циями (расчётная схема, конечно элементная сетка, начальные и граничные условия, дефор-
мированная сетка, поверхность сдвига, коэффициенты устойчивости), и в итоге делается вы-
вод по результатам работы.
ГР 4 выполняется по требованиям, приведённым для ГР3, одинаковый в них теорети-
ческий материал сокращается, но дополнительно освещаются вопросы моделирования шпун-
товой стенки и ввода её характеристик.
Отчёт по ГР до зачёта сдаётся преподавателю на проверку, исправляется по замеча-
ния, и оценивается.
16
Рис. 1. Профиль земляной плотины
3. Методические указания по организации самостоятельной работы
3.1 Общие рекомендации для самостоятельной работы
Самостоятельная работа студентов является основным способом овладения учебным материалом в свободное от обязательных учебных занятий время.
Целями самостоятельной работы студентов являются:
-систематизация и закрепление полученных теоретических знаний и практических умений студентов;
-углубление и расширение теоретических знаний;
-формирование умений использовать нормативную, правовую, справочную докумен-
тацию и специальную литературу;
-развитие познавательных способностей и активности студентов:
-формирования самостоятельности мышления, способностей к саморазвитию, самосо-
вершенствованию и самореализации.
Запланированная в учебном плане самостоятельная работа студента рассматривается как связанная либо с конкретной темой изучаемой дисциплины, либо с подготовкой к курсо-
вой, дипломной работе, а также к защите ВКР. В данном разделе рассматривается только са-
мостоятельная работа первого вида.
Самостоятельная работа выполняется в два этапа: планирование и реализация.
Планирование самостоятельной работы включает:
-уяснение задания на самостоятельную работу;
-подбор рекомендованной литературы;
-составление плана работы, в котором определяются основные пункты предстоящей подготовки.
Составление плана дисциплинирует и повышает организованность в работе.
На втором этапе реализуется составленный план. Реализация включает в себя:
-изучение рекомендованной литературы;
-составление плана (конспекта) по изучаемому материалу (вопросу);
-взаимное обсуждение материала.
Необходимо помнить, что на занятиях обычно в теоретической части рассматривается не весь материал. Оставшийся материал восполняется в процессе самостоятельной работы. В
связи с этим работа с рекомендованной литературой обязательна.
Работа с литературой и иными источниками информации включает в себя две группы приемов: техническую, имеющую библиографическую направленность, и содержательную.
Первая группа – уяснение потребностей в литературе; получение литературы; просмотр ли-
тературы на уровне общей, первичной оценки; анализ надежности публикаций как источника информации, их относимости и степени полезности. Вторая – подробное изучение и извле-
чение необходимой информации.
Для поиска необходимой литературы можно использовать следующие способы:
-поиск через систематический каталог в библиотеке;
-просмотр специальных периодических изданий;
-использование материалов, размещенных в сети Интернет.
Для того, чтобы не возникало трудностей понимания текстов учебника, монографий,
научных статей, следует учитывать, что учебник и учебное пособие предназначены для сту-
дентов и магистрантов, а монографии и статьи ориентированы на исследователя. Моногра-
фии дают обширное описание проблемы, содержат в себе справочную информацию и отра-
жают полемику по тем или иным дискуссионным вопросам. Статья в журнале кратко излага-
ет позицию автора или его конкретные достижении в исследовании какой-либо научной про-
блемы.
В процессе взаимного обсуждения материала закрепляются знания, а также приобрета-
ется практика в изложении и разъяснении полученных знаний, развивается речь.
При необходимости студенту следует обращаться за консультацией к преподавателю.
Составление записей или конспектов позволяет составить сжатое представление по изучаемым вопросам. Записи имеют первостепенное значение для самостоятельной работы студентов. Они помогают понять построение изучаемого материала, выделить основные по-
ложения, проследить их логику.
Ведение записей способствует превращению чтения в активный процесс. У студента,
систематически ведущего записи, создается свой индивидуальный фонд подсобных материа-
лов для быстрого повторения прочитанного. Особенно важны и полезны записи тогда, когда в них находят отражение мысли, возникшие при самостоятельной работе.
Можно рекомендовать следующие основные формы записи: план, конспект, тезисы,
презентация.
План – это схема прочитанного материала, краткий (или подробный) перечень вопро-
сов, отражающих структуру и последовательность материала. Подробно составленный план
19
вполне заменяет конспект.
Конспект – это систематизированное, логичное изложение материала источника. Объем конспекта не должен превышать 10 страниц. Шрифт Times New Roman, кегль 14, интервал
1,5. Список литературы должен состоять из 5-8 источников, по возможности следует исполь-
зовать последние издания учебных пособий и исследований.
Тезисы — это последовательность ключевых положений из некоторой темы без доказа-
тельств или с неполными доказательствами. По объему тезисы занимают одну страницу формата А4 или одну – две страницы в ученической тетради. В конце тезисов студент дол-
жен сделать собственные выводы.
Презентации по предложенной теме составляются в программе Power Point или Impress.
Количество слайдов должно быть не менее 15 и не превышать 20 слайдов. Кроме текста на слайдах можно создавать схемы и таблицы. Шрифт должен быть читаемым, например,
шрифт черного цвета на светлом фоне или светлый шрифт на темном фоне. Также шрифт не должен быть слишком мелким. В слайдах указываются только основные тезисы, понятия и нормы.
3.2 Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы
1. Соколова, Т. AutoCAD 2005 для студентов / Т. Соколова. - СПб. : Питер, 2005. - 317
с. : ил. - 121-00.
2.Барбакадзе, В. Ш. Автоматизация, оптимизация, моделирование при проектировании конструкций и сооружений / В. Ш. Барбакадзе. - М. : Стройиздат, 1991. - 151 с. : ил. - 25-00.
3.САПР. Системы автоматизированного проектирования : учеб. пособие для втузов : в
9 кн. Кн.8 : Сборник примеров и задач / Д. М. Жук, Н. М. Капустин, С. С. Комалов / под ред.
И. П. Норенкова. - М. : Высш. шк., 1986. - 143 с. : ил. - 0-00.
3.3. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «интернет» (далее
-сеть «интернет»), необходимых для освоения дисциплины
1.http://www.autodesk.ru, http://www.autodesk.ru/products/spds/free-trial.
2.dwg.ru.
3.Введение в ArcGIS for Desktop / Справка ArcGIS, Режим доступа : http://resources.arcgis.com/ru/help/.
20