清华大学土木工程CAD技术基础课件01概论
23页1、第一章概论第一章概论?1-1 CAD的目的和意义的目的和意义?1-2 CAD的发展和应用领域的发展和应用领域?1-3 CAD技术在土木工程中的应用技术在土木工程中的应用?1-4 课程任务和学习方法课程任务和学习方法1-1 CAD的目的和意义的目的和意义CAD:基本概念:基本概念?CAD(Computer Aided Design)?综合应用计算机及其有关技术辅助人们进行工程和产品设计的方法和技术。综合应用计算机及其有关技术辅助人们进行工程和产品设计的方法和技术。?CAD技术基础:技术基础:?图形图像处理技术图形图像处理技术?人机交互技术人机交互技术?工程分析技术工程分析技术?数据管理与数据交换技术数据管理与数据交换技术?文档处理技术文档处理技术?软件设计技术软件设计技术自动绘图几何建模图形仿真图形输入图形输出自动绘图几何建模图形仿真图形输入图形输出有限元分析优化设计工程分析与处理有限元分析优化设计工程分析与处理交互输入交互控制图形拾取交互接口交互输入交互控制图形拾取交互接口数据库管理工程数据处理数据交换标准与接口数据库管理工程数据处理数据交换标准与接口文档制作文档编辑文字处理文档制作文
2、档编辑文字处理软件工程规范需求分析系统设计软件编制软件测试软件工程规范需求分析系统设计软件编制软件测试?CAD的理论基础的理论基础?计算机图形学计算机图形学?有限元方法有限元方法?建筑结构建筑结构CAD?通过各种人机交互方式,高速而准确地进行建筑结构的各种技术计算、优化设计、自动绘图以及资料检索。通过各种人机交互方式,高速而准确地进行建筑结构的各种技术计算、优化设计、自动绘图以及资料检索。?CAD与计算机绘图、计算机图形学的关系与计算机绘图、计算机图形学的关系?计算机图形学计算机图形学(Computer Graphics: CG)是研究如何以图形或符号的形式,通过计算机生成、修改或显示数据的学科。是研究如何以图形或符号的形式,通过计算机生成、修改或显示数据的学科。?计算机绘图计算机绘图(Computer Drawing: CD)是是CG中涉及工程图绘制的一个分支,是以计算机操作方式绘制图形的工程技术。中涉及工程图绘制的一个分支,是以计算机操作方式绘制图形的工程技术。?CAD与与CG、CD的关系的关系?CG的图形处理理论和方法是的图形处理理论和方法是CAD的重要基础;的重要基础;?CD是
3、是CAD基本技术。基本技术。CAD:目的:目的?工程设计的工作类型工程设计的工作类型?创造性工作: 研究、分析;创造性工作: 研究、分析;?重复性工作: 运算、绘图。重复性工作: 运算、绘图。?CAD实现人机结合,减轻工作强度实现人机结合,减轻工作强度?设计者完成创造性工作;设计者完成创造性工作;?计算机从事重复性工作。计算机从事重复性工作。?CAD扩大设计者的能力,提高工作效率扩大设计者的能力,提高工作效率?充分结合了人与计算机两者的特长充分结合了人与计算机两者的特长?设计者:思维、概念化和创造性。设计者:思维、概念化和创造性。?计算机:高速、准确的计算大容量的数据存储准确的逻辑判断直观的图形显示。计算机:高速、准确的计算大容量的数据存储准确的逻辑判断直观的图形显示。?“协同效应”“协同效应”合成系统能力大于各组成部分的总和。合成系统能力大于各组成部分的总和。CAD:意义:意义提高设计效率,缩短设计周期提高设计质量降低设计成本促进设计规范化、系列化和标准化提高设计效率,缩短设计周期提高设计质量降低设计成本促进设计规范化、系列化和标准化提高分析计算速度提高分析计算速度解决复杂的计算问题
4、解决复杂的计算问题提高绘图效率提高绘图效率直观的了解设计对象直观的了解设计对象CAD系统相对费用较低系统相对费用较低降低设计劳务费用降低设计劳务费用设计方法、设计文档和制图标准得到统一设计方法、设计文档和制图标准得到统一信息共享,改进各专业设计间的信息传递信息共享,改进各专业设计间的信息传递建立工程施工所需的数据库建立工程施工所需的数据库周密的工程分析周密的工程分析减少设计误差减少设计误差便于修改设计便于修改设计清晰规范的设计图纸和文档清晰规范的设计图纸和文档1-2 CAD的发展和应用领域的发展和应用领域CAD:发展历史:发展历史1958平板绘图仪平板绘图仪1949数控加工数控加工1962MIT:I.E.Sutherland“SketchPad:人机通信图形系统”人机通信图形系统”1980微机与工作站微机与工作站CADPC+光栅显示器光栅显示器+绘图仪绘图仪+图形输入板三维图形系统、数据库技术图形输入板三维图形系统、数据库技术1990标准化和集成化标准化和集成化曲面和实体造型显示产品的三维模型,曲面和实体造型显示产品的三维模型,CAD/CAM的信息集成的信息集成1950图形显示器图形显
5、示器准备阶段准备阶段发展阶段发展阶段应用阶段应用阶段高速发展阶段高速发展阶段大型机与小型机大型机与小型机CAD大、小型机大、小型机+图形显示器图形显示器+光笔光笔+图形输入板二维图形系统图形输入板二维图形系统1970现代现代CAD全面支持异地的、数字化的、采用不同设计方法的产品或工程设计。尽可能采用自动化设计技术,实现设计工作的集成化、网络化和智能化。全面支持异地的、数字化的、采用不同设计方法的产品或工程设计。尽可能采用自动化设计技术,实现设计工作的集成化、网络化和智能化。CAD:代表产品:代表产品?第一代第一代?美国通用汽车公司:美国通用汽车公司:DAC-I系统,用于汽车设计系统,用于汽车设计?美国洛克希德公司:美国洛克希德公司:CADAM系统,用于飞机设计系统,用于飞机设计?第二代第二代?Applicon公司:公司:AGS系统系统?Computer Vision公司:公司:CADDS系统系统?第三代第三代?Autodesk公司:公司:AutoCAD?Bentley公司:公司:MicroStationCAD:展望(:展望(Outlook)?第四代第四代CAD系统系统?曲面和实体造型:
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