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目录1

1　概述1

1.1　计算机辅助设计简述1

1.1.1　计算机辅助设计的基本概念1

1.1.2　计算机辅助设计的发展历史2

1.2　CAD系统的组成2

1.2.1　CAD硬件系统3

1.2.2　CAD软件系统3

1.3　计算机图形学简述5

1.3.1　计算机图形学的有关概念5

1.3.2　计算机图形系统的组成8

1.4　土木工程中的CAD及相关技术10

1.4.1　工程设计资质对CAD的要求10

1.4.2　工程设计CAD技术应用10

1.4.3　信息技术在土木工程中的应用11

2　绘图软件AutoCAD 200414

引言14

2.1　AutoCAD 2004的安装14

2.1.1　安装AutoCAD 2004的系统要求14

2.1.2　安装AutoCAD 2004的步骤15

2.2　AutoCAD操作界面和基础知识17

2.2.1　AutoCAD 2004的启动与屏幕界面17

2.2.2　AutoCAD 2004的命令输入与透明命令的使用19

2.2.3　坐标系和点的坐标表示法21

2.2.4　点和数据的输入23

2.2.5　鼠标和键盘的应用23

2.2.6　AutoCAD 2004的文件管理24

2.3　AutoCAD 2004的绘图环境与辅助命令28

2.3.1　AutoCAD 2004的绘图环境的定制28

2.3.2　绘图辅助（Drawing Aids）30

2.3.3　目标捕捉（Osnap）33

2.3.4　图层管理和线型、颜色的控制与实体特征35

2.3.5　查询命令41

2.3.6　系统变量42

2.3.7　使用帮助菜单42

2.3.8　使用命令别名（简化命令）43

2.4　AutoCAD R14的基本绘图方法43

2.4.1　绘制直线（Line）、射线（Ray）和构造线（Xline）43

2.4.2　绘制单线圆（Circle）、圆弧（Arc）及椭圆和椭圆弧（Ellipse）46

2.4.3　点的绘制（Point）52

2.4.4　绘制圆环（Donut）53

2.4.5　绘制多义线（Pline）54

2.4.6　绘制矩形（Rectangle）和等边多边形（Polygon）57

2.4.7　绘制多线（Mline）和光滑曲线（Spline）59

2.4.8　徒手画线（Sketch）62

2.4.9　绘制填充图形63

2.4.10　用Revcloud命令绘制云状形体67

2.5　图形的编辑68

2.5.1 目标选择68

2.5.2　图形的删除（Erase）、移动（Move）和复制（Copy）71

2.5.3　图形的镜像（Mirror）、阵列（Array）和偏移（Offset）73

2.5.4　图形的旋转（Rotate）和缩放（Scale）77

2.5.5　图形的折断（Break）和修剪（Trim）79

2.5.6 图形的延伸（Extend）、拉伸（Stretch）和改变长度（Lengthen）82

2.5.7　对图形进行倒角（Chamfer）和倒圆（Fillet）86

2.5.8　线性编辑89

2.5.9　分解图形（Explode）91

2.5.10　夹持点的使用（Ddgrips）91

2.6　图形显示控制93

2.6.1　利用Zoom命令缩放图形93

2.6.2　利用Pan命令平移显示图形94

2.6.3　使用鸟瞰视图进行窗口漫游（Dsviewer）96

2.6.4　图形的快速缩放（Viewres）97

2.6.5　图形的重新生成（Regen）97

2.7　图块及其应用97

2.7.1　图块的特点97

2.7.2　图块的定义98

2.7.3　图块的插入101

2.7.4　图块的编辑103

2.7.5　图块中属性的应用103

2.8　给图形标注文本109

2.8.1　用Text（或Dtext）命令标注单行文本109

2.8.2　用Mtext命令标注多行文本112

2.8.3　定义字体样式（Style）115

2.8.4　特殊字符的输入118

2.8.5　文本编辑119

2.8.6　与文本有关的其他命令121

2.9　给图形标注尺寸121

2.9.1　尺寸标注简述121

2.9.2　尺寸标注的关联性122

2.9.3　尺寸标注的类型123

2.9.4　尺寸标注样式的设置（Ddim）123

2.9.5　标注线性型尺寸131

2.9.6　标注角度型尺寸（Dimangular）138

2.9.7　标注直径／半径（Dimdiameter/Dimradius）140

2.9.8 中心标注（Dimcenter）140

2.9.9　指引标注（Leader）141

2.9.10　编辑尺寸标注142

2.10　三维绘图初步144

2.10.1　三维绘图辅助144

2.10.2　绘制三维图形149

2.11　图形的输出156

2.11.1　配置输出设备156

2.11.2　打印样式157

2.11.3　打印图形160

2.11.4　布局与视口162

2.12　AutoCAD高级应用167

2.12.1　AutoCAD设计中心167

2.12.2　图形格式的转换169

2.12.3　外部参照的使用171

3　施工图绘制175

3.1　施工图绘制的一般步骤175

3.2　基本规定176

3.3　建筑结构的有关表示方法183

3.3.1　混凝土结构183

3.3.2　钢结构185

3.4　桥涵、隧道等结构的表示方法190

4　数学计算软件193

4.1　概述193

4.1.1　主要数学计算软件简介193

4.1.2　数学计算软件的选用194

4.1.3　本章目的194

4.2　MATLAB的基础知识194

4.2.1　安装194

4.2.2　操作桌面194

4.2.3　指令窗（Command Window）195

4.2.4　历史指令窗（Command History）、实录指令（diary）198

4.2.5　当前目录窗（Current Directory）198

4.2.6　工作空间浏览器（Workspace Browser）200

4.2.7　帮助系统201

4.3　MATLAB的数值计算202

4.2.8　其他窗口202

4.3.1　一维数组203

4.3.2　二维数组的创建203

4.3.3　二维数组元素的标识204

4.3.4　二维数组的子数组寻访和赋值204

4.3.5　复杂数组的构建204

4.3.6　数组运算和矩阵运算205

4.3.7　关系操作和逻辑操作207

4.3.8　数值计算举例207

4.4 字符串、细胞和构架数组207

4.4.1　字符串数组简介208

4.4.2　细胞数组简介208

4.4.3　构架数组简介209

4.5 数据的可视化及图形用户界面制作210

4.5.1　高级图形命令简介210

4.5.2　低级图形（句柄图形）命令简介211

4.5.3　图形用户界面GUI制作简介212

4.6　M文件213

4.6.1　简介213

4.6.2　M文件入门举例213

4.6.3　MATLAB控制流214

4.6.4　其他215

4.7 符号计算215

4.7.1　符号计算特点215

4.7.2　MATLAB符号计算入门216

4.7.3　其他符号计算简介216

4.8　Notebook217

4.8.1　安装217

4.8.2　启动217

4.8.5　其他218

4.8.4　计算区的创建和运行218

4.8.3　输入细胞（群）的创建和运行218

4.9　MATLAB编译器（Compiler）219

4.9.1　编译器的功能219

4.9.2　由M文件创建C MEX文件举例219

4.9.3　由M文件创建外部应用程序基本步骤220

4.10　应用程序接口API220

4.11　MATLAB用于有限元分析的简例221

4.12　MATLAB用于振动台试验数据分析的简例223

4.12.1　用MATLAB求模型的传递函数223

4.12.2　用MATLAB求积分位移226

4.12.3　小结228

5　通用结构设计软件229

5.1　概述229

5.1.1　PKPM的特点229

5.2　PMCAD230

5.2.1　软件应用范围230

5.1.2　Dr.Bridge的特点230

5.1.3　本章目的230

5.2.2　PKPM主菜单231

5.2.3　工作环境232

5.2.4　主菜单1【PM交互式数据输入】232

5.2.5　主菜单2【输入次梁楼板】248

5.2.6　主菜单3【输入荷载信息】250

5.3　TAT254

5.3.1　【接PM生成TAT数据】255

5.3.2　【数据检查和图形检查】255

5.3.3　主菜单3【结构内力，配筋计算】261

5.3.4　主菜单4【PM次梁计算】261

5.3.5　主菜单5【分析结果图形和文本显示】261

5.3.6　主菜单6【梁归并（全楼归并）】264

5.3.7　主菜单7【选择梁的数据】265

5.3.8　主菜单8【绘制梁施工图】265

5.3.9　主菜单9【绘制梁表施工图】266

5.3.10　主菜单A【梁平面图画法】266

5.3.11　主菜单B【框架梁柱整榀画图】267

5.3.12　主菜单C【柱归并（全楼归并）】、主菜单D【选择柱的数据】、主菜单E【接PK绘制柱施工图】268

5.4　Dr.Bridge功能简介268

5.4.1　核心计算功能268

5.4.2　前后处理及联机帮助268

5.5 Dr.Bridge系统的安装268

5.6 Dr.Bridge系统的基本操作、基本约定269

5.6.1　基本操作269

5.6.2　基本约定270

5.7.2　项目的管理简介271

5.7.1　基本步骤271

5.7　直线桥梁设计与施工计算271

5.7.3　直线桥梁设计与施工计算过程举例272

5.8　直线桥梁设计与施工计算的输出说明279

5.8.1　输出数据的基本约定279

5.8.2　原始数据输出280

5.8.3　总体信息输出280

5.8.4　单元信息输出281

5.8.5　钢束信息输出281

5.8.6　施工阶段信息输出282

5.8.7　使用阶段信息输出283

5.8.8　优化阶段信息输出284

5.8.9　输出文本数据结果284

5.8.10　输出图形数据结果285

5.9.4　横向分布系数计算289

5.9.3　截面计算289

5.9.1　斜、弯和异型桥梁289

5.9.2　基础计算289

5.9　Dr.Bridge系统其他功能的简介289

6　通用有限元分析软件290

6.1　概述290

6.1.1　有限元分析软件出现的背景290

6.1.2　ANSYS软件的特点290

6.1.3　本章目的291

6.2　ANSYS的用户界面291

6.3　ANSYS程序的单元库和荷载293

6.4　有限元分析模型的建立298

6.4.1　单元模式、实常数、材料的定义298

6.4.2　实体模型和有限元模型301

6.4.3　基本实体的创建302

6.4.4　实体模型的布尔操作308

6.4.5　单元属性赋予和网格划分311

6.4.6　实体的选择315

6.4.7　显示及变换317

6.5　加载和求解321

6.5.1　求解类型321

6.5.2　荷载步（Load Step）322

6.5.3　加载323

6.5.4　求解327

6.5.5　输出窗口327

6.6　计算结果的提取——通用后处理327

6.6.1　读入数据328

6.6.2　结果的图形显示329

6.6.3　单元数据332

6.6.4　工况和工况组合335

参考文献338