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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 2004 14

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　Notebook 217

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API 220

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　PMCAD 230

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　TAT 254

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