浅谈计算机辅助设计在土木工程中的运用和发展趋势剖析

论文浅谈计算机辅助设计在土木工程中的运用和发展趋势申请人：XX学科（专业）：XXXX指导教师：XXXXXXX年XX月II毕业设计(论文)任务书专业班级层次姓名学号一、毕业设计（论文）题目浅谈计算机辅助设计在土木工程中的运用和发展趋势二、毕业设计（论文）工作自年月日起至年月日止三、毕业设计（论文）基本要求：指导教师：8毕业设计(论文)考核评议书指导教师评语：建议成绩：指导教师签名：年月日答辩小组意见：负责人签名年月日答辩小组成员毕业设计（论文）答辩委员会意见：负责人签名：年月日摘要8论文题目：浅谈计算机辅助设计在土木工程中的运用和发展趋势学科（专业）：XXXX申请人：XX指导教师：XXX摘要信息技术使社会发展经历了又一次重大的变革，几乎覆盖并渗透到了各行各业。土木工程设计，伴随着其主要的几大特点：大工程设计；计算量大；设计周期长；劳动强度高。信息技术在土木工程设计中不断发展，逐步产生了各类以计算机为代表的辅助设计技术，成功地解决了以上的难点，使得土木工程设计难度大大降低。由此可见，信息技术的发展对社会带来的效益是不可估量的，那么对于信息技术如何进一步应用到土木工程中，并且为土木工程带来巨大效益成了当今应该重点研究的对象。在针对国内外研究现状作出了总结，其中《土木工程计算机应用的现状与展望》指出了计算机辅助设计在土木工程运用中的以下几个发展趋势：1、视觉技术。2、智能CAD。3、集成智能CAD。《建筑结构仿真分析中的可视化技术》又提出了可视化模块的实现方式——图形模块与数值计算方法的关系，在结构计算机仿真分析中,图形显示模块的突出特点是其与所选用的数值计算方法融为一体,合理地划分数据,并实现数据结构与实际结构的逻辑对应。因而，可预见在计算机辅助设计中，模块化设计及设计数据的共通是工程设计中迫切需要的。土木工程与计算机辅助设计相辅相成，计算机辅助设计的发展也必然推动土木工程的发展。关键词：土木工程；计算机；模块化；辅助设计；论文类型：理论研究西安交通大学网络教育学院论文9目录1绪论......................................................................................................................................12计算机辅助设计的模块化..................................................................................................22.1图形模块与数值计算方法的关系...........................................................................22.2开发工具与软硬件要求............................................................................................23高性能仿真软件..................................................................................................................23.1仿真技术在土木工程中意义...................................................................................33.2现有仿真技术的弊端................................................................................................33.3仿真技术的发展方向................................................................................................34管理信息化..........................................................................................................................44.1土木工程信息化管理应用程度...............................................................................44.2信息化管理土木工程领域中的具体表现...............................................................44.2.1结构工程领域................................................................................................44.2.2岩土工程领域................................................................................................44.2.3交通工程领域................................................................................................54.2.4建筑施工管理领域........................................................................................54.2.5环境工程领域................................................................................................54.3管理信息化发展目标...............................................................................................55结论与展望..........................................................................................................................6致谢...................................................................................................错误!未定义书签。参考文献..................................................................................................................................8附录..................................................................................................................................9攻读学位期间取得的研究成果............................................................................................10声明西安交通大学网络教育学院论文81绪论信息时代的到来，使得计算机技术渗透到各个领域。同时，随着土木工程规模和投资的日益增大，计算机技术也被应用到土木工程建设中。大工程设计；计算量大；设计周期长；劳动强度高是土木工程的典型表现。而计算机技术运用很好地解决了这些问题。计算机技术运用于土木工程中已经成为普遍的现象，比如：第一，CAD技术，即计算机辅助设计与制图。这是指运用计算机系统辅助一项设计的建立、修改、分析或优化的过程。通过多年的设计实践，CAD技术以简单、快捷、存储方便等优点已在工程设计中承担着不可替代的重要作用。许多工程都运用了计算机进行辅助设计和辅助绘图，尤其建立了计算机网络辅助设计与管理后，不仅能提高设计质量，缩短设计周期，而且创造了良好的经济效益和社会效益。第二，计算机仿真系统。由于台风、地震、火灾、洪水等自然灾害的客观存在，使得工程结构性能需要面对这种小概率、大荷载作用。做实验去验证是一个非常困难而且不切实际的方法，一是参数变化条不可能全模拟，二是实体试验成本过高，三是破坏实验有危险性，设备难以跟上。而计算机仿真技术可以在计算机上模拟原型大小的土木工程构筑物在灾害荷载作用下变形到倒塌的全过程，从而揭示结构不安全的环节和因素，以此大大提高土木工程的可靠性。第三，土木工程中涉及的结构形式、材料力学性能和受力情况复杂，其构件破坏模式包括拉、压、弯、剪、扭、粘结、滑移、局压、冲切、疲劳及失稳等，传统的计算方式无法获得准确的判断，而且这些现象的出现也完全不为人所见，但是通过计算机辅助可运用三维图形技术，对材料、构件及结构等各个层次的反应，包括单元的空间运动轨迹、构件的裂缝分布及三维变形情况、结构空间动力反应等进行可视化的表达。从这两方面可以看出计算机辅助设计在土木工程中提供了很大的价值和意义。本论文主要以计算机辅助设计在土木工程行业中的发展方向与趋势作为研究对象，并以计算机辅助设计的进一步发展对土木工程的影响展开论述，从而探讨未来的社会发展过程中，计算机辅助设计对于土木工程行业的价值。西安交通大学网络教育学院论文92计算机辅助设计的模块化2.1图形模块与数值计算方法的关系计算机辅助技术实现模块化设计的首要问题是解决图形模块与数值计算方法的关系。在结构计算机仿真分析中，图形显示模块的突出特点是其与所选用的数值计算方法融为一体，按照面向对象的思想，图形显示的功能在数据结构上应定义为构件或单元类的属性。这样可以合理地划分数据，并实现数据结构与实际结构的逻辑对应，使程序具有可维护性和可扩展性。另外，当前结构工程领域的研究者大多拥有自己开发的数值计算程序，主要的需求是在已有程序的基础上拓展加入图形功能，而不是完全重新开发。在这种情况下，与数值方法的接口方式是在开发图形模块时需要慎重考虑的问题，处理不当将会影响整个仿真系统的运行效率和图形显示的准确性，并使得系统难以维护或进一步拓展，研究成果难以积累。2.2开发工具与软硬件要求对于土木工程结构设计而言，选用合理的三维图形工具是实现可视化的首要工作。OpenGL是当今应用最为广泛的二维和三维图形程序设计标准之一[1]。它通过定义几何形体或定义像素来描述二维或三维物体，并可以通过坐标变换、光照处理和纹理映射等方式来生成逼真的三维动态图像。但是如今仍旧存在OpenGL不能够应用的操作平台，那么创建一个适用于所有操作平台的二维和三维图形的工具便势在必行了，而且需符合以下几点：一是可以和数值方法赖以实现的多种高级语言捆绑二是其语法也应该与这些流行的高级语言一致。由此可以保证仿真系统的生命力、通用性和可扩展性。3高性能仿真软件西安交通大学网络教育学院论文83.1仿真技术在土木工程中意义计算机仿真对结构工程有极大地实用价值。因为结构试验的费用较高，而且一般属于破坏性试验，一个试件不能多次重复作同样的试验，并且，模型的尺寸较大，即便是做缩尺模型试验，对试验设备的要求也相当高，且结构工程材料的缩尺模型试验与足尺试验的物理、力学和其他对应关系是一个复杂的问题。除此之外，还有诸多其他的问题，比如不确定因素多导致的试验