本课程的内容 第童引信数 CAD 第2章CAD系统概论 基础知识 第3章计算机图形技术 CAD系统 第4章AutoCAD应用技术 基本原理 第5章三维建筑造型 土木工程CAD 技术基础 第6章人机交互技术 土木工程CAD 相关技术 第7章工程分析与优化设计 第8章工程数据处理与交换 土木工程CAD 第9章土木工程CAD系统开发 系统设计 第10章现代CAD技术
1 本课程的内容 土木工程CAD 技术基础 CAD 基础知识 CAD系统 基本原理 土木工程CAD 相关技术 土木工程CAD 系统设计 第1章 引言 第2章 CAD系统概论 第3章 计算机图形技术 第4章 AutoCAD应用技术 第5章 三维建筑造型 第6章 人机交互技术 第7章 工程分析与优化设计 第8章 工程数据处理与交换 第9章 土木工程CAD系统开发 第10章 现代CAD技术 参照 “教学日历
第7章」 工程分析与优化设计 7.1概述 7.2工程分析 7.3工程优化设计 2
2 第7章 工程分析与优化设计 7.1 概述 7.2 工程分析 7.3 工程优化设计
7.1概述 传统工程设计 以经验、试凑、静态、定性为特征，导致设计周 期长、设计质量差、成本高。 基于CAD技术的工程设计 以分析、优化、动态、定量为特征，使工程设计 变得更加便捷、高效。 在其中工程分析是重要组成部分
3 7.1 概述 传统工程设计 以经验、试凑、静态、定性为特征，导致设计周 期长、设计质量差、成本高。 基于CAD技术的工程设计 以分析、优化、动态、定量为特征，使工程设计 变得更加便捷、高效。 在其中工程分析是重要组成部分
土木工程设计中 需要通过各种工程分析 包括：力学分析、设计分析、设计方案的评估 进行优化设计 使设计达到最优 CAD技术能使这些工作更有效地进行
4 土木工程设计中 需要通过各种工程分析 包括：力学分析、设计分析、设计方案的评估 进行优化设计 使设计达到最优 CAD技术能使这些工作更有效地进行
7.2工程分析 7.2.1工程分析的分类 工程分析一般分为3类 1.力学分析 2.设计分析 3.设计方案评估
5 7.2 工程分析 7.2.1 工程分析的分类 工程分析一般分为3类 1. 力学分析 2. 设计分析 3. 设计方案评估
1.力学分析 对工程结构进行受力分析计算 主要方法 解析法 有限元分析法 广泛应用的有限元分析软件有SAP、ANSYS等
6 1. 力学分析 对工程结构进行受力分析计算 主要方法 解析法 有限元分析法 广泛应用的有限元分析软件有SAP、ANSYS等
2.设计分析 从专业设计理论出发， 根据力学分析计算结果， 对结构和构件进行详细设计 主要方法 优化设计 可靠性设计 模拟仿真
7 2. 设计分析 从专业设计理论出发， 根据力学分析计算结果， 对结构和构件进行详细设计 主要方法 优化设计 可靠性设计 模拟仿真
3.设计方案评估 对多个设计方案的技术指标进行综合分析和评价 一般需要应用专家的评价知识 常用的技术为人工智能和专家系统 6
8 3. 设计方案评估 对多个设计方案的技术指标进行综合分析和评价 一般需要应用专家的评价知识 常用的技术为人工智能和专家系统
7.2.2有限元分析法(Finite Element Method) 定义 是一种数值离散化方法 是力学和计算机技术结合的产物 用于进行复杂结构的受力分析计算
9 7.2.2 有限元分析法（Finite Element Method） 定义 是一种数值离散化方法 是力学和计算机技术结合的产物 用于进行复杂结构的受力分析计算
基本原理 1.将整个结构划分为数量和尺寸有限的规则小 块，称为单元。单元可以是杆件、多边形、多 面体等。该过程称作离散化过程。 2.假设单元与单元之间在节点上相连接。 3.把节点力或节点位移作为未知数（分别称为力 法或位移法)，将单元内部的应力表达成节点 力或节点位移的函数。 4.在单元内和总体结构满足平衡、连续、协调条 件下，求出节点力或节点位移，最后计算各单 元的应力
10 基本原理 1. 将整个结构划分为数量和尺寸有限的规则小 块，称为单元。单元可以是杆件、多边形、多 面体等。该过程称作离散化过程。 2. 假设单元与单元之间在节点上相连接。 3. 把节点力或节点位移作为未知数（分别称为力 法或位移法），将单元内部的应力表达成节点 力或节点位移的函数。 4. 在单元内和总体结构满足平衡、连续、协调条 件下，求出节点力或节点位移，最后计算各单 元的应力