Перечень рекомендуемой литературы. 1. Макаров Е. Г. Инженерные расчеты в Mathcad

1. Макаров Е. Г. Инженерные расчеты в Mathcad. Учебный курс. – СПб.: Питер, 2003. – 448с.: ил.

2. Макаров Е. Г. Инженерные расчеты в Mathcad: учебный курс. – М.; СПб.; Ниж. Новгород: Питер, 2005. – 448с.: ил.

3. Вычисление в Mathcad / Д. А. Гурский. – Минск: Новое знание, 2003. – 813 с.

4. Самоучитель Mathcad 2001 / Д. В. Кирьянов – СПб.: БХВ–Петербург, 2002. –544с.

Типовое задание по Mathcad

Построение выражений

1. Присвоение значения переменной:

2. Вычисление значения выражения:

3. Построение выражений, содержащих комплексные переменные:

^{= =}

^{= =}

⁼

4. Построение функций, содержащих список параметров:

⁼

⁼

5. Построение итераций:

6. Использование стандартных функций вычисления (рис. 1):

Рис. 1 Стандартные функции вычисления

7. Представление численного результата:

8. Выделение выражения цветом:

Использование единиц измерения

Вычисления в символьном виде

1. Упрощение алгебраических выражений:

2. Замена переменной (подстановка):

3. Разложение на составляющие:

4. Разложение на множители:

5. Построение полинома:

6. Поиск коэффициентов полинома:

7. Разложение в ряд:

8. Разложение на простые дроби:

9. Поиск суммы ряда в символьном виде:

10. Преобразование комплексного числа к виду a+bi:

11. Использование нескольких ключевых слов одновременно:

12. Символьное дифференцирование:

13. Символьное интегрирование:

14. Поиск пределов:

Предел справа

Предел слева

15. Решение уравнений в символьном виде:

16. Решение системы уравнений в символьном виде:

17. Алгебраические операции с матрицами в символьном виде:

18. Транспонирование матриц в символьном виде:

19. Поиск обратной матрицы в символьном виде:

20. Поиск определителя матрицы в символьном виде:

21. Использование прямого и обратного преобразования Фурье:

22. Использование прямого и обратного преобразования Лапласа:

23. Использование прямого и обратного Z преобразования:

Вектора и матрицы

1. Выполнение вычислительных операций между векторами и матрицами:

2. Изменение размеров матриц:

3. Поиск параметров векторов и матриц:

4. Извлечение из исходной матрицы вектора-столбца или вектора-строки:

5. Извлечение из исходной матрицы другой матрицы, но меньших размеров:

6. Установление первого аргумента матриц отличного от нуля:

7. Использование стандартных векторных и матричных функций и операций:

Оптимизация и поиск решений

1. Решение одного уравнения с одним неизвестным (рис. 2, 3):

Рис. 2 Решение уравнения с одним неизвестным (одно решение)

⁼

Рис. 3 Решение уравнения с одним неизвестным (много решений)

2. Решение системы N линейных уравнений с N неизвестными:

3. Решение системы N нелинейных уравнений с N неизвестными:

4. Поиск приближенного решения системы уравнений:

⁼

5. Поиск всех корней полинома:

Построение двумерных графиков (рис. 4)

1. Исходная функция для декартовой системы координат:

2. Исходные функции для полярной системы:

Рис. 4. Построение двумерных графиков

Построение трехмерных графиков

1. Построение поверхности (z):

2. Создание проекционного графика (создать проекцию трехмерного графика z на плоскость XY).

3. Создание 3-х мерных гистограмм (построить 3-х мерную гистограмму G в матричном виде, в одну линию, в виде стека):

4. Создание точечных графиков:

· На основе матрицы данных G

· На основе векторов данных (xyz):

· На основе трехмерной функции F(xyz):

5. Создание векторного поля (создать проекцию векторного поля на плоскость XY на основе матрицы G).

Работа с данными

1. Импортирование и экспортирование данных с помощью стандартных функций WRITEPRN и READPRN.

2. Прием и передача данных с использованием альтернативных программ.

Программирование

Программа для поиска совпадающих значений в двух матрицах:

Результат:

Анимация (рис. 5)

Рис 5. Анимация в Mathcad

2. Технология изготовления конструкторской
документации с использованием САПР «Компас»

Введение

КОМПАС-3D - это мощная, постоянно совершенствующаяся система автоматизированного проектирования (САПР), максимально настроенная под российские стандарты. Эта система содержит мощные средства параметрического твердотельного и поверхностного проектирования деталей и узлов, создания плоских чертежей по пространственной модели, средства просмотра и анализа конструкций, установки размеров, оформления чертежей, создания спецификаций в ручном и полуавтоматическом режимах. Автоматически выполняются простановка допусков и подбор квалитета по заданным предельным отклонениям. Система предоставляет много других возможностей и отличается высокой эффективностью и производительностью.

Основная задача, решаемая системой Компас-3D – моделирование изделий с целью существенного сокращения периода проектирования и скорейшего их запуска в производство. Эти цели достигаются благодаря возможностям:

- быстрого получения конструкторской и технологической документации, необходимой для выпуска изделий (сборочных чертежей, спецификаций, деталировок и т. д.);

- передачи геометрии изделий в расчетные пакеты;

- передачи геометрии в пакеты разработки управляющих программ для оборудования с ЧПУ;

- создания дополнительных изображений изделий (например, для составления каталогов, создания иллюстраций к технической документации и т. д.).

Основные компоненты Компас-3D – система трехмерного твердотельного моделирования, чертежно-графический редактор и модуль проектирования спецификаций.

Система трехмерного твердотельного моделирования предназначена для создания трехмерных ассоциативных моделей отдельных деталей и сборочных единиц, содержащих как оригинальные, так и стандартизированные конструктивные элементы. Параметрическая технология позволяет быстро получать модели типовых изделий на основе однажды спроектированного прототипа. Многочисленные сервисные функции облегчают решение вспомогательных задач проектирования и обслуживания производства.

Чертежно-графический редактор (Компас-График) предназначен для автоматизации проектно-конструкторских работ в различных отраслях деятельности. Он может успешно использоваться в машиностроении, архитектуре, строительстве, составлении планов и схем везде, где необходимо разрабатывать и выпускать чертежную и текстовую документацию.

Совместно с любым компонентом Компас-3D может использоваться модуль проектирования спецификаций, позволяющий выпускать разнообразные спецификации, ведомости и прочие табличные документы.

Документ-спецификация может быть ассоциативно связан со сборочным чертежом (одним или несколькими его листами) и трехмерной моделью сборки.

Основные определения

· Атрибут чертежного объекта – это дополнительная неграфическая информация, связанная с объектом или несколькими объектами чертежа. Такая информация может быть представлена в виде числа, строки текста, а также таблицы с фиксированным или переменным числом строк.

· Буфер обмена (Clipboard) – область памяти, в которую временно помещается скопированный или вырезанный набор графических объектов или текста. Содержимое буфера обмена можно затем вставить в другой документ Компас-3D.

· Главный документ – это чертеж или фрагмент, в который выполнена вставка фрагмента внешней ссылкой. При этом содержимое вставленного фрагмента не копируется физически в главный документ, а хранится только ссылка на выполненную вставку.

· Группа – объединение различных логически связанных между собой объектов чертежа для их удобного одновременного поиска и редактирования. Группа обязательно имеет название, по которому ее можно выбрать в списке групп.

· Деталь – модель изделия, изготавливаемого из однородного материала, без применения сборочных операций.

· Компонент – деталь, подсборка или стандартное изделие, входящее в состав сборки.

· Контур – при работе с эскизом под контуром понимается любой линейный графический объект или совокупность последовательно соединенных линейных графических объектов (отрезков, дуг, сплайнов, контуров).

· Локальная система координат (ЛСК) – система координат с произвольными началом координат и углом поворота осей, назначенная пользователем в текущем виде листа чертежа или во фрагменте.

· Макроэлемент – это объект, состоящий из нескольких простых объектов. Макроэлемент воспринимается системой (выделяется, перемещается, удаляется) как единое целое. Ни один из входящих в макроэлемент простых объектов нельзя редактировать или удалять отдельно, а если такие действия необходимы, то сначала нужно разрушить макроэлемент.

· Объект спецификации – строка или несколько следующих друг за другом строк спецификации, относящихся к одному материальному объекту.

· Объект таблицы изменений – строка или несколько следующих друг за другом строк таблицы изменений, относящихся к одному изменению.

· Операция над эскизом – формообразующие перемещения эскиза, в результате которого образуется объемный элемент.

· Ориентация – положение детали относительно наблюдателя.

· Подсборка – сборка, входящая в состав текущей сборки.

· Радиотехническая схема – графическое отображение совокупности элементов устройства и их связей, выполняющих основные и вспомогательные функции.

· Сборка – модель изделия, состоящего из нескольких деталей с заданным взаимным положением. В состав сборки могут также входить другие сборки (подсборки) и стандартные изделия.

· Слой – это логический уровень размещения различных блоков графической информации. Слои используются для наиболее эффективной разработки сложных чертежей с большой плотностью информации (сборочные чертежи, включающие большое количество деталей и узлов, строительные чертежи и схемы, планировки, электрические схемы и т. п.).

· Сопряжение – параметрическая связь между компонентами сборки, формируемая путем создания взаимного положения их элементов (например, параллельности граней или совпадения вершин).

· Спецификация – документ, содержащий информацию о составе сборки, представленную в виде таблицы. Спецификация оформляется рамкой и основной надписью. Она часто бывает многостраничной.

· Стиль – набор свойств объекта, влияющих на его отображение. Помимо использования готовых стилей, поставляемых с системой можно создавать и применять свои собственные пользовательские стили.

· Текстовый документ – документ, содержащий преимущественно текстовую информацию – текстовый документ. Текстовый документ оформляется рамкой и основной надписью. Он часто бывает многостраничным. В текстовом документе могут быть созданы пояснительные записки, извещения, технические условия и т. п.

· Фрагмент – вспомогательный тип графического документа в Компас-3D. Фрагмент отличается от чертежа отсутствием рамки, основной надписи и других объектов оформления конструкторского документа. Он используется для хранения изображений, которые не нужно оформлять как отдельный лист (эскизные прорисовки, разработки и т. д.). Кроме того, во фрагментах также хранятся созданные типовые решения для последующего использования в других документах.

· Чертеж – основной тип графического документа в Компас-3D. Чертеж содержит графическое изображение изделия, основную надпись, рамку, иногда – дополнительные объекты оформления (знак неуказанной шероховатости, технические требования и т. д.). Чертеж Компас-3D всегда содержит один лист заданного пользователем формата. В файле чертежа Компас-3D могут содержаться не только чертежи (в понимании ЕСКД), но и схемы, плакаты и прочие графические документы.

· Эскиз – плоская фигура, на основе которой образуется объемный элемент.

Основные вопросы практического занятия

1. Интерфейс системы Компас

2. Управление документами

3. Управление курсором

4. Управление изображением в окне

5. Ввод и редактирование объектов

6. Работа со слоями

7. Локальные пользовательские системы координат

8. Работа с атрибутами

9. Именованные группы объектов

10. Работа с макроэлементами

11. Работа с фрагментами изображения

12. Построение нескольких видов

13. Формирование таблицы изменений

14. Работа со спецификацией и текстовыми документами

15. Работа с библиотеками

16. Построение трехмерных моделей (деталей, сборок и др.)

17. Обмен документами

18. Печать документа