水電站計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)發(fā)展簡(jiǎn)史

CAD技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展迄今只有大約30年時(shí)間 。20世紀(jì)60年代初期，隨著計(jì)算機(jī)硬件和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,CAD技術(shù)才開(kāi)始起步。最初它只是在飛機(jī)、汽車(chē)制造方面和電氣線路設(shè)計(jì)方面做一些外形設(shè)計(jì)和制圖等工作。隨著軟件的發(fā)展，CAb技術(shù)又深入到分析計(jì)算和優(yōu)化、決策等方面，并能輸出設(shè)計(jì)文件和圖紙，同時(shí)其應(yīng)用范圍也已擴(kuò)展到土木，建筑和水電工程方面。20世紀(jì)70年代初期，美國(guó)推出集成土木工程系統(tǒng)軟件(ICES），1972年英國(guó)推出工程系統(tǒng)應(yīng)用軟件(GENESYS)，使CAD技術(shù)在土木、建筑方面應(yīng)用更為廣泛，70年代后期，美國(guó)墾務(wù)局(United States Bureau of Reciarnation, USBR)，加拿大不列顛哥倫比亞水電局(British Columbia Hydropower Authority, BC Hydro )等單位都逐步開(kāi)展CAD技術(shù)在水電工程中的應(yīng)用。中國(guó)的水電站CAD工作則是1984年開(kāi)始陸續(xù)引進(jìn)了一些小型微機(jī)和工作站之后才起步的，起初只是在微機(jī)上將Auto CAD等軟件應(yīng)用于電氣和建筑。1986年后陸續(xù)開(kāi)發(fā)了廠房、大壩和閘門(mén)等方面的CAD軟件，到1992年1月，全國(guó)水電設(shè)計(jì)系統(tǒng)已完成12個(gè)應(yīng)用于水電站各專(zhuān)業(yè)的CAD軟件，大大提高了相應(yīng)設(shè)計(jì)工作的效率，如中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院開(kāi)發(fā)的拱壩CAD系統(tǒng)，可用于水電工程的可行性設(shè)計(jì)和初步設(shè)計(jì)工作中，節(jié)省人力，投資和時(shí)間，提高工作效率約15倍。

水電站CAD所使用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，由硬件和軟件兩部分組成 。

水電站計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)硬件部分

硬件部分包括主機(jī)、圖形設(shè)備、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。其中主機(jī)多為工作站或個(gè)人機(jī)(PC機(jī))，由于CAD系統(tǒng)要進(jìn)行大量計(jì)算工作和圖形處理工作，因此要求大容量存儲(chǔ)，高速運(yùn)算和圖形處理的功能以及較強(qiáng)的通信功能。圖形設(shè)備包括高分辨率的顯示器和一些專(zhuān)用硬設(shè)備，如字符產(chǎn)生器、矢量發(fā)生器、圖形檔案存儲(chǔ)器等;輸入設(shè)備有帶光筆的圖形顯示器、數(shù)字化儀、圖形輸入器、鍵盤(pán)和鼠標(biāo)等;輸出設(shè)備有打印機(jī)、繪圖儀等。

水電站計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件部分

軟件部分包括計(jì)算稱(chēng)系統(tǒng)軟件，CAD支撐軟件和CAD應(yīng)用軟件，其中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、語(yǔ)言處理系統(tǒng)和服務(wù)性軟件。用戶通過(guò)它們才能充分而有效地使用計(jì)算機(jī)的各種資源并發(fā)揮它的功能。CAD支撐軟件能使用戶方便地運(yùn)行CAD程序。CAD支撐軟件包括CAD管理程序，二維或三維圖形處理軟件包，向用戶提供的操作級(jí)語(yǔ)言，數(shù)據(jù)庫(kù)管理程序和計(jì)算機(jī)模擬程序等。常用的個(gè)人微機(jī)上的Auto CAD系統(tǒng)就是這種支撐軟件之一。CAD應(yīng)用軟件是設(shè)計(jì)人員利用計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的系統(tǒng)軟件所編制的用來(lái)直接解決實(shí)際問(wèn)題的軟件。如天津勘測(cè)設(shè)計(jì)院所編制的廠房CAD就是用于水電站廠房設(shè)計(jì)的CAD應(yīng)用軟件。

(1）水電站CAD軟件系統(tǒng)按其使用方式可分為:檢索型系統(tǒng)、計(jì)算型系統(tǒng)和人機(jī)交互型系統(tǒng)三類(lèi) 。

檢索型系統(tǒng)是預(yù)先把某些定型工程的圖紙，典型設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)及加工用的信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)(Data Base) ,當(dāng)用戶需要某種設(shè)計(jì)方案時(shí)可輸入一些參數(shù)，本系統(tǒng)便會(huì)選出相應(yīng)的或近似的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格圖紙，再通過(guò)一系列類(lèi)比，選擇或少量修改便可得到所需的或接近所需的設(shè)計(jì)方案、它的特點(diǎn)是生成圖紙較快。

計(jì)算型系統(tǒng)重點(diǎn)是由技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面考慮設(shè)計(jì)優(yōu)化，第一步進(jìn)行計(jì)算分析，如大壩應(yīng)力分析，一般采用有限元法、試載荷法或其他方法。第二步再根據(jù)應(yīng)力條件、安全系數(shù)、大壩體積等因素進(jìn)行經(jīng)濟(jì)和其他性能指標(biāo)的分析并進(jìn)行優(yōu)選或用數(shù)學(xué)方法優(yōu)化，以獲得滿意結(jié)果。此外，此系統(tǒng)在計(jì)算開(kāi)始之前可自動(dòng)生成幾何模型并剖分網(wǎng)格形成輸入文件，在計(jì)算完成之后可自動(dòng)把結(jié)果用圖形顯示出來(lái)，必要時(shí)由繪圖機(jī)輸出設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)文件。

人機(jī)交互型系統(tǒng)是當(dāng)給定設(shè)計(jì)參數(shù)后，它便產(chǎn)生一個(gè)初步的設(shè)計(jì)圖形，設(shè)計(jì)人員可用鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、顯示器和數(shù)字化儀等設(shè)施對(duì)此圖形進(jìn)行修改，補(bǔ)充來(lái)逐步完菩。此系統(tǒng)應(yīng)有一個(gè)易學(xué)易用的對(duì)話語(yǔ)言，同時(shí)在顯示器的屏幕上不斷給出各種操作名稱(chēng)與其功能的提示(俗稱(chēng)菜單)。人們可選擇菜單上的操作來(lái)修改或補(bǔ)充設(shè)計(jì)圖形，直到滿足或接近設(shè)計(jì)的要求條件。它的優(yōu)點(diǎn)是在工作中可充分發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的才智。

以上三種類(lèi)型系統(tǒng)的界限不是絕對(duì)的，它們既有各自的特色，又是相互交叉滲透的。

(2)水電站CAD軟件系統(tǒng)，按其軟件結(jié)構(gòu)之不同又可分為單功能CAD系統(tǒng)、基于元件管理方式的多功能CAD系統(tǒng)和墓于工程數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的集成化CAD系統(tǒng)三類(lèi)。

單功能CAD系統(tǒng)是只完成單一任務(wù)的CAD系統(tǒng)。如西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院的混凝土壩施工詳圖CAD就是這種單功能CAD系統(tǒng)。

基于文件管理方式的多功能CAD系統(tǒng)是由許多單功能CAD系統(tǒng)通過(guò)文件管理方式聯(lián)接起來(lái)所構(gòu)成的統(tǒng)一系統(tǒng)，它可保證數(shù)據(jù)和各階段成果的一致性和完整性，并有較高的效率。

基于工程數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的集成化CAD系統(tǒng)是以工程數(shù)據(jù)庫(kù)為核心的具有層次結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，由于數(shù)據(jù)占用空間大大減少，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)合理，所以有更高的效率和可靠性。2100433B

第一章 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的歷史與未來(lái)

1.1 CAD技術(shù)概論

1.2 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的發(fā)展歷程

1.3 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的現(xiàn)狀

1.4 常用的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件

1.5 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的硬件環(huán)境

1.6 CAD技術(shù)的發(fā)展熱點(diǎn)與未來(lái)趨勢(shì)

本章小結(jié)

習(xí)題1

第二章 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)

2.1 幾何建模

2.2 圖形的非幾何信息

2.3 設(shè)計(jì)空間、視圖與視窗

2.4 圖形的文件格式

本章小結(jié)

習(xí)題2

第三章 非參數(shù)化設(shè)計(jì)

3.1 非參數(shù)化與參數(shù)化圖形的基本概念

3.2 AutoCAD簡(jiǎn)介

3.3 圖形的元素及圖形的創(chuàng)建

3.4 圖形的編輯

3.5 文本的創(chuàng)建與編輯

3.6 塊的創(chuàng)建及插入

3.7 尺寸的標(biāo)注與編輯

3.8 層、模板、顏色及線型的設(shè)置

3.9 二維圖形繪圖實(shí)例

3.10 三維實(shí)體模型

3.11 多視圖的基本概念及其應(yīng)用

3.12 三維模型的著色與渲染

3.13 三維實(shí)體模型建模實(shí)例

本章小結(jié)

習(xí)題3

第四章 參數(shù)化設(shè)計(jì)

4.1 參數(shù)化圖形及特征的概念

4.2 Solid Edge簡(jiǎn)介

4.3 草圖的創(chuàng)建、標(biāo)注及編輯

4.4 三維基本實(shí)例的創(chuàng)建

4.5 裝配的概念與應(yīng)用

4.6 工程圖的概念與應(yīng)用

本章小結(jié)

習(xí)題4

第五章 CAD軟件二次開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)介

5.1 ActiveX技術(shù)簡(jiǎn)介

5.2 AutoCAD的二次開(kāi)發(fā)

5.3 Solid Edge的二次開(kāi)發(fā)

本章小結(jié)

習(xí)題5

第六章 簡(jiǎn)易CAD系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

6.1 在VB中調(diào)用Win32 API函數(shù)

6.2 Windows圖形編程基礎(chǔ)

6.3 圖形的交互式設(shè)計(jì)

6.4 圖元的編輯

本章小結(jié)

習(xí)題6

參考文獻(xiàn)2100433B

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造