《工程制图与结构分析》课件

工程制图与结构分析本课件将带您深入探索工程制图和结构分析的关键领域，并掌握相关知识和技能，助力您在工程设计和分析领域取得成功课程目标与学习要求掌握工程制图的基本原理和规范，能理解结构分析的基本概念和方法，能了解常用的结构设计软件，并能够进够熟练绘制各种工程图纸够进行简单的结构力学计算和分析行简单的结构设计工程制图的定义与重要性工程制图是使用图形语言表工程制图可以清晰地传达设达工程设计意图的一种技术计信息，确保各环节之间准，是工程设计、施工、制造确无误地理解和执行设计方和维护的重要基础案工程制图是工程项目顺利实施的重要保障，能够有效避免设计偏差和施工错误，提高工程质量和效率结构分析的基本概念结构指由若干个相互连接的构件组成的整体，用来承受外力并传递荷载荷载作用于结构上的外力，包括静荷载、活荷载、风荷载、地震荷载等应力结构内部各点由于外力作用而产生的内力，反映了结构抵抗变形的能力应变结构在外力作用下发生的形变程度，反映了结构的变形能力工程制图基本标准国家标准《机行业标准行业标准适用于特定行业，企业标准企业标准适用于企业内部的GB/T4458-2003械制图》例如建筑行业、航空航天行业等图纸绘制和管理，可以根据自身需要进行调整图纸格式与比例比例、、、等1:11:21:51:102图纸尺寸、、、、A0A1A2A31等A4图框和标题栏包含图纸的基本信息，3如图号、名称、比例、日期等线条类型与应用实线1用于表示可见轮廓线、尺寸线、剖面线等虚线2用于表示不可见轮廓线、中心线、对称线等点划线3用于表示轴线、对称线、尺寸界线等细点划线4用于表示尺寸线、尺寸界线等字体与尺寸标注字体常用的字体有宋体、黑体、楷体等，字高应符合国家标准尺寸标注应清晰、准确、完整，包含尺寸数值、尺寸线、尺寸界线等尺寸单位通常采用毫米（）作为单位，并应在图纸mm上标注投影基础投影将物体上的点、线、面投影到投影面上，形成投影图投影方法常用的投影方法有正投影、斜投影等投影面常用的投影面有水平面、正面、侧面正投影原理投影面用来接收投影的平面，通常为水平面

2、正面、侧面投影线1平行于投影面的直线，将物体上的点投影到投影面上投影图物体在投影面上的投影，反映了物体3在不同方向上的形状和尺寸三视图的形成正视图从物体正面观察到的投影图俯视图从物体上方观察到的投影图左视图从物体左侧观察到的投影图点的投影12点投影线物体上的点连接点与投影面的直线3投影点投影线与投影面的交点直线的投影时间直线长度平面的投影平面投影线投影区域物体上的平面连接平面上的点与投影面的直线投影线与投影面的交点所围成的区域立体的投影组合体投影组合体是由两个或多个简单几何体组组合体投影的绘制需要根据各个几何投影时要注意各个几何体的相对位置合而成的物体体的投影规律进行叠加和空间关系剖视图基础剖视图是将物体假想用剖切剖视图主要用来表示物体的平面切割，移去剖切平面与内部结构和形状观察者之间的部分，并将剩余部分的投影图称为剖视图剖视图的绘制需要按照一定的规则和规范进行全剖视图剖切平面1将物体完全切割的平面剖面线2用斜线表示被剖切平面切割的部分剖视图3展示物体内部结构的投影图半剖视图用剖切平面将物体部分切割，并将部分投影图用剖面线表示，另一部分用实线表示半剖视图可以展示物体的内部结构和外部形状，更清晰地表达设计意图绘制半剖视图时，需要注意剖切平面的位置和剖面线的倾斜方向局部剖视图剖面线2用斜线表示被剖切平面切割的部分剖切平面1只将物体的一部分进行切割局部剖视图展示物体局部内部结构的投影图3断面图的表示断面图断面符号用剖切平面切割物体，仅画出用字母和箭头表示剖切平面的断面形状的投影图位置和方向断面线用细点划线表示断面符号规则图样画法圆用圆规或圆形工直线用直尺或直线曲线用样板或曲线具绘制工具绘制工具绘制标准件表示方法符号表示1用标准符号表示常用的标准件，例如螺钉、螺母、垫圈等简化表示2对尺寸较小的标准件进行简化表示，例如省略部分细节图例表示3用图例表示某些标准件，例如齿轮、轴承等常用符号规范尺寸标注符号用于表示尺寸的单位、公差、表面粗糙度等技术要求符号用于表示材料、热处理、表面处理等技术要求零件符号用于表示不同的零件类型，例如螺栓、螺母、垫圈等尺寸标注系统尺寸基准尺寸标注的起始点，通常选择物体的对称线或特征线尺寸链将尺寸标注相互连接，形成一个完整的尺寸关系链尺寸公差允许尺寸偏差的范围，用于控制产品的尺寸精度技术要求标注热处理标注零件的热处理工艺，例如淬火、2回火等材料1标注零件所用材料的名称和牌号表面处理标注零件的表面处理工艺，例如镀锌

3、喷漆等软件介绍CAD功能强大，应三维建模软件AutoCAD SolidWorks用广泛，是工程制图领域的，可以进行零件和装配的设主流软件计三维建模软件，功能全面，应用于机械、航空等领域Creo基础操作AutoCAD界面介绍绘制图形标注尺寸了解的基本界面，包括工具掌握基本的绘制命令，例如线段、圆弧掌握尺寸标注的命令，例如线性标注、AutoCAD栏、菜单栏、命令行等、圆等角度标注等计算机绘图实践三维建模基础三维建模是指利用计算机软件创建三常用的三维建模软件包括三维建模可以创建各种形状的物体，SolidWorks维模型的过程、、等并可以进行渲染和动画制作Creo Rhino结构分析概述结构分析是研究结构在荷载结构分析可以帮助工程师预作用下的力学行为，包括应测结构的强度、刚度和稳定力、应变、位移等性，确保结构安全可靠结构分析的方法包括理论分析、数值分析和实验分析静力学基本原理平衡条件力矩平衡静止的物体或静止的刚体在合作用在物体上的力矩之和为零外力为零的情况下处于平衡状，物体才能保持平衡状态态约束力物体或刚体受到的限制，例如固定支座、铰链支座等受力分析方法将研究对象从整体中根据平衡条件，建立根据力矩平衡条件，分离出来，并将其周平衡方程，求解未知建立力矩平衡方程，围的力全部画出力求解未知力应力与应变应力1结构内部各点由于外力作用而产生的内力，反映了结构抵抗变形的能力应变2结构在外力作用下发生的形变程度，反映了结构的变形能力应力应变关系3材料的应力和应变之间存在一定的对应关系，被称为应力应变关系曲线材料力学基础材料力学是研究材料在各种外力作用下的力学行为，包括应力、应变、强度、刚度等材料力学是结构设计和分析的基础，可以帮助工程师预测结构的强度、刚度和稳定性材料力学的基本概念包括应力、应变、强度、刚度、韧性、塑性等轴向拉压压缩2外力沿轴线方向压缩物体，使物体长度减小拉伸1外力沿轴线方向拉伸物体，使物体长度增加应力计算3应力等于外力除以截面积扭转变形扭矩扭转角作用在物体上的力矩，使物体物体扭转后，截面绕轴线旋转产生扭转的角度剪切应力由于扭转产生的应力，作用在物体的截面上弯曲变形作用在物体上的力矩，使物体产生弯曲组合变形拉压与扭转1物体同时受到轴向拉压和扭转力矩的作用拉压与弯曲2物体同时受到轴向拉压和弯矩的作用扭转与弯曲3物体同时受到扭转力矩和弯矩的作用结构稳定性分析稳定性是指结构在荷载作用下保持平衡的能力常见的结构失稳形式有屈曲、扭转失稳、侧向屈曲等稳定性分析可以预测结构在荷载作用下发生失稳的临界荷载结构动力分析频率2结构振动的快慢程度振动1结构在动态荷载作用下产生的振动现象阻尼结构振动能量衰减的程度3有限元分析入门有限元分析是一种数值分析方法有限元分析可以模拟结构的力学有限元分析的应用范围很广，可，将结构划分为有限个单元，然行为，并预测结构的强度、刚度以用于各种结构的分析和设计后对每个单元进行分析和稳定性结构设计原则安全性结构应能够承受预期的荷载和环境条件，确保结构安全可靠经济性结构的设计应考虑成本因素，力求经济合理适用性结构的设计应满足使用功能要求，并适应环境条件美观性结构的设计应考虑美观因素，使其与周围环境协调一致结构荷载分析长期作用于结构上的随时间变化而变化的风力作用于结构上的荷载，例如自重、建荷载，例如人员、家荷载，会对高层建筑筑材料、固定设备等具、车辆等、桥梁等产生影响地震发生时，地壳运动对结构产生的荷载，会对建筑物、桥梁等造成破坏结构变形计算位移1结构在荷载作用下产生的位移，包括线性位移和角位移挠度2结构在荷载作用下产生的最大位移，通常指梁、板等结构的弯曲变形变形计算方法3常用的变形计算方法包括叠加法、虚拟功原理、有限元法等结构强度校核强度校核是指验证结构是否能够承受荷载作用而不会发生断裂或失效强度校核需要计算结构的应力，并与材料的强度极限进行比较强度校核是结构设计中重要的环节，可以保证结构的安全性和可靠性结构优化设计约束条件优化设计的限制条件，例如强度限制

2、刚度限制、稳定性限制等目标函数1优化设计的目标，例如最小化材料用量、最小化成本等优化算法用于寻找最优解的算法，例如遗传算3法、模拟退火算法等工程实例分析桥梁结构设计桥梁设计需建筑结构分析建筑设计需要考虑荷载、跨度、材料等要考虑荷载、地震、风等因因素，并进行强度、刚度和素，并进行结构分析和抗震稳定性分析设计机械结构设计机械设计需要考虑功能、强度、刚度、轻量化等因素，并进行结构分析和优化设计桥梁结构设计桥梁类型桥梁设计要素桥梁安全桥梁的类型有很多，常见的类型包括梁桥梁设计需要考虑荷载、跨度、材料、桥梁的安全非常重要，需要进行严格的桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥等施工等因素，并进行强度、刚度和稳定检验和维护，确保桥梁的安全性和可靠性分析性建筑结构分析机械结构设计机械设计需要考虑功能、强度、刚度机械设计常用的软件包括机械设计需要根据不同的应用场景和SolidWorks、轻量化等因素，并进行结构分析和、、等要求，选择合适的材料和加工工艺Creo AutodeskInventor优化设计工程图纸审核图纸审核是指对工程图纸进图纸审核需要由具有相关专行审查，确保图纸内容准确业知识和经验的人员进行、完整、符合国家标准和规范图纸审核可以发现图纸中的错误和缺陷，避免设计偏差和施工错误工程制图标准化统一标准规范化管理采用统一的标准和规范，确保建立健全的图纸管理制度，规图纸的格式、符号、尺寸等一范图纸的绘制、审批、存档等致流程信息共享通过数字化平台共享图纸信息，提高图纸的利用率和效率质量控制要点确保图纸的尺寸、比确保图纸的绘制符合确保图纸内容完整，例、形状等符合设计国家标准和行业规范包括各种视图、剖视要求，控制图纸的精，避免出现错误和缺图、断面图、尺寸标度陷注、技术要求等技术应用BIM定义BIM1建筑信息模型是一种以三维模型为基础，集成了BIM建筑信息的数字化技术应用BIM2技术可以用于建筑设计、施工、运营、维护等各个BIM阶段，提高工程效率和质量优势BIM3技术可以实现建筑信息的集成、可视化、协同、模BIM拟等功能，提升工程设计、施工和管理水平工程制图新技术云制图将工程制图软件和数据存储在云端，方便随时随地进行访问和协作移动制图利用移动设备进行工程制图，方便现场操作和数据采集人工智能应用利用人工智能技术，自动生成图纸、识别错误、优化设计等虚拟现实应用工程应用虚拟现实技术可以用于工程设计、施2工、运营、维护等各个阶段，提升工虚拟现实技术程的直观性和交互性1利用计算机技术模拟现实世界，并提供沉浸式的体验未来展望随着虚拟现实技术的不断发展，其在3工程领域将会有更广泛的应用打印技术3D打印原理工程应用未来展望3D利用三维模型，将材料逐层堆积，打印技术可以用于快速原型制作打印技术的发展将进一步改变工3D3D最终形成实体模型、模具制造、个性化定制等工程领程设计和制造的模式域工程项目管理制定详细的项目计划建立有效的沟通机制对项目实施过程进行，包括时间安排、资，保证项目各环节之有效控制，确保项目源分配、风险管理等间信息畅通按计划进行，并达到预期目标图纸档案管理建立完善的图纸档案管理制采用数字化手段，对图纸进度，规范图纸的收存、整理行电子化管理，提高图纸的、保管、借阅等流程安全性、便捷性和可追溯性定期对图纸档案进行整理和更新，确保图纸的完整性和有效性。