Mathcad在建筑工程和结构的应用

Mathcad在建筑工程和结构的应用议程Mathcad简介Mathcad在建筑工程和结构的应用Mathcad和AutoCAD的集成Mathcad和Mirostation的集成案例分享Mathcad介绍Mathsoft成立于1985总部设于Cambridge,MA2006年4月PTC收购Mathsoft公司在工程计算领域20年的领先地位客户大多是来自工业领域的佼佼者,其中90%为世界财富1000250K商业用户使用Mathcad进行工程计算和优化全球近2000所大学,500K学生用户和老师使用Mathcad进行学习和学术研究2006年四月获得DesktopEngineering授予的readerspickforProductoftheYear(“年度产品奖”)3MAirbusBAESystemsBechtelCorp.BoeingCaterpillarDuPontEliLillyGeneralDynamicsHewlett-PackardHoneywellHyundaiHeavyLockheedMartinCorp.LosAlamosNationalLabNASANorthropGrummanCorp.ParsonBrinkerhoffRaytheonRollsRoyceSchlumbergerSiemensUniversalStudiosWestinghouse©2006PTCMathcad的价值定位Mathcad工作表自动化计算过程可重复、可审核–标准计算Standardcalculations–专有计算Proprietarycalculations实时计算自动“量刚单位”管理共享工程知识可读性计算基于XML格式使得下游对文档发布时能够自动化实现确保可追踪性能够进行关联–计算关联到设计几何模型–结果关联到客户和设计需求Mathcad在产品开发中的角色工程设计：自然科学和数学原理在实际中的应用，有效提高了设计、制造和流程的效率以及经济结构、机器、过程和系统的利用。（来源：websters.com）工程计算是产品研发流程中的重要资产，必须视为重要的知识产权(IP)取得和共享若要取得足以影响重要工程决策的知识，最好能取得决策所依据的计算结果，才能追踪确认Mathcad可以捕捉CAD系统和设计几何不能捕捉的工程意图©2006PTC概念设计细部设计分析加工与制造验证与原型技术出版物质量保证产品需求市场驱动:机会和价值传统的工程计算方法已经过时太多低效的设计/分析在不断重复过时的工程计算方法随着企业的全球化,老旧的传统经验知识因不能完全满足要求而被抛弃我们必须不断改进我们的作业方式以适应新的环境©2006PTC表格计算方法使用很普遍，它对于工程计算来说并非理想工具问题在于实时计算但公式难以读懂没有量刚单位管理审核困难不支持高级数学计算–微积分Calculus–微分方程式Differentialequations–等等….“天才工程师们使用Excel，得到的却是他们根本没有意识到的严重错误。而错误的积累比你所能够想象到的更快。”AlanStevens博士劳士莱斯数学建模和仿真专家©2006PTCMathcad是工程计算软件的全球标准专注于工程设计直觉式易学易用的白板式界面书写式数学符号全面可在同一个工作单中包含文字、直观数学运算式、图像和和注解最丰富的应用系统–强大的数学函数、单位自动识别可互操作能与其他工程应用很方便地整合在一起可扩展能够把功能扩展到桌面系统上和桌面系统以外。©2006PTC统一使用Mathcad可以获得关键优势提高个人和过程效率易学易用，自动处理关键任务，减少错误如果与Pro/ENGINEER一起使用，可以获得可预测工程功能，该功能可以把下游过程中设计叠代的时间和数量减少改进工程设计的验证和校验捕捉和保存工程计算中锁定的重要知识产权促进公司的最佳实践和知识产权的重复利用支持对标准的遵循©2006PTC10Mathcad关键能力实时数值和符号计算超过400内嵌的函数和求解器向量和矩阵计算2维和3维图形绘制单位管理能力编程能力解方程能力Uniqueprovenancecapabilities输出各种格式文档形式，如pdf,html,etc.帮助手册、培训手册、快速指导等S110xx2d3330xcosx()sinx()d2ii314i412i314i2s3s()2s2dd18s12典型用户遍及各行各业TransportationWasteWaterManagementEnvironmentalEngineeringPlant&BuildingConstructionMaintenanceOperations©2006PTC11Oil&GasGovernmentProcessIndustriesPowerGenerationCivilEngineeringSchlumbergerSaipemShellOilTechnipOffshoreHyundaiHeavySargent&LundySiemensPowerSouthernCo.WestinghouseHydroQuebecEliLillyBASFDuPontProcter&GamblePraxairSandiaNat’lLabs.FloridaDOTNASAKnollsAtomicPowerLab.DepartmentofDefenseCH2MHillHNTBBechtelParsonsURSPipelineDesignPlatformDevelopmentOffshoreExplorationBasinModelingGastoLiquidProcessingGas,Steam,Electric&NuclearpowerplantdesignCorrective&PreventivemaintenancePowerDistributionGeneratorDesignRegulatoryComplianceDrugDiscoveryFacilitiesDesignProductInnovationMedicalPackagingPlasticsManufacturingAircraftEngineDesignWeaponSystemsAnalysisBridge&HighwayDevelopmentNuclearResearchEnergySuretyDefenseAnalysis应用方式多姿多态Application:Analyzesteelbeamspecs.tocalculateloading,shearandmoment,orcomputeforcesonweldedjointsofconcretecylinderpipes.CivilengineeringandconstructioncompaniesuseMathcadtodesign,certify&maintainlargeprojects.©2006PTC12Oil&GasGovernmentProcessIndustriesPowerGenerationCivilEngineeringSchlumbergerSaipemShellOilTechnipOffshoreHyundaiHeavySargent&LundySiemensPowerSouthernCo.WestinghouseHydroQuebecEliLillyBASFDuPontProcter&GamblePraxairSandiaNat’lLabs.FloridaDOTNASAKnollsAtomicPowerDept.ofDefenseCH2MHillHNTBBechtelParsonsURSApplication:Structuralanalysisofoffshoreplatformsorcalculationsofvibrationsinducedbywaves¤tsonunderseapipelines.Mathcadisusedtodocumentdesigncalculations,reuseIPfrompriorprojectsandtoensurecompliancewithregulatorystandards.Application:Thedesignofnuclearandcoalgasificationpowerplantsreliesheavilyoncalculations.Mathcadtemplatesstandardize&automatecriticalcalculations;Mathcad’sAPI/XMLschemaenablesdataexchangewithCAD/CAEApplication:Closely-regulatedindustriesrequirecaptureandsubmissionofallcalculationsusedinthedesign/testofprocessplants.Mathcad’snaturalmathnotationanddocumentinterfacesupportthiscriticalrequirement.Application:AstateagencyneedstodesignHighmastlightpolesinaccordancewith1994AASHTOsigningandlightingspecification.Governmentandstateagenciessub-contractmanyprojects.Mathcadmakescollaboration&certificationofrequirementseasy.业界含有丰富的使用案例库可共享©2006PTC13©2006PTCMathcad在建筑工程及结构(AEC)的应用Mathcad强大的数学能力和丰富的行业扩展库为建筑工程及结构(AEC)的多个领域的应用提供了高级工程计算能力高速公路设计桥梁和高塔工程挡土墙结构分析废物处理系统环境:水和空气污染控制管线设计灌溉系统交通:铁路,航空港©2006PTCMathcad在建筑工程及结构(AEC)的应用Mathcad的行业扩展库为建筑结构设计提供了高级工程计算能力梁分析钢结构梁分析钢筋混泥土板和梁分析钢筋混泥土支柱分析钢结构支柱分析钢筋混泥土平板设计钢筋混泥土地基分析挡土结构分析建筑物防风防震分析钢筋混泥土材料属性，扩张和搭接长度设计©2006PTCMathcad在建筑工程及结构(AEC)的应用Mathcad的行业扩展库为建筑热环境设计提供了高级工程计算能力墙壁和管道稳态热传递建筑物中瞬态热传递利用有限元法进行建筑物的热传导分析多层墙壁间的周期性热流动房间和地下室间的热传导和对流分析建筑物中的辐射热传递阳光辐射温度和湿度的舒适度计算加热和冷却载荷计算建筑热控制水暖系统规格计算辐射采暖系统分析单跨梁－剪切应力和扭矩为单跨梁计算反作用力和最大扭矩并绘制相应的剪切应力图和扭矩图，包括有无终端扭矩、均布或集中载荷的情况组合梁截面属性为由钢梁和混泥土板构成的组合截面梁计算水平剪切应力和截面属性钢筋混泥土挡土坝计算确定大坝的底部宽度、厚度，墙体的厚度以及护岸（带回填、有无堆载）的加固区域计算等©2006PTCMathcadinAEC–AutoCAD集成©2006PTCMathcadinAEC–BentleyMicrostation集成©2006PTC22桥梁、公路桥梁、公路©2006PTC23客户案例-中铁四院关心的问题:桥梁设计比重加大；特殊桥梁设计增多；传统计算软件无法解决好处:解决复杂问题无需手工求解；精度和准确率提高；评价:“部署Mathcad后，工程设计的精度和准确率提高了很多。而之前很多结构新颖的铁路桥梁的细节设计比较复杂，手工计算需要把复杂的工程问题进行分解和简化才可以进行设计，费