环境工程CAD概述

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1.1.5 CAD软件技术的未来发展
(1) CAD系统的智能化
与人工智能技术结合，形成CAD专家系统
(2) 实体造型与仿真
通过静态和动态实体造型，更真实地描述三维物体的几何信息； 在实体造型和计算机图形学的基础上，在计算机上建立工程设计的实 际系统的计算机模型来代替实际系统的 运行，以便对设计结果进行试验 和考核。
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1.1.4 CAD技术的发展历程
(1)准备和诞生时期（20世纪50年代） 1950年，MIT研制出WHIRLWIND 1计算机的图形显示器； 1958年，美国Calcomp公司研制出滚筒式绘图机；美国 GerBer公司把数控机床发展成平板式绘图机； 20世纪50年代末，MIT在WHIRLWIND计算机上第一次使用 了阴极射线管CRT（Cathode Ray Tube），操作者可以用 光笔在屏幕上确定目标。它预示着交互式图形生成技术的诞 生，为CAD技术的发展作了必要的准备。
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(2)蓬勃发展和进入应用时期（20世纪60年代） 20世纪60年代初，MIT的博士生Ivan Sutherland研制出世界 上第一台利用光笔的交互式图形系统SKETCHPAD。在20世 纪60年代，由于计算机及图形设备价格昂贵，技术复杂，只 有一些实力雄厚的大公司才能使用这一技术。作为CAD技术 的基础，计算机图形学在这一时期得到了很快的发展。20世 纪60年代中期出现了商品化的CAD设备，CAD技术开始进入 了发展和应用阶段。
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(4)一致。因为在方法上系统保持了一致性，就消除了因为个 人风格不同产生的问题。一家公司中可以有多个制图员同 时为一个工程制图，并产生一致的图形集。 (5)高效。CAD绘图员使用与手工制图完全不同的方式完成一 项制图任务。CAD 程序能够为操作员完成大量工作，因 此必须在绘图前进行大量的准备工作以期利用系统所提供 的所有好处。
(3) CAD系统的集成化
CAD+CAM=CAD/CAM；CAD/CAM+CAPP+CAT+PDM=CAE 集成的最高层次：计算机集成生产系统-CIMS
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市政管线设计，如自来水、污水排放、煤气、电力、暖 气、通信（包括电话、有线电视、数据通信等）各类市 政管道线路设计。 交通工程设计，如公路、桥梁、铁路、航空、机场、港 口、码头等。 水利工程设计，如大坝、水渠、河海工程等。 其他工程设计和管理，如房地产开发及物业管理、工程 概预算、施工过程控制与管理、旅游景点设计与布置、 智能大厦设计等。
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1.1.2 CAD制图方法 •交互法：直接利用绘图软件的各种功能，利用人机 交互方式将图形一笔一笔画出来。缺点是速度慢， 绘图工作量大，应用熟练后，比原始绘图要快2-3倍 以上。 •尺寸驱动法：
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1.1.2 CAD的优点
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1.1.3 CAD技术在工程设计中的应用
• 建筑设计，包括方案设计、三维造型、建筑渲染图设计、 平面布景、建筑构造设计、小区规划、日照分析、室内 装潢等各类CAD应用软件。 结构设计，包括有限元分析、结构平面设计、框/排架结 构计算和分析、高层结构分析、地基及基础设计、钢结 构设计与加工等。 设备设计，包括水、电、暖各种设备及管道设计。 城市规划、城市交通设计，如城市道路、高架、轻轨、 地铁等市政工程设计。
CAD的定义 1973年，当CAD处于发展初期的时候，国际信 息技术联合会就给CAD一个广义的定义： CAD是将人和计算机混编在解题专业组中的一种技
术，从而将人和计算机的最佳特性结合起来。
人具有图形识别的能力，具有学习、联想、思 维、决策和创造能力，而计算机具有巨大的信息存 储和记忆能力，有丰富灵活的图形和文字处理功能 和高速精确的运算能力，上述人和计算机最佳特性 的结合就是CAD的目的。
(1)准确。计算机产生的图形绘制和打印的准确性达到所用单 位的小数点后1 4位。其严格的尺寸和公差数值比传统的手 工刻度方法更加可靠。 (2)快速。C A D所具有的复制、编辑、安排条目等能力加速 了绘图过程。当操作者定制了针对某一特定任务的操作过 程后，工作的速度会大大提高。 (3)整洁清晰。绘图仪所具有的产生精确清晰的图的能力，是 优于传统手工方法的最明显优点。CAD绘图的一致性，包 括线条粗细均匀、打印高质量字符、没有污损或其他绘图 用的临时标记等方面都是极佳的。
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(3)广泛应用时期（20世纪70年代） 20世纪70年代推出了以小型机为平台的CAD系统。同时，图 形软件和CAD应用支撑软件也不断充实提高。图形设备，如 光栅扫描显示器、图形输入板、绘图仪等相继推出和完善。 于是，20世纪70年代出现了面向中小企业的CAD商品化系统。
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(5)日趋成熟的时期（20世纪90年代） 这一时期的发展主要体现在以下几个方面： CAD标准化体系进一步完善； 系统智能化成为又一个技术热点； 集成化成为CAD技术发展的一大趋势； 科学计算可视化、虚拟设计、虚拟制造技术
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(4)突飞猛进时期（20世纪80年代） 20世纪80年代，大规模和超大规模集成电路、工作站和 RISC（精简指令集计算机）等的出现使CAD系统的性能大 大提高了一步。与此同时，图形软件更趋成熟，二维、三维 图形处理技术，真实感图形技术以及有限元分析，优化，模 拟仿真，动态景观，科学计算可视化等方面都已进入实用阶 段。包括CAD/CAE/CAM一体化的综合软件包使CAD技术又 上了一个层次。