土木工程CAD实验教学大纲

1、实验教学大纲资源与环境工程学院岩土工程教研室贵州大学二oo七年八月 目 录计算机辅助设计实验教学大纲1工程物探实验教学大纲4有限单元法实验教学大纲6土力学实验教学大纲9计算机辅助设计cad实验教学大纲课程名称：计算机辅助设计上机实习（computer aided for structure design）课程编号：0810100377课程性质：专业任选课课程设置类别：非独立课程课程总学时：36实验总学时：18实验总学分：1实验周学时：18适用专业及年级：勘察技术与工程专业（地下工程与隧道工程方向）先修课程：工程制图，计算机文化基础大纲主撰人：岩土工程教研室 一、实验教学目的和基本要求本课程为计

2、算机辅助设计，主要是通过autocad软件来绘制工程图。内容主要包括：计算机绘图所需硬件介绍、cad软件环境基本区域、命令、软件安装等、图形规格要求、坐标、二维命令绘制、命令修改、编辑、层与块作用、高级层图命令以及多文线、填充、写字及尺寸标注等二维命令、三维命令简介等。通过上机实习，巩固所学课堂知识，培养较强的计算机辅助设计能力。1、具备autocad软件的安装、调试和维护能力；2、正确掌握和应用autocad软件主菜单及相关功能；3、正确掌握土木工程结构施工图的绘制和生成方法；4、具备一定的综合应用能力，能正确运用autocad绘制地下工程专业图纸。二、实验内容及学时分配 实验一：autoc

3、ad 2006基础知识（1学时）；实验二：设置autocad 2006 的绘图环境（1学时）；实验三：控制图形显示和绘制二维图形（4学时）；实验四：图形编辑与图形的对象特性（2学时）；实验五：图形中添加文字（2学时）；实验六：图块和块属性（2学时）；实验七：尺寸标注（4学时）；实验八：三维实体造型基础（2学时）。三、主要仪器设备需要40台装有autocad软件、性能较好的计算机。四、实验教学方式采用集中上机实习，教师全程跟踪监督与辅导，及时解决学生实习遇到的疑难问题。五、实验考核方式1、上机表现占30、上机作业成绩占70等；2、上机实习课成绩占课程总成绩的比例为30。六、推荐实验教材和教学参考

4、书 1、实验教材：计算机辅助设计上机指导书，自编教材。2、参考书：土建cad教程，张渝生主编，中国建筑工业出版社，2004。七、说明学生最后需要递交一份独立完成的a3图作为作业上交。八、实验课程与学时分配表序号实验项目名称实验内容提要学时分配实验属性实验类型每组人数实验要求指导教师已开/未开1autocad2006基础知识界面设置，坐标输入方式用等。1基础性操作性382设置autocad 2006 的绘图环境菜单命令，快捷健使用，图形空间设置等。1基础性操作性383控制图形显示和绘制二维图形直线、圆形、多段线、弧形等简单图形绘制4基础性操作性384图形编辑与图形的对象特性常用图形编辑命令操作，

5、特性属性修改2基础性操作性385图形中添加文字添加文字命令操作2基础性操作性386图块和块属性图块命令操作2基础性操作性387尺寸标注各种尺寸标注命令操作4基础性操作性388三维实体造型基础三维实体造型基础2基础性操作性38有限单元法实验教学大纲课程名称：有限单元法 / finite element methods课程编号：0810104171课程性质：专业选修课课程设置类别：非独立课程课程总学时：36学时实验总学时：20学时（其中课内10学时，课外10学时）实验总学分：2实验周学时：2适用专业及年级：勘查技术与工程（隧道工程与地下工程）2006级、2007级先修课程：工程数学、弹性力学大纲主

6、撰人：岩土工程教研室一、实验教学目的和基本要求有限单元法课程是勘查技术与工程专业学生选修的一门重要专业课，是培养造就高层次专业人才的课程。通过本课程的学习，使学生了解并掌握以有限单元法为主体的数值分析方法及其在工程领域的应用。通过上机教学环节的实践，要求学生掌握有限元法的原理、方法及步骤；了解ansys或adina有限元软件的求解过程，掌握其建模、加载、边界条件的处理、划分网格及计算的步骤，会进行简单结果的处理及分析，从而从整体上把握用有限元方法解决实际问题的一整套流程。二、实验内容及学时分配上机实践共计20个学时（其中课内10学时，课外10学时），分为5次（每次课内2学时，课外2学时），内容

7、安排如下（详见工程地质数值法上机实验指导书）：上机实验一：adina有限元软件算例演示（演示性实验，课内2学时讲解，课外2学时学生练习）。教师通过多媒体，用adina软件进行简单算例分析讲解演示，学生基本能听懂，能归纳总结出常用有限元软件解决问题的步骤与方法，会进行简单的算例分析。上机实验二：用adina有限元软件建立几何模型（操作性实验，课内2学时，课外2学时）。要求学生通过上机实践，用几何绘图命令画出计算简图，包括计算范围的确定，点、线、面的形成等。上机实验三：施加边界条件、荷载条件及材料参数（操作性实验，课内2学时，课外2学时）。要求学生在上次上机的基础上，进一步对几何模型施加边界条件、

8、荷载条件及材料参数，掌握常见的几种荷载条件、边界条件及材料参数的施加方法和过程。上机实验四：划分网格、求解及后处理（操作性实验，课内2学时，课外2学时）。要求学生在上次上机的基础上，对模型划分网格，得出网格模型，并进行求解，得出结果，并掌握其方法与过程。上机实验五：上机作业一个完整的算例（综合性实验，课内2学时，课外2学时）。要求学生完成一道作业题，将adina解题步骤完整地操作一遍，并将结果显示出来，加以分析，为毕业设计（论文）打下基础。三、主要仪器设备1、硬件设备计算机若干台（尽量满足人手一台）。2、计算软件adina有限元软件一套。3、其他打印纸若干。四、实验教学方式主要采用演示、讲授、

9、操作相结合的方式对学生进行指导。五、实验考核方式根据学生在上机中的表现、操作熟练程度及最后一次上机作业的情况，进行综合考核评分，按优、良、中、及格、不及格五个等级给出成绩，作为平时成绩的评定参考依据。六、推荐实验教材和教学参考书工程地质数值法上机实验指导书adina中文培训教程龚曙光主编ansys应用基础及范例解析机械工业出版社，2003年七、说明第一次实验属上机演示，不交作业；第二、三、四次实验属于操作性上机，随堂考查，不交作业；第五次属综合性上机，要交作业。八、实验课程与学时分配序号实验项目名称实验内容提要学时分配实验属性实验类型每组人数实验要求指导教师已开/未开1adina有限元软件算例

10、演示教师通过多媒体，用adina软件进行简单算例分析讲解演示课内2学时/课外2学时专业类演示性全班一组学生基本能听懂，能归纳总结出常用有限元软件解决问题的步骤与方法左双英已开2用adina有限元软件建立几何模型用几何绘图命令画出计算简图课内2学时/课外2学时专业类操作性一人一机要求学生通过上机实践，会用adina软件建立几何模型左双英已开3施加边界条件、荷载条件及材料参数进一步对几何模型施加边界条件、荷载条件及材料参数课内2学时/课外2学时专业类操作性一人一机掌握常见的几种荷载条件、边界条件及材料参数的施加方法和过程左双英已开4划分网格、求解及后处理对模型划分网格，并进行求解，得出结果课内2学

11、时/课外2学时专业类操作性一人一机掌握网格划分的方法与过程左双英已开5上机作业（一个个完整的算例）将adina解题步骤完整地操作一遍，并将结果显示出来，加以分析课内2学时/课外2学时专业类综合性一人一机建立计算模型，并显示结果加以分析，打印提交左双英已开土力学实验教学大纲课程名称：土力学实验 / experiment of soil mechanics课程编号：0810114197课程性质：专业基础课课程设置类别：独立课程课程总学时：23学时实验总学时：23学时实验总学分：1实验周学时：2适用专业及年级：勘查技术与工程（地下工程与隧道工程专业）06、07级先修课程：土力学大纲主撰人：岩土工程教

12、研室一、实验教学目的和基本要求土力学课程一门专业基础课。是研究土体的应力、变形、强度、渗流和长期稳定性的一门学科。而土力学实验是土力学课程教学中的一个重要环节，它不仅起着巩固课堂理论，增强对土的各种工程性质的理解等重要作用；而且是学习科学的实验方法和培养实验技能的重要实践途径；也是培养学生创新意识一个重要手段。通过实验，要求学生了解土的各种工程性质，初步掌握测定土的基本物理和力学性指标的基础知识、基本技能；初步掌握验证土力学理论的方法，加强学生动手能力的培养；了解综合型、设计型和创新型实验设计方法，实验程序编制，实验项目选取；了解实验数据分析，实验报告编制和整理，提高学生分析和解决问题的综合能

13、力。通过实验教学，还有意识地培养学生的动手能力，严肃认真，一丝不苟，实事求是的科学习惯和工作作风。二、实验内容及学时分配实验一： 颗粒大小分析试验 根据土的颗粒大小和级配情况，通常分别采用筛析法（适用于粒径大于0.075mm的土）、密度计法（适应于粒径小于0.075mm的土）、移液管法（适用于粒径小于0.075mm的土）。本实验介绍筛析法和甲种密度计法（密度计法分为甲种密度计和乙种密度计）。（1）筛析法：由实验室提供风干松散的土样，在一套孔径不同的标准筛上，以大者在上小者在下的顺序排好加底盘和盖置于振筛机内加以摇振，则土粒按粒径的大小分别留在各级筛及底盘上。要求同学们称出各级筛及底盘内的土粒质

14、量，算出小于某粒径的土质量百分数。（2）甲种密度计：由实验室提供风干松散的（每实验小组各30g，并分别加水200ml煮沸1h）试样。要求同学们按实验操作步骤分别测定出甲种密度计读数、土溶液温度、弯液面校正值、分散剂校正值、比重校正值、温度校正值、tis内土粒沉降距离、粒径计算系数、土粒粒径、算出小于某粒径的土质量百分数。（3）根据筛析法和甲种密度计法得出的小于某粒径的土质量百分数为纵坐标及土粒直径在对数横坐标上，绘制颗粒大分布曲线图。实验二：界限含水率试验应尽可能选用具有代表性的天然含水率的土样来测定。若土中含有大于0.5mm的颗粒较多或夹有多量的杂物以及由于条件限制只能采用风干土时，应将土样

15、风干研散过0.5mm的标准筛。将试样调成三种不同含水率，分别装入试杯内，用液塑限联合测定仪测得三个不同锥体沉入深度。将测定出的三个不同含水率及相应的三个锥体沉入深度绘点在双对数座标纸上，经过修正后，连一直线。根据不同行业规范确定沉入深度对应的含水率，即分别求出液限（wl）和塑限（wp）。实验三：土的天然密度、天然含水率试验根据工程需要，切取原状土或所需状态制备好的扰动土样。用固结环刀按密度试验方法切取试样（本实验采用61.8mm的环刀，底面积为30cm2）。原状土，切土的方向与自然地层中的上下方向一致。然后称环刀加试样总质量，扣除环刀质量后即得湿试样质量，计算出土的密度（）。用切取试样时修下的

16、土测定含水率（w），平行测定，平行差 2% 。在固结容器底座内，顺次放湿润的透水石和滤纸各一张，将试样连同环刀一起（环刀刀口向下）放在透水石和滤纸上，试样上依次放上护环以及试样面积相同的湿润的滤纸和透水石各一，加上传压板。将装好样的固结容器放在加压台的正中。安装百分表，挂钩预压砝码（1kpa），使固结仪内各部分接触完好，百分表调零，确定需要施加的各级压力（本实验只做50、100、200、400kpa四级荷载）。按实验教师规定时间读数。记下每级荷载下假设固结稳定后百分表的读数（r1、r2、r3、r4），分别减去对应的仪器变形量，求出各级压力下试样变形量。实验四：直接剪切试验（本实验只做快剪法）根

17、据工程需要，从原状土或制备成所需状态的扰动土中用环刀切四个试样，如系原状土样，切试样方向与土在天然地层中的上下方向一致。对准上下剪切盒，插入固定销钉，在下盒内放洁净透水石一块及橡皮垫一张。将盛有试样的环刀，刀口向上，对准剪切盒，在试样上放橡皮垫一张及透水石一块，然后将试样用透水石压入盒底。并顺次加上传压活塞、钢球及加压框架。安装百分表。顺时针方向缓慢转动手轮，至剪切盒、量力环、钢球之间恰好接触（即百分表指针刚开始走动）立即停转手轮，加规定荷载，拔出固定插销，百分表调零，开动秒表，以6转/min的速率剪切，使试样在35min内剪损。当百分表指针不再前进或有显著后退或剪切变形量达到4毫米时，认为试

18、样已经剪损，分别记录百分表指针最大读数（r1、r2、r3、r4）。（本实验取4个试样，分别加不同的垂直荷载100、200、300及400kpa剪切）。实验五：渗透试验根据需要用环刀在垂直或平行土样层面切取原状试样或制备成给定密度的扰动试样，充水饱和，禁用修土刀反复涂抹试样表面，避免试样表面孔隙堵塞，影响实验结果。将容器套筒内壁涂一薄层凡士林，将盛有试样的环刀推入套筒，压入止水垫圈，装好带有透水石和垫圈的上下盖，拧紧螺丝，不得漏气漏水。把容器进水口与水头装置连通，容器侧立，打开排气管止水夹，开进水口止水夹充水排除容器底部的空气，直至水中无夹带气泡溢出为止。关闭排气管止水夹，平放好容器。在小于20

19、0cm水头作用下静置，上出水口有水溢出后，开始测定。当采用变水头时，将水头管充水至需要高度后，关止水夹，开动秒表，同时测记起始水头h1，经过时间t后，测记终了水头h2，如此连续测记23次后，使水头管水位回升至需要高度，连续测记数次，前后需6次以上，实验终止，同时测记实验开始时与终止时的水温。当采用常水头时，用量筒接取出水口处时间t的渗水量，并测记水头h及水温t，如此重复测记6次以上，每次测定的水量，应不少于5.0cm3。实验六：击实试验将具有代表性的风干土样或在低于60温度下烘干的土样或天然含水率低于塑限可以碾散过筛的土样用木碾碾散，过5mm筛后备用，土样量不少于2kg。（本步骤由实验室完成）

20、。测定土样风干含水率，按土的塑限估计其最优含水率，并依次相差约2%的含水率制备一组试样（不少于5个），其中有两个大于和两个小于最优含水率，按公式计算需加水量。按预定含水率制备试样。取土样约2.5kg，平铺后，用喷水设备均匀喷洒预定的水量，充分拌和后装入塑料袋内静置备用。（学生做实验时可用实验室已准备好的湿润土样，根据土样的含水率和试样预定含水率计算加水量，试样加水拌匀后立即进行实验，各个预定含水率及土样原有含水率实验室给出）。手工击实时，将击实仪放在地面上，击实筒底和筒内壁涂少许润滑油，取制备好的土样600800g（其量应使击实后试样高于筒的三分之一）倒入筒内，整平其表面，按27击进行击实。击

21、锤自由下落。锤迹均匀分布于土面。齐筒顶细心削平试样，拆除底板。擦净筒外壁，称量，准确至1g。用推土器从击实筒内推出试样，从试样中心处取两个各约1530g土测定其含水率，计算至0.1%，其平行差小于1%。按以上各步骤，对其他不同含水率的试样进行实验。实验七：比重试验将风干试样约100g放在研钵中研散，使全部通过孔径为5mm的筛，将已筛过的试样在105110下烘至恒重后放入干燥器内冷却至室温备用。把比重瓶烘干，将烘干土约15g装入100ml瓶内并称其质量，得瓶加土的质量（ml），准确至0.001g。为排除土中的空气，将已装有干土的比重瓶，注蒸馏水至瓶的一半处，摇动比重瓶，使土粒初步分散，然后将瓶放

22、在变温电热砂浴上煮沸（记住将瓶塞取下）。煮沸时要注意避免瓶内悬液溅出，煮沸时间从悬液开始沸腾时算起。砂土和砂质粉土不少于30min，粘土和粉质粘土不少于1h。将比重瓶从砂浴上取下，注蒸馏水入瓶中至近满；然后放比重瓶于恒温水槽内，待瓶内悬液温度稳定及瓶上部悬液澄清。（与水槽内的水温相同），测记水温（t），准确至0.5（注：本槽内水温控制在20）。轻轻插上瓶塞，使多余水分从瓶塞的毛细管上溢出（溢出的水必须是不含土粒的清水）。将瓶外水份擦干后，称瓶加水加土的总质量（m4）准确至0.001g。实验八：三轴压缩试验三轴压缩试验相对于直接剪切试验，它可以控制排水条件，应力条件明确，土样的破坏面是任意的，可

23、以测量孔隙水压力，有较多的优点。因此，较重要的土木工程、水利水电工程和土建工程都要求进行三轴压缩试验。实验内容是用有较应力法和总应力法（包括各种排水条件）测定土的抗剪强度指标c、 值；进行应力应变实验，测定土的本构关系；进行应力路径实验，开展科学研究；进行无侧限压缩实验；测定孔隙水压力系数。三、主要仪器设备各类天平，电热鼓风干燥箱，重、轻型标准击实仪，直剪仪，三轴剪切仪、渗透仪、三联固结仪、光电式液塑限测定仪。四、实验教学方式主要采用指导教师演示、学生亲自动手操作相结合的方式。五、实验考核方式1、课程实验考试方式：考查。课程考试方式：考查。2、考查的评分标准，各内容所占比例：（1）本课程实验不作为单独课程进行考核。（2）实验教学部分占课程总成绩的比例20%；在课程考试笔试