Перечень рекомендуемой литературы. 1. Макаров Е. Г. Инженерные расчеты в Mathcad
1. Макаров Е. Г. Инженерные расчеты в Mathcad. Учебный курс. – СПб.: Питер, 2003. – 448с.: ил.
2. Макаров Е. Г. Инженерные расчеты в Mathcad: учебный курс. – М.; СПб.; Ниж. Новгород: Питер, 2005. – 448с.: ил.
3. Вычисление в Mathcad / Д. А. Гурский. – Минск: Новое знание, 2003. – 813 с.
4. Самоучитель Mathcad 2001 / Д. В. Кирьянов – СПб.: БХВ–Петербург, 2002. –544с.
Типовое задание по Mathcad
Построение выражений
1. Присвоение значения переменной:
2. Вычисление значения выражения:
3. Построение выражений, содержащих комплексные переменные:
= 
=
= 
=
=
4. Построение функций, содержащих список параметров:
=
=
5. Построение итераций:
6. Использование стандартных функций вычисления (рис. 1):
Рис. 1 Стандартные функции вычисления
7. Представление численного результата:
8. Выделение выражения цветом:
Использование единиц измерения
Вычисления в символьном виде
1. Упрощение алгебраических выражений:
2. Замена переменной (подстановка):
3. Разложение на составляющие:
4. Разложение на множители:
5. Построение полинома:
6. Поиск коэффициентов полинома:
7. Разложение в ряд:
8. Разложение на простые дроби:
9. Поиск суммы ряда в символьном виде:
10. Преобразование комплексного числа к виду a+bi:
11. Использование нескольких ключевых слов одновременно:
12. Символьное дифференцирование:
13. Символьное интегрирование:
14. Поиск пределов:
Предел справа
Предел слева
15. Решение уравнений в символьном виде:
16. Решение системы уравнений в символьном виде:
17. Алгебраические операции с матрицами в символьном виде:
18. Транспонирование матриц в символьном виде:
19. Поиск обратной матрицы в символьном виде:
20. Поиск определителя матрицы в символьном виде:
21. Использование прямого и обратного преобразования Фурье:
22. Использование прямого и обратного преобразования Лапласа:
23. Использование прямого и обратного Z преобразования:
Вектора и матрицы
1. Выполнение вычислительных операций между векторами и матрицами:
2. Изменение размеров матриц:
3. Поиск параметров векторов и матриц:
4. Извлечение из исходной матрицы вектора-столбца или вектора-строки:
5. Извлечение из исходной матрицы другой матрицы, но меньших размеров: 
6. Установление первого аргумента матриц отличного от нуля:
7. Использование стандартных векторных и матричных функций и операций:
Оптимизация и поиск решений
1. Решение одного уравнения с одним неизвестным (рис. 2, 3):
Рис. 2 Решение уравнения с одним неизвестным (одно решение)
= 
Рис. 3 Решение уравнения с одним неизвестным (много решений)
2. Решение системы N линейных уравнений с N неизвестными:
3. Решение системы N нелинейных уравнений с N неизвестными:
4. Поиск приближенного решения системы уравнений:
=
5. Поиск всех корней полинома:
Построение двумерных графиков (рис. 4)
1. Исходная функция для декартовой системы координат:
2. Исходные функции для полярной системы:
Рис. 4. Построение двумерных графиков
Построение трехмерных графиков
1. Построение поверхности (z):
2. Создание проекционного графика (создать проекцию трехмерного графика z на плоскость XY).
3. Создание 3-х мерных гистограмм (построить 3-х мерную гистограмму G в матричном виде, в одну линию, в виде стека):
4. Создание точечных графиков:
· На основе матрицы данных G
· На основе векторов данных (xyz):
· На основе трехмерной функции F(xyz):
5. Создание векторного поля (создать проекцию векторного поля на плоскость XY на основе матрицы G).
Работа с данными
1. Импортирование и экспортирование данных с помощью стандартных функций WRITEPRN и READPRN.
2. Прием и передача данных с использованием альтернативных программ.
Программирование
Программа для поиска совпадающих значений в двух матрицах:
Результат:
Анимация (рис. 5)
Рис 5. Анимация в Mathcad
2. Технология изготовления конструкторской
документации с использованием САПР «Компас»
Введение
КОМПАС-3D - это мощная, постоянно совершенствующаяся система автоматизированного проектирования (САПР), максимально настроенная под российские стандарты. Эта система содержит мощные средства параметрического твердотельного и поверхностного проектирования деталей и узлов, создания плоских чертежей по пространственной модели, средства просмотра и анализа конструкций, установки размеров, оформления чертежей, создания спецификаций в ручном и полуавтоматическом режимах. Автоматически выполняются простановка допусков и подбор квалитета по заданным предельным отклонениям. Система предоставляет много других возможностей и отличается высокой эффективностью и производительностью.
Основная задача, решаемая системой Компас-3D – моделирование изделий с целью существенного сокращения периода проектирования и скорейшего их запуска в производство. Эти цели достигаются благодаря возможностям:
- быстрого получения конструкторской и технологической документации, необходимой для выпуска изделий (сборочных чертежей, спецификаций, деталировок и т. д.);
- передачи геометрии изделий в расчетные пакеты;
- передачи геометрии в пакеты разработки управляющих программ для оборудования с ЧПУ;
- создания дополнительных изображений изделий (например, для составления каталогов, создания иллюстраций к технической документации и т. д.).
Основные компоненты Компас-3D – система трехмерного твердотельного моделирования, чертежно-графический редактор и модуль проектирования спецификаций.
Система трехмерного твердотельного моделирования предназначена для создания трехмерных ассоциативных моделей отдельных деталей и сборочных единиц, содержащих как оригинальные, так и стандартизированные конструктивные элементы. Параметрическая технология позволяет быстро получать модели типовых изделий на основе однажды спроектированного прототипа. Многочисленные сервисные функции облегчают решение вспомогательных задач проектирования и обслуживания производства.
Чертежно-графический редактор (Компас-График) предназначен для автоматизации проектно-конструкторских работ в различных отраслях деятельности. Он может успешно использоваться в машиностроении, архитектуре, строительстве, составлении планов и схем везде, где необходимо разрабатывать и выпускать чертежную и текстовую документацию.
Совместно с любым компонентом Компас-3D может использоваться модуль проектирования спецификаций, позволяющий выпускать разнообразные спецификации, ведомости и прочие табличные документы.
Документ-спецификация может быть ассоциативно связан со сборочным чертежом (одним или несколькими его листами) и трехмерной моделью сборки.
Основные определения
· Атрибут чертежного объекта – это дополнительная неграфическая информация, связанная с объектом или несколькими объектами чертежа. Такая информация может быть представлена в виде числа, строки текста, а также таблицы с фиксированным или переменным числом строк.
· Буфер обмена (Clipboard) – область памяти, в которую временно помещается скопированный или вырезанный набор графических объектов или текста. Содержимое буфера обмена можно затем вставить в другой документ Компас-3D.
· Главный документ – это чертеж или фрагмент, в который выполнена вставка фрагмента внешней ссылкой. При этом содержимое вставленного фрагмента не копируется физически в главный документ, а хранится только ссылка на выполненную вставку.
· Группа – объединение различных логически связанных между собой объектов чертежа для их удобного одновременного поиска и редактирования. Группа обязательно имеет название, по которому ее можно выбрать в списке групп.
· Деталь – модель изделия, изготавливаемого из однородного материала, без применения сборочных операций.
· Компонент – деталь, подсборка или стандартное изделие, входящее в состав сборки.
· Контур – при работе с эскизом под контуром понимается любой линейный графический объект или совокупность последовательно соединенных линейных графических объектов (отрезков, дуг, сплайнов, контуров).
· Локальная система координат (ЛСК) – система координат с произвольными началом координат и углом поворота осей, назначенная пользователем в текущем виде листа чертежа или во фрагменте.
· Макроэлемент – это объект, состоящий из нескольких простых объектов. Макроэлемент воспринимается системой (выделяется, перемещается, удаляется) как единое целое. Ни один из входящих в макроэлемент простых объектов нельзя редактировать или удалять отдельно, а если такие действия необходимы, то сначала нужно разрушить макроэлемент.
· Объект спецификации – строка или несколько следующих друг за другом строк спецификации, относящихся к одному материальному объекту.
· Объект таблицы изменений – строка или несколько следующих друг за другом строк таблицы изменений, относящихся к одному изменению.
· Операция над эскизом – формообразующие перемещения эскиза, в результате которого образуется объемный элемент.
· Ориентация – положение детали относительно наблюдателя.
· Подсборка – сборка, входящая в состав текущей сборки.
· Радиотехническая схема – графическое отображение совокупности элементов устройства и их связей, выполняющих основные и вспомогательные функции.
· Сборка – модель изделия, состоящего из нескольких деталей с заданным взаимным положением. В состав сборки могут также входить другие сборки (подсборки) и стандартные изделия.
· Слой – это логический уровень размещения различных блоков графической информации. Слои используются для наиболее эффективной разработки сложных чертежей с большой плотностью информации (сборочные чертежи, включающие большое количество деталей и узлов, строительные чертежи и схемы, планировки, электрические схемы и т. п.).
· Сопряжение – параметрическая связь между компонентами сборки, формируемая путем создания взаимного положения их элементов (например, параллельности граней или совпадения вершин).
· Спецификация – документ, содержащий информацию о составе сборки, представленную в виде таблицы. Спецификация оформляется рамкой и основной надписью. Она часто бывает многостраничной.
· Стиль – набор свойств объекта, влияющих на его отображение. Помимо использования готовых стилей, поставляемых с системой можно создавать и применять свои собственные пользовательские стили.
· Текстовый документ – документ, содержащий преимущественно текстовую информацию – текстовый документ. Текстовый документ оформляется рамкой и основной надписью. Он часто бывает многостраничным. В текстовом документе могут быть созданы пояснительные записки, извещения, технические условия и т. п.
· Фрагмент – вспомогательный тип графического документа в Компас-3D. Фрагмент отличается от чертежа отсутствием рамки, основной надписи и других объектов оформления конструкторского документа. Он используется для хранения изображений, которые не нужно оформлять как отдельный лист (эскизные прорисовки, разработки и т. д.). Кроме того, во фрагментах также хранятся созданные типовые решения для последующего использования в других документах.
· Чертеж – основной тип графического документа в Компас-3D. Чертеж содержит графическое изображение изделия, основную надпись, рамку, иногда – дополнительные объекты оформления (знак неуказанной шероховатости, технические требования и т. д.). Чертеж Компас-3D всегда содержит один лист заданного пользователем формата. В файле чертежа Компас-3D могут содержаться не только чертежи (в понимании ЕСКД), но и схемы, плакаты и прочие графические документы.
· Эскиз – плоская фигура, на основе которой образуется объемный элемент.
Основные вопросы практического занятия
1. Интерфейс системы Компас
2. Управление документами
3. Управление курсором
4. Управление изображением в окне
5. Ввод и редактирование объектов
6. Работа со слоями
7. Локальные пользовательские системы координат
8. Работа с атрибутами
9. Именованные группы объектов
10. Работа с макроэлементами
11. Работа с фрагментами изображения
12. Построение нескольких видов
13. Формирование таблицы изменений
14. Работа со спецификацией и текстовыми документами
15. Работа с библиотеками
16. Построение трехмерных моделей (деталей, сборок и др.)
17. Обмен документами
18. Печать документа