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課程教學目的及要求

課程主要介紹：

1. 主流工程數學計算軟件Mathcad的使用方法及各種功能：如變量和函數、求解議程、向量矩陣的計算、統計計算、圖像處理、文檔編寫格式設置、單位、符號的解析計算、編程、數據交換等；
2. Mathcad在水利水電設計行業的計算應用，如工程數學、工程力學、水力學、土力學、巖石力學、材料、結構設計計算、建筑物荷載設計計算、建筑物抗震設計計算、水閘設計計算等；
3. 指導工程技術人員實現項目導入，對以往工作進行梳理；

要求工程師通過對Mathcad學習后，全面掌握功能應用，實現軟件應用與工作對接。

課程內容及課時分配

一、基礎課程

（一）Mathcad Prime3.0介紹

1. Mathcad Prime3.0 試用版安裝
2. Mathcad Prime3.0的特點及主要功能
3. Mathcad Prime3.0工作表處理

重點：基本界面功能的了解

（二）Mathcad 使用基礎

1. 表達式和變量
2. 文本處理
3. Mathcad的計算特點及計算控制
4. 向量矩陣
5. Mathcad的運算符
6. Mathcad中的單位和量綱

重點：基本使用方法

（三）Mathcad函數庫使用

1. 內部函數
2. 用戶自定義函數

重點：常用內部函數

（四）Mathcad統計計算功能

1. 總體和抽樣統計
2. 概率分布
3. 隨機數生成器
4. 插值函數和線性預測函數
5. Mathcad的擬合函數
6. 平滑函數

重點：插值函數和擬合函數

（五）求解方程計算

1. 一元方程的求解
2. 方程組的求解
3. 求解技巧

重點：一元方程，方程組求解

（六）Mathcad的圖形處理

1. 建立直角坐標下的曲線圖
2. 繪制及坐標系下的曲線圖
3. 繪制表面圖
4. 繪制等高圖
5. 繪制三維柱狀圖
6. 繪制向量場圖

重點：各種坐標系中的二維、三維圖繪制，線圖，面圖

（七）利用Mathcad編程

1. 定義一個程序
2. 條件語句
3. 循環語句
4. 程序之間的調用
5. 程序執行的流程控制
6. 錯誤處理

重點：怎樣設置編程語句

1. 實例課程

介紹：在水利水電工程前期設計階段，有大量的方案比選，特別是對布置方案而言，為了選定一種安全可靠、經濟可行、施工方便的方案，往往要經過對幾種甚至上十種方案進行坐標計算、穩定性分析、水力學計算、工程量計算等。而有些方案除了結構尺寸有差異外，總體布置內容無多大變化，若按照過去手算的經驗，一種方案的計算結果，往往要花費相當長一段時間。而有了Mathcad以后，只要第一次計算時建立了標準算稿，以后方案的設計就要簡單得多，只要在變化的地方修改數據，結果自然得出，可以省卻很多時間，從而使設計人員有更多的精力放在方案布置和優化上。更進一步，我們可以選擇在水利水電工程設計中經常用到的一些計算工作，用Mathcad書寫成Mathcad 標準算稿(段)，在用到這些計算時，在Mathcad中插入這些標準算稿(段)，只要修改輸入的原始參數即可。這樣不但可以提高設計工作效率，而且可以保證設計產品質量。

1. Mathcad在水工設計中的應用：例
2. 在水電站引水發電系統設計中，對于設置調壓室的布置方案，我們要計算調壓室的最高、最低涌浪案例；

重點：如何利用Mathcad中一個指令完成精確解；

1. 在重力壩的溢流堰設計中，我們要設計溢流堰的堰面曲線我們以堰頂上游段堰面線為例，在Mathcad中計算其堰面曲線；

重點：利用Mathcad參數變更快速計算曲線方程和繪出圖形；

1. Mathcad在水利行業結構設計中的應用：例
2. 參照規范《水工混凝土結構設計規范》給出的圓形截面配筋計算公司完成計算過程；

重點：如何方便的實現計算過程數據重復利用；

1. Mathcad在水利方面，常用的擬合函數、插值函數和統計函數、矢量和矩陣函數等計算應用：例

1．水庫的水位庫容關系曲線就可以用以下的三次樣條插值函數來擬合實現：

重點：深入應用Mathcad函數計算

1. 水庫的調洪驗算和矩形截面大偏心受壓配筋計算，例：
2. 應用MathCAD進行水庫調洪計算
3. 矩形截面偏心受壓構件配筋計算

重點：實例帶入全面深入應用接觸Mathcad各種常用功能（文本公式輸寫、排版、表格、圖形、線性插值、曲線擬合、插值函數、微分方程、平衡方程、繪制平面直角坐標系圖形……）

黃河勘測規劃設計院工程工程設計計算案例導入、指導：

根據各自工程設計人員現有的或以往的工程設計計算內容利用Mathcad做計算內容過程導入，實現與本公司實際工程設計項目內容對接；