Введение. . ?РГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ. ?РГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра технологии машиностроения, металлорежущих станков и инструментов ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНЖЕНЕРНЫХ РАСЧЕТОВ Часть 1 Методические указания К выполнению практических и лабораторных работ Для студентов специальностей 151001.62– Технология машиностроения, 200503.65– Стандартизация и сертификация, 220601.65– Управление инновациями Курган 2012 Кафедра: «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты»
Дисциплина: «Математическое моделирование инженерных расчетов» (специальности 151001, 200503,)
Составила: доцент, канд. техн. наук Н.В. Агапова
Утверждены на заседании кафедры_______________2012 г.
Рекомендованы методическим советом университета _______________2012 г.
Введение Математическими расчетами занимаются иногда из-за увлечения к таинствам математики и ее внутренней красоте, а чаще по профессиональной необходимости, не говоря уже об учебе. С ерьезные разработки в любой отрасли науки и производства в большинстве содержат трудоемкие математические расчеты. Для автоматизации расчетов создавались калькуляторы, затем программируемые микрокалькуляторы, но они были неудобны своим маленьким дисплеем. Даже появление компьютеров не упрощало расчеты, а лишь позволяло резко повысить скорость их выполнения и сложность решаемых задач (с англ. computer = вычислитель). Пользователям ПК, прежде чем начинать их решение, нужно было изучать сами компьютеры, языки программирования и довольно сложные методы вычислений, применять и подстраивать под свои цели программы для выполнения расчетных задач на алгоритмических языках. Поневоле ученому и инженеру, физику, химику и математику приходилось становиться программистом, к сожалению, порою довольно посредственным. Громадным шагом прогресса стало создание электронных таблиц. Известно, что э лектронные таблицы предназначены для ввода и обработки табличных данных. С помощью со в ременного пакета MS Excel можно выполнять сложные вычисления с большими массивами чисел, строить диаграммы и печатать отчеты. Однако возможности электронных таблиц ограничены табличным представлением данных и скрытыми в ячейках формулами. Возникшую потребность в автоматизации трудоемких математических расчетов помогли решить математические программные системы для научно-технических расчетов: Eureka, PC MathLAB, MathCAD, Maple, Mathematica и др. Современные системы позволяют выполнять как численные, так и аналитические (символьные) вычисления, имеют удобный математико-ориентированный интерфейс и прекрасные средства графики. Пакет MathCAD стал популярным, поскольку с его помощью снимается психологический барьер при изучении математики, облегчается решение сложных задач. Процесс решения становится наглядным, интересным и достаточно простым. Наиболее важно для инженерных работников то, что MathCAD позволяет сократить время на выполнение расчетов, освобождая его для анализа получаемых результатов. Отличительной чертой системы MathCAD является подготовка документов, которые объединяют задание исходных данных, математическое описание их обработки и результаты вычислений (в виде числовых данных, таблиц и графиков). Вид документа в MathCAD почти ничем не отличается от вида научной статьи. Удачно решена в MathCAD проблема передачи изменений числовых данных в формулах по всей цепочке вычислений. В документах одновременно могут присутствовать тексты сложного вида, любые математические формулы, графики функций и различные иллюстративные материалы. Позволяет MathCAD готовить и высококачественные электронные книги с гипертекстовыми ссылками. Вот перечень основных возможностей MathCAD, которые будут доступны после изучения данного курса: - создание пользовательских функций любой сложности. - построение графиков функций, задание дискретных переменных; - обработка строковых (текстовых) функций; - действия над векторами и матрицами; - решение уравнений; - решение систем уравнений; - численное дифференцирование и интегрирование; - символьные преобразования: упрощение математических выражений, разложение на множители и элементарные дроби; - построение сложных функций, анимация. Для аналитической обработки статистических данных обычно выполняются следующие действия: - суммирование данных, вычисление их произведений; - сортировка данных; - линейная и сплайновая интерполяция; - регрессия; - сглаживание данных, прогнозирование; - используются встроенные статистические функции; Изучению этих возможностей посвящена вторая часть курса (не входит в данное пособие – изучайте самостоятельно). Кроме того, эта часть курса посвящена программированию. Содержание курса не привязано к конкретным версиям системы MathCAD.
|
