文档介绍：土木工程专业数值计算的特点与对策
一、数值计算工具简介
数值计算始终是土木工程技术人员工作内容的永恒主题
进入21世纪,电子计算机软硬件技术的飞速发展,给数值计算工作提供了广阔的选择空间
如数学工具软件Mathematica、Matlab、Maple、Xmath、Lindo、Lingo
电子表格软件Excel
ess
高级程序语言软件True BASIC、Fortran、VB、VC等。
虽然这些计算机软件都可以应用于数值计算
但要熟练掌握他们却需要具有计算机的基础知识和经过一定量课程的学****和编程技能的训练
这对于长期工作在土木工程施工与管理一线的工程技术人员来说有一定难度。
二、土木工程数值计算的特点
土木工程最复杂的数值计算内容是结构设计计算
它一般由商业专业结构设计软件完成,如:TBSA或GSCAD
显然,专业软件公司不可能开发出一种万能软件解决所有的土木工程设计、施工与管理中的计算问题
有些土木工程计算问题发生在现场,需要在野外环境中迅速解决
虽然这些计算远比结构设计计算要简单。
选择一种简单易学的、便捷的计算工具就具有重要的现实意义。
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今天介绍的CASIOfx系列可编程函数计算器就是一个比较好的解决方案。
土木工程中的常用计算基本可以归结为
函数计算
统计计算
微分、积分计算
编程计算
普通函数计算器通常只能进行函数计算和统计计算,部分也可以进行积分计算或者具有公式记忆功能。
CASIOfx系列编程函数计算器的重要特点就是除具有普通函数计算器的全部功能外
还具有非线性统计和编程功能
虽然其编程命令的功能比高级程序语言如True BASIC、Fortran、VB、VC要弱得多,
但对于日常数值计算却完全可以胜任。
对某些计算——如非线性回归、二次回归、数值积分、数值微分等
高级程序语言不一定有优势
因为高级程序语言一般不定制专用语句,所以,要编写一个数值积分计算程序还不是一件轻松的事情,因为这里涉及到计算方法。
而《计算方法》课程一般是为硕士研究生开设的课程。
而用fx系列编程函数计算器实现起来却非常方便。
我们的经验是:只要应用半天时间就可以轻松学会它的编程命令
并可以编写出功能强大的数值计算程序
加上它所具有的体积小便于携带、价格便宜、简单易学的特点使它在工程数值计算中具有广阔的应用前景。
三、在土木工程专业教学中的应用
1、在专业课程学****中的应用
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书中提炼出了《高等数学》、《力学》、《地基基础》、《施工组织设计》、《砌体结构》《钢筋混凝土结构》、《钢结构》、《路线设计》和《土木工程测量》中的常用计算问题。
通过在专业课程教学中的应用
培养学生掌握一种基本的数值计算方法
为今后从事专业工作打下一个较好的基础。
我们以为
计算方法的培养应安排在各门专业课程的教学中进行
通过日积月累的长期训练
达到轻车路熟、炉火纯青的水平
这对于提高今后工作的竞争能力
有重要的作用。
2、在房屋建筑结构毕业设计中的应用
毕业设计一般是应用专业结构设计软件如:GSCAD或TBSA等进行
专业结构设计软件的设计计算属于只有输入与输出结果的黑箱操作
看不见软件内部进行的结构计算过程
一方面,四年学****的结构设计知识无法实践
另一方面,对于没有设计经历的大学生来说,无从应用专业知识和设计规范判断输出结果的正确性
因此,全国所有土木工程专业的学生在进行毕业设计训练时
都要求使用手工结构计算方法演练软件设计的计算过程
以验证软件计算的正确性和掌握正确的结构设计计算方法
应用CASIOfx系列编程函数计算器可以明显地提高手工结构计算的效率
同时,也培养了学生掌握一种便捷、有效的计算方法。
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CASIOfx-4800P/4850P/3950P编程函数计算器的特色与应用
一、fx-4800P编程函数计算器
1、与普通科学计算器比较的特点
(1) 定积分计算、数字微分计算、求和计算、项目表循环计算
【案例1 】:学****工程数学《概率论与数理统计》课程时,需要计算正态分布的概率,使用4800P编程计算比较方便,可省却查表的麻烦。
运行该程序,输入A=、B=3,
。
与查表的结果完全一致。
注意! 积分计算程序中,不要使用K、L、M、N变量。
学****土木工程测量》课程中,计算指定函数的误差时,需要先对函数求全微分,再应用