课程教学目的及要求

课程主要介绍：

1. 主流工程数学计算软件Mathcad的使用方法及各种功能：如变量和函数、求解议程、向量矩阵的计算、统计计算、图像处理、文档编写格式设置、单位、符号的解析计算、编程、数据交换等；
2. Mathcad在水利水电设计行业的计算应用，如工程数学、工程力学、水力学、土力学、岩石力学、材料、结构设计计算、建筑物荷载设计计算、建筑物抗震设计计算、水闸设计计算等；
3. 指导工程技术人员实现项目导入，对以往工作进行梳理；

要求工程师通过对Mathcad学习后，全面掌握功能应用，实现软件应用与工作对接。

课程内容及课时分配

一、基础课程

（一）Mathcad Prime3.0介绍

1. Mathcad Prime3.0 试用版安装
2. Mathcad Prime3.0的特点及主要功能
3. Mathcad Prime3.0工作表处理

重点：基本界面功能的了解

（二）Mathcad 使用基础

1. 表达式和变量
2. 文本处理
3. Mathcad的计算特点及计算控制
4. 向量矩阵
5. Mathcad的运算符
6. Mathcad中的单位和量纲

重点：基本使用方法

（三）Mathcad函数库使用

1. 内部函数
2. 用户自定义函数

重点：常用内部函数

（四）Mathcad统计计算功能

1. 总体和抽样统计
2. 概率分布
3. 随机数生成器
4. 插值函数和线性预测函数
5. Mathcad的拟合函数
6. 平滑函数

重点：插值函数和拟合函数

（五）求解方程计算

1. 一元方程的求解
2. 方程组的求解
3. 求解技巧

重点：一元方程，方程组求解

（六）Mathcad的图形处理

1. 建立直角坐标下的曲线图
2. 绘制及坐标系下的曲线图
3. 绘制表面图
4. 绘制等高图
5. 绘制三维柱状图
6. 绘制向量场图

重点：各种坐标系中的二维、三维图绘制，线图，面图

（七）利用Mathcad编程

1. 定义一个程序
2. 条件语句
3. 循环语句
4. 程序之间的调用
5. 程序执行的流程控制
6. 错误处理

重点：怎样设置编程语句

1. 实例课程

介绍：在水利水电工程前期设计阶段，有大量的方案比选，特别是对布置方案而言，为了选定一种安全可靠、经济可行、施工方便的方案，往往要经过对几种甚至上十种方案进行坐标计算、稳定性分析、水力学计算、工程量计算等。而有些方案除了结构尺寸有差异外，总体布置内容无多大变化，若按照过去手算的经验，一种方案的计算结果，往往要花费相当长一段时间。而有了Mathcad以后，只要第一次计算时建立了标准算稿，以后方案的设计就要简单得多，只要在变化的地方修改数据，结果自然得出，可以省却很多时间，从而使设计人员有更多的精力放在方案布置和优化上。更进一步，我们可以选择在水利水电工程设计中经常用到的一些计算工作，用Mathcad书写成Mathcad 标准算稿(段)，在用到这些计算时，在Mathcad中插入这些标准算稿(段)，只要修改输入的原始参数即可。这样不但可以提高设计工作效率，而且可以保证设计产品质量。

1. Mathcad在水工设计中的应用：例
2. 在水电站引水发电系统设计中，对于设置调压室的布置方案，我们要计算调压室的最高、最低涌浪案例；

重点：如何利用Mathcad中一个指令完成精确解；

1. 在重力坝的溢流堰设计中，我们要设计溢流堰的堰面曲线我们以堰顶上游段堰面线为例，在Mathcad中计算其堰面曲线；

重点：利用Mathcad参数变更快速计算曲线方程和绘出图形；

1. Mathcad在水利行业结构设计中的应用：例
2. 参照规范《水工混凝土结构设计规范》给出的圆形截面配筋计算公司完成计算过程；

重点：如何方便的实现计算过程数据重复利用；

1. Mathcad在水利方面，常用的拟合函数、插值函数和统计函数、矢量和矩阵函数等计算应用：例

1．水库的水位库容关系曲线就可以用以下的三次样条插值函数来拟合实现：

重点：深入应用Mathcad函数计算

1. 水库的调洪验算和矩形截面大偏心受压配筋计算，例：
2. 应用MathCAD进行水库调洪计算
3. 矩形截面偏心受压构件配筋计算

重点：实例带入全面深入应用接触Mathcad各种常用功能（文本公式输写、排版、表格、图形、线性插值、曲线拟合、插值函数、微分方程、平衡方程、绘制平面直角坐标系图形……）

黄河勘测规划设计院工程工程设计计算案例导入、指导：

根据各自工程设计人员现有的或以往的工程设计计算内容利用Mathcad做计算内容过程导入，实现与本公司实际工程设计项目内容对接；