mathcad应用

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1、MathCAD在水利设计中的应用摘要：MathCAD是一个集数理计算、图形和文字处理等功能于一体的数学软件，在各个领域都有着广泛的应用，本文以水库调洪演算和构件配筋计算两个例子介绍了MathCAD在水利设计工作中的应用。关键词：MathCAD水利设计应用1、概述MathCAD即数学CAD，是美国Mathsoft公司1986年推出的一个功能很强的交互式应用数学软件，早期版本运行于Dos环境，4.0版后运行于Windovs环境，以后陆续推出了5.0、6.0、7.0、8.0、2000、2001版本，最新版本是MathCAD12版。MathCAD是一个集成软件包，它集数理计算、图形和文字处理等功能于

2、一体，把电子制表软件的活动文档界面和字处理软件的所见即所得界面结合起来，加上功能强大的内置函数库，从而能方便直观地解决数学问题和数学在各种学科中的应用问题，如数据分析与处理、过程模拟、工程设计和科学计算等问题。MathCAD的使用操作十分简单，充分体现了交互式的特点，无需写出繁琐的中间过程，不要求用户具有精深的计算机知识，对于任何具有一定数学知识的人，都可以十分容易地学会使用。因此，在水利工程设计过程中的很多计算问题都可以应用MathCAD轻松解决。2、MathCAD在设计中的基本应用水利工程设计方面经常要接触到各种计算公式，有时甚至是几个复杂的公式才能算出结果。虽然人们已经编写出了很多现成

3、的计算软件，如：挡土墙稳定计算程序、调洪演算程序等。但其都是针对某一问题而定制的，灵活性较差，数据输入、输出比较麻烦，应用起来也不尽如人意。如果我们应用到MathCAD的公式计算功能，就会发现只要将计算公式及已知数值输入进去，MathCAD已经帮我们计算出了答案，无须考虑中间运算过程，也不要去设计算法和编制程序。现在还有很多设计人员用WORD写计算稿，用EXCEL来进行计算，但EXCEL计算极易出错，主要原因是它的计算过程是隐蔽的，公式隐藏在单元格中，错漏不易发现。而MathCAD的整个计算过程一目了然，在写计算稿的同时也完成了计算处理，而且它的规则和数学中的习惯是一样的，和其它程序相比更容

4、易上手。如在流溪河花干渠三面光整治工程中，需对渠道断面进行设计：已知梯形渠道底宽B=5.0，边坡系数m=1.5,渠道坡降i=0.001，糙率n=0.015，求水深h=1.5m时的过流量Q值。我们只需在版面按照明渠均匀流的计算公式输入：然后打入Q=;即可得出答案Q=23.607。MathCAD的公式是“活”的，能始终跟踪我们对算式所做的任何修改，并且自动更新答案。如我们将h=1.5改成h=2.0就可以即时看到流量Q的数值发生了变化：Q=40.39使用这个功能，我们可以把MathCAD当成草稿纸来使用，通过不断调整参数值来达到快速“试算”的目的，这对于我们在水力学公式计算中经常头疼的试算问题来说

5、无疑是一大福音。MathCAD还是目前世界上最出色的全屏幕公式编辑器，在MathCAD里输入数学公式不仅和书写一样方便，基本上解决了数学公式录入烦琐和速度较慢的问题，而且可以与其它字处理软件（如：WORD、WPS）配合使用，方便地进行设计说明书的排版，甚至直接生成计算书打印出来，完美的在一张工作文件中将公式、文字、图表等结合在一起，再也不需要在多个软件间来回复制、粘贴、切换，当你设计完成你的计算过程的同时，报告也同时为你准备妥当了。如上面的例子，我们可以在MathCAD环境下生成如下的计算书：我们可以将以上的计算书版面保存成模板，以后凡遇到相同的计算问题，只要将有关数据改动一下，就可马上得出

6、想要的结果，非常方便。MathCAD内置了功能强大的函数库，能方便地解决一些复杂的数学问题。在水利方面，比较有用的有拟合函数、插值函数和统计函数、矢量和矩阵函数等。例如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：VS:=Lspline(zz,v)①V(z):=Interp(VS,zz,v,z)②MathCAD还具有强大的图形功能，不仅能画平面直角坐标系图形，而且可以画极坐标系图形以及各种三维图形，同时可以读取图形中任一点的坐标值。在水利工程中我们一般常用到MathCAD的二维平面直角坐标系图形，只要输入要创建图形的函数、数学表达式或数据集合，按@键，在位标处填入变量名，就可以

7、生成相应的图形，而且图形可以随变量值的改变而即时变化。以上都是MathCAD的一些基本的功能在水利计算方面的一些应用，除此之外，它的符号运算、微积分方程解析、方程组求解、数理统计、矩阵运算以及自定义函数等功能运用在水利方面，几乎可以解决常见的计算问题，如水文水利计算方面的调洪演算、水面线推算、有压无压流计算、土坝浸润线计算，结构计算方面的内力计算、配筋计算、承载力验算等等。3、应用实例下面以某水库的调洪验算和