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工程师的数学:看Mathcad Prime 2.0和Maple 16

通过Evan Yares.|2012年4月17日

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工程师往往会爱上他们的工具。或者,至少,他们倾向于坚持使用他们熟悉的工具。看看任何工程师的电脑,你都会看到一套相当可预测的办公和生产力工具,通常还有CAD、CAM或CAE程序。

当工程师遇到一个新问题时,他们最初的倾向是弄清楚如何使用他们已经拥有的工具来解决这个问题。就像心理学家亚伯拉罕·马斯洛(Abraham Maslow)说的,“如果你只有一把锤子,你往往会把每个问题都当成钉子。”

可能是最令人震惊的例子是当他们使用Excel来解决工程数学问题。Excel能够处理一些合理挑战的数学问题的事实不会使其成为作业的正确工具。Excel要求以不透明的文本的语言编写表达式,然后从电子表格的单元格中的值后面有效地隐藏。隐藏错误的潜力是值得的。并忘记可读性或可追溯性。

劳斯莱斯(Rolls-Royce)的数学建模和仿真专家艾伦·史蒂文斯(Alan Stevens)博士指出了工程师使用电子表格解决数学问题的危险:“有才华的工程师在使用Excel时,会出现他们根本没有意识到的严重错误。错误的积累比你想象的要快得多。”

解决此问题的解决方案是使用正确的工具进行作业。对于工程数学,这是一个计算机代数系统(CAS。)

有大量可用的CAS项目,具有广泛的能力范围。CAS程序的一个共同点是能够以符号形式操作数学表达式。

有两个值得注意的CAS项目,应该在工程师的名单上名列前茅,分别是PTC的Mathcad Prime 2.0和MapleSoft的Maple 16。

Mathcad ' 2.0
PTC于2006年收购了Mathcad。Mathcad Prime的第一个版本在一年多前发布,是对一个成熟程序的重大反思。变化包括使用微软的Fluent用户界面(例如ribbon),以及模仿许多工程师从大学时代就熟悉的工程计算板的工作表范例。

Mathcad Prime中的3D绘图

在Mathcad Prime中输入方程和创建3D绘图很容易。

为了使用户没有通过转型绑定,PTC包含Mathcad 15(程序的最成熟和稳定版本)的许可证,每个座位都有Mathcad Prime。新用户可能不需要这个,但现有用户欣赏它。PTC与Mathcad Prime完成了什么,类似于将建筑物拆卸到其基本组件,然后用新的更清洁的架构重建它。这个过程需要时间,并且不是在一个版本中完成的。Mathcad的现有用户有时发现Prime 1.0缺少他们习惯的一些能力。Mathcad Prime 2.0增加了许多这些功能,包括倒塌的区域,3D图和符号数学。但是,不是一切都回来了。例如,仍然是一个新的API。由于Mathcad与许多第三方系统的集成基于其API,因此它们尚未提供Prime 2.0。

Mathcad ' 2.0

Mathcad Prime 2.0允许轻松地将Excel数据集成到Mathcad工作表中。

PTC创建Mathcad Prime的一个重要目标是提高对非专业用户的可用性。PTC的Mathcad产品策略总监Jakov Kucan很好地表达了这一点:“工程师需要花时间思考问题,而不是与工具作战。”Mathcad Prime可以被认为属于CAS程序的全部类别,但最好将它看作是工程师的工具,它为工程计算的创建、验证、文档编制和重用进行了优化。它的功能类似于工程师的笔记本,记录设计意图。

Mathcad '工作表

Mathcad Prime工作表使理解工程问题背后的数学变得容易。

Mathcad Prime很容易导航,并提供了非常积极的开箱即用体验。浏览一些简短的教程,你已经准备好完成一些工作了。在做一些有用的事情之前,不需要长时间的学习曲线。不过,这个程序有足够的能力,要完全掌握它需要相当长的一段时间。

该程序有一个非常好的WYSIWYG方程编辑器。初学者可以通过从ribbon界面中选择元素来创建复杂的表达式。有经验的用户可以使用热键,如果他们喜欢。3D绘图也非常快捷简单。

在Mathcad Prime中也很重要是它管理单位的能力。与其他一些CAS程序不同,Mathcad Prime使单位是数值的固有部分。您不必跟踪单位 - 该程序为您提供。即使你混合了你的单元系统。

Mathcad Prime 2.0包含一个新的Excel组件,该组件允许在Mathcad工作表中集成Excel电子表格。虽然将Excel用于严肃的数学计算可能不是一个好主意,但将它用于表格数据也不是一个坏主意——这个组件使这一点变得很容易。

Mathcad Prime工作表可以组合文本、数学、图形、表格和图像,创建一个文档,捕获关键设计和工程问题的基础知识(和知识产权)。与电子表格不同,Mathcad Prime工作表以标准符号显示所有底层规则和数学。可读性没有问题。

可能预期的PTC产品,Mathcad Prime具有连接到Creo和Windchill的内置能力。目前可以通过简单的文件界面连接到其他CAD系统。当PTC提供新的Mathcad Prime API时,此连接将来会改善。

虽然完整的Mathcad Prime愿景还没有实现(在一些版本中还不会实现),但2.0版本已经超越了功能的极限,是记录工程计算的可靠工具。

枫16

Maple帮助分析,探索,可视化,并快速,容易,准确地解决数学问题。

枫16
多年来,Maple一直是一个“大”软件,其功能范围之广和深度足以挑战博士科学家和数学家。Maple 16更加广泛和深入,在整个产品中有超过4500个可用性、功能和表示方面的增强。

可用性改进的一个关键领域是Maplesoft所称的“可点击数学”(调色板、交互式助手、上下文敏感菜单和指导)。智能弹出窗口可以预览操作、身份,甚至缩略图。拖解允许通过拖拽项来解方程。Maple 16延续了让非专家(或在他们的领域里是专家,但不是Maple的人)更容易访问该程序的趋势。

Maple 16的功能改进包括实时数据图,新的智能2D绘图视图功能,可视化的新颜色方案,3D插值,支持求解更多类别的微分方程,差分几何形状的新功能,多项式系统中的新功能,以及多项式系统解决方案,以及新的统计算法和可视化。

枫16

在Maple 16中,Smart Popups和Drag-to-Solve加入了其他可点击的数学工具,以提高易用性。

Maple 16受益于计算效率的主要改进,在核心多项式运算、数值微分方程求解和线性代数计算领域。它在多核计算机上具有更好的可伸缩性。为了增强面向对象编程,对Maple编程语言进行了增强,以支持轻量级对象。

通过枫木16,连接已得到改善,具有与MATLAB的更好集成,以及连接到西门子NX,Autodesk Inventor和SolidWorks的连接器。对SCSCP的支持(符号计算软件可协议协议)允许与其他专用计算机代数系统互操作性。

Maple 16包括电子书工具包的技术预览,它提供了将枫木文档集合转换为单个统一的电子书,以PDF,HTML或EPUB格式转换为自动生成的内容和索引以及内部交叉引用链接。这与Mapleoft用于生产枫木手册和用户指南的技术是相同的技术。

枫树16视觉增强功能

Maple 16包括主要的视觉增强功能,使所有170种不同类型的2-D和3-D情节和动画受益。

虽然Maple本质上是一个CAS程序,但它的架构足够开放和可扩展,可以作为其他系统的引擎。例如,它为MapleSim提供了核心,MapleSim是Maplesoft的一个多领域建模和仿真工具。

Maple 16是做严肃工程数学的一个很好的工具。

如何选择?
Mathcad和Maple具有类似的功能,通常是市场上的竞争对手,但它们有不同的重点和优势。

很常见的情况是,严肃的用户同时使用这两个程序,用它们来解决他们处理得最好的问题。

ma
www.maplesoft.com

PTC.
www.ptc.com


了下:3 d CAD,CAM软件,软件
标记:PTC.,maplesoft

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