焊接仿真技术

关于SYSWELD的相关培训报告

汇报人: 张建锋谭明明

通过为期5天的SYSWELD软件学习操作，对SYSWELD软件的相关功能作用、操作过程、使用用户情况等有了粗略了解。现将情况汇报如下：

一、对SYSWELD软件的了解

SYSWELD是ESI集团开发的一款专门用于进行焊接和热处理模拟分析的软件。它能真实模拟产品在测试中的性能，精细协调制造过程与预期的产品性能间的关系，并评估环境对产品使用的影响，它的焊接模拟分析包包括有网格划分，焊接向导，解算器及一些必要的模块；集前后处理、解算功能于一体。ESI集团是在法国巴黎上市的世界最大最著名的CAE软件公司之一。ESI集团成功的关键在于使用真实材料物理特性，能够进行更真实的模拟，来代替耗时的物理样机尝试和纠错过程。SYSWELD软件优势如下：

1、SYSWELD在焊接方面专注于：

手工、气保焊，MIG, TIG, 激光, 电子束焊接等模拟

非标准点焊和摩擦焊焊接模拟

大型结构件的焊接装配（组装拼焊）

2、SYSWELD在热处理方面专注于：

淬火，回火，退火，调质，表面硬化…

渗碳，渗氮，热化学热处理回火…

3、SYSWELD能够引导工程师实现：

评估工件残余变形------优化焊接顺序和位置

将残余应力降至最小及分布情况------控制过程使应力梯度和表面拉应力最小

研究几何、材料和过程参数的敏感性-----在产品开发中减少开发成本

优化焊接和热处理工艺过程------控制焊接制造参数诸如速度、能量（主要是电流电压）输入和很多其他参数。由于它能很好地反应实际情况，目前SYSWELD在国内许多工厂和大学都在应用，如宝钢、内蒙一机、内蒙二机、成飞、沈飞、西安航空发动机集团有限公司、中信重工、中国核动力研究院、合肥等离子物理研究所、南车长江公司、四方车辆厂、南车戚墅堰车辆研究所、南车戚墅堰车辆厂、北车唐山车辆厂、725所、167厂、7102厂、西南交通大学、北京航空航天大学、哈尔滨工业大学、天津大学、山东大学、大连交通大学、中科院沈

阳金属研究所等。

二、焊接仿真模拟软件学习内容：

根据我部相关项目的要求，我们参加了ESI成都分部的焊接仿真软件培训，该培训为期一周，主要培训内容如下：

1、理论培训

1）CAE的中文意思是“计算机辅助工程”（CAE，Computer Aided Engineering）。

在影响计算机辅助工程技术发展的诸多因素中，人才、计算机硬件和分析软件是三个最主要的方面现代计算机技术的飞速发展，已经为CAE技术奠定了良好的硬件基础。多年来，重视CAE技术人才的培养和分析软件的开发和推广应用，发达国家不仅在科技界而且在工程界已经具有一支较强的掌握CAE技术的人才队伍，同时在分析软件的开发和应用方面也达到了较高水平。

2）CAE的本质

通过一系列的假设和近似，获得一组微分方程（或积分方程）及相应的定解条件，并预期在某一连续空间和时间内求解这组方程后，微分方程（或积分方程）的解等价于物理解。由于微分方程求解存在数学上的困难，所以采用时间和空间离散的方法，将微分方程组及其定解条件转化为一个超大型的代数方程组，并预期求解这个代数方程组后，代数方程组的解等价于微分方程的解。由于直接求解代数方程组存在计算量上的困难，所以采用迭代的方法求解，并用代数方程迭代解近似代数方程真解。由于代数计算过程中不可避免会引入较多小数位数（无理数、无限循环小数的计算，必然存在四舍五入的舍入误差，所以采用有限位数迭代解近似无限位数迭代解。

3）CAE软件的功能

?网格生成器

?导入CAD绘图软件，包括UG、PRO-E等三维制图软件

?生成网格

?前处理器

?设置材料属性

?设置求解域

?设置边界条件或载荷条件

?设置求解参数

?求解器

?迭代求解

?后处理器

?查看求解数据

2、Visual-Mesh网格划分实作部分

1）利用自动划分面网格（automesh surface）、sweep面拉伸和体拉伸等Visual-Mesh最基础Visual-Mesh是Visual-Weld进行焊接仿真分析的重要工具，它兼容UG、PRO-E等三维制图CAD软件。

2）利用MAP、3D、thransform 、镜像等较高级的命令对略微复杂的工件进行网格划分。效果如下图所示：

由于进行操作的电脑配置不高，所划分网格均比较粗大，网格越细致对计算精度越有帮助，但会带来更大的人工工作量和更高的计算机硬件配置。

3）学习TOP-MESH、不规则图形如齿轮的MAP映射等比较常用而难度又较高的模型网格划分，具体见下图：

形状复杂怪异的零部件网格划分非常费时间，面与面，体与体，面与体之间的节点必须关联在一起，否则会造成非线性迭代计算不收敛，无法对焊接过程进行可靠的仿真分析。

3、sysweld应用

1）几何+网格集成文件VDB输出（export）**_MESH_DATA1000.ASC ** 非中文任意

1000：任意4位数字

2）collector C1——Cn 施加材料属性3D实体单元

3）skin 皮肤定义热交换面2D单元

4）施加约束在面上，clamping

5）定义焊接线、参考线、开始节点、开始单元、结束节点先选焊接线上的节点单元再选参考线上节点单元

6）热源的调节，通过调整双椭圆曲线参数进行热源的功率、焊枪角度、焊接速度等设置。具体调节见下图：

4、材料库创建

材料库的后缀名：**.mat 使用写字板可以在相应的路径中打开。材料属性可以通过测定（gleeble）、查找文献、外推法（仅适合碳钢等常见钢种）。外推法采用已知值用数学函数推测曲线方程。

5、焊接模拟及后处理

利用调好的热源加载到实际模型中，进行焊接模拟，并进行温度场、应力场、焊接变形等进行分析。

三、立柱三维模型焊接仿真

出差前我们自己画了三维图，原本打算在那仿真并查看结果，但由于在此期间，他们忙于教学，加之人手不够，时间很仓促，实际焊接仿真结果还没出来，经过跟他们协商，他们过两周向我们反馈立柱焊接模拟结果。

四、试用版本

在培训期间，南车公司的要求提供试用版。为了进一步了解、应用仿真软件SYSWELD，我们要求厂家向我们提供仿真软件进行试用，经过与厂家协商，他们同意提供，但有效使用期限为2个月。

五、建议

1、经过为期一周的学习了解，SYSWELD仿真软件与其他仿真软件相比，更方便，更专业，且具有很大的优势，能反应实际焊接情况，能为实际焊接的操作和参数的拟定提供有效的指导，建议购买。

2、在工程部先期安装试用版，并抽调人员进行学习和演练。

工程部

2012.4.5

机械运动仿真和有限元分析技术

机械运动仿真和有限元分析技术 （浙江大学城市学院机电0905） 【摘要】本文主要对机械运动仿真和有限元分析技术概念、机械运动仿真和有限元分析软件使用过程有所了解，以及对PROE机械运动仿真和有限元分析使用案例进行分析 【关键词】机械运动仿真有限元分析 PROE案例 一、引言 目前，许多国内外的大型辅助设计软件，都包含了机械装配和运动学仿真的功能模块，例如PTC的Pro／Engineer，SDRC的1一DEAS，MATRA的EUCl ID软件及DES的UG等。机械产品的运动分析和仿真已经成为计算机辅助工程(CAE) 中不可缺少的重要环节，同时也成为机械设计的必经过程。进行机械产品设计时，通常要进行机构的运动分析，以此来验证机构设计的合理性和可行性。机构运动仿真技术就是通过对机构添加运动副、驱动器，使其运动起来，以实现机构的运动模拟。此外，运用机构中的后处理功能可以查看当前机构的运动，并且可以对机构进行运动速度、轨迹、位移、运动干涉情况的分析，为研究机构模型提供方便。在机械系统计算机辅助工程即MCAE领域内，根据数值分析求解机理和求解问题范围不同，常用的CAE技术有：有限元分析（FEA）技术；（固体力学范畴）计算流体动力学（CFD）分析技术；（流体力学范畴）刚体动力学分析（RBA）技术。 二、机械运动仿真和有限元分析技术概念

机械运动仿真技术是一种建立在机械系统运动学、动力学理论和计算机实用技术基础山的新技术，涉及建模、运动控制、机构学、运动学和动力学等方面的内容，主要是利用计算机来模拟机械系统在真实环境下的运动和动力特性，并根据机械设计要求和仿真结果，修改设计参数直至满足机械性能指标要求或对整个机械系统进行优化的过程。机械运动仿真的过程如图： 通过机械系统的运动仿真，不但可以对整个机械系统进行运动模拟，以验证设计方案是否正确合理，运动和力学性能参数是否满足设计要求，运动机构是否发生干涉等还可以及时发现设计中可能存在的问题，并通过不断改进和完善，严格保证设计阶段的质量，缩短了机械产品的研制周期，提高了设计成功率，从而不断提高产品在市场中的竞争力。因此，机械运动仿真当前已经成为机械系统运动学和动力学等方面研究的一种重要手段和方法，并在交通、国防、航空航天以及教学等领域都得到了非常广泛的应用。 机械系统的运动仿真可以采用VB、OpenGL、3D max、VC等语言编程实现，也可以使用具有运动仿真功能的机械设计软件（如ADMAS、Pro/E、EUCLID、UG、Solid Edge等）实现，而且，随着计算机软件功能的不断强大和完善，用软件进行运动仿真是一种省时、省力而用高效的方法，也是机械运动仿真发展趋势。 有限元分析技术，即CAE（Computer Aided Engineering），即计算机辅助工程。它是计算机仿真技术的一大分支，是通过计算机程序建立仿真数学物理模型，并对其进行求解的技术。CAE的覆盖范围很广，比如将教科书上的一个公式通过计算机编程后进行重复计算的简单过程，就属于CAE的范畴。在这里，我们通常所说的CAE是指工业级的CAE，即通过一系列的工具和求解器对工程结构进行数值仿真的技术。 CAE出现和发展的三大条件：数值分析方法；计算机仿真分析软件，计算机 机械运动仿真步骤示意图

各大仿真软件介绍

各大仿真软件介绍（包括算法，原理） 随着无线和有线设计向更高频率的发展和电路复杂性的增加，对于高频电磁场的仿真，由于忽略了高阶传播模式而引起仿真的误差。另外，传统模式等效电路分析方法的限制，与频率相关电容、电感元件等效模型而引起的误差。例如，在分析微带线时，许多易于出错的无源模式是由于微带线或带状线的交叉、阶梯、弯曲、开路、缝隙等等，在这种情况下是多模传输。为此，通常采用全波电磁仿真技术去分析电路结构，通过电路仿真得到准确的非连续模式S参数。这些EDA仿真软件与电磁场的数值解法密切相关的，不同的仿真软件是根据不同的数值分析方法来进行仿真的。通常，数值解法分为显示和隐示算法，隐示算法（包括所有的频域方法）随着问题的增加，表现出强烈的非线性。显示算法（例如FDTD、FIT方法在处理问题时表现出合理的存储容量和时间。本文根据电磁仿真工具所采用的数值解法进行分类，对常用的微波EDA仿真软件进行论述。2．基于矩量法仿真的微波EDA仿真软件基于矩量法仿真的EDA 软件主要包括A D S（Advanced Design System）、Sonnet电磁仿真软件、IE3D和Microwave office。 2.1ADS仿真软件Agilent ADS(Advanced Design System)软件是在HP EESOF系列EDA软件基础上发展完善起来的大型综合设计软件，是美国安捷伦公司开发的大型综合设计软件，是为系统和电路工程师提供的可开发各种形式的射频设计，对于通信和航天／防御的应用，从最简单到最复杂，从离散射频／微波模块到集成MMIC。从电路元件的仿真，模式识别的提取，新的仿真技术提供了高性能的仿真特性。该软件可以在微机上运行，其前身是工作站运行的版本MDS（Microwave Design System）。该软件还提供了一种新的滤波器的设计引导，可以使用智能化的设计规范的用户界面来分析和综合射频／微波回路集总元滤波器，并可提供对平面电路进行场分析和优化功能。它允许工程师定义频率范围，材料特性，参数的数量和根据用户的需要自动产生关键的无源器件模式。该软件范围涵盖了小至元器件，大到系统级的设计和分析。尤其是其强大的仿真设计手段可在时域或频域内实现对数字或模拟、线性或非线性电路的综合仿真分析与优化，并可对设计结果进行成品率分析与优化，从而大大提高了复杂电路的设计效率，使之成为设计人员的有效工具[6-7]。2.2Sonnet仿真软件Sonnet是一种基于矩量法的电磁仿真软件，提供面

运动仿真技术

精心整理 一SW运动仿真 1.简介 二十世纪八十年代以来，设计工程中首次使用计算机辅助工程（CAE）方法后，有限元分析（FEA）就成了最先被广泛采用的模拟工具。多年来，该工具帮助设计者在研究新产品的结构性能时节约了大量时间。 由于机械产品日渐复杂，不断加剧的竞争加快了新设计方案投入市场的速度。设计者迫切感到必须使模拟超出FEA的局限范围，除使用FEA模拟结构性能外，还需要在构建物理原型之前确定新产品的运动学和动力学性能。 用。 2. 程序会 CAD 何体发生改变时，可在几秒内更新所有结果。图4为急回机构中滑杆和驱动连杆之间的干涉。 图4急回机构中滑杆和驱动连杆之间的干涉 运动模拟可在短时间内对任何复杂程度的机构进行分析，可能包含刚性连接装置、弹簧、阻尼器和接触面组。如雪地车前悬架、健身器、CD驱动器等的运动。 图5复杂机构的运动仿真 除机构分析外，设计者还可通过将运动轨迹转换成CAD几何体，将运动模拟用于机构合成。例如，设计一个沿着导轨移动滑杆的凸轮，用运动仿真生成该凸轮的轮廓。首先将所需滑杆位置表达为时间和滑杆在旋转凸轮上移动轨迹的函数，然后将轨迹路径转换为CAD几何体，以创建凸轮轮廓。 图6滑杆沿导轨移动的位移函数

图7滑杆沿旋转盘移动绘制的凸轮轮廓 设计者还可将运动轨迹用于很多用途，例如，验证工业机器人的运动、测试工具路径以获取选择机器人大小所需的信息，以及确定功率要求。 图8工业机器人在多个位置之间的移动 运动模拟的另外一项重要应用是模拟零部件之间的碰撞和接触，以研究零部件之间可能形成的缝隙，得出机构的精确结果。例如，通过模拟碰撞和接触，可以研究阀提升机构中凸轮和曲线仪（摇杆）之间可能形成的缝隙。 3.将运动仿真与FEA结合 想了解运动仿真和FEA在机构仿真中如何结合使用，首先要了解每种方法的基本假设。 FEA是一种用于结构分析的数字技术，已成为研究结构的主导CAE方法。它可以分析任何固定支撑的弹性物体的行为，此处弹性是指物体可变性。如图8所示托架，在静态载荷作用下会变 杆， 1设备归真和 （1 点反作用力和惯性力。在此步骤中，所有机构连接装置均视为刚性实体。图13中的曲线为曲柄转动一周连杆上接点的反作用力。 图13曲柄转动一周连杆上接点的反作用力 （2）.找出与连杆接点上最大反作用力相对应的机构位置。因为施加最大载荷情况下进行的分析将得到连杆所承受的最大应力。如有必要，可选择多个位置进行分析。 图14与连杆上最大反作用力相对应的位置 （3）.将这些反作用力载荷以及惯性载荷从CAD装配体传输到连杆CAD零件模型。

半实物仿真

dSPACE实时仿真系统介绍 2010-06-11 15:24:04 来源：与非网 关键字：dSPACE实时仿真系统硬件在回路 dSPACE简介 dSPACE实时仿真系统是由德国dSPACE公司开发的一套基于MATLAB/Simulink的控制系统开发及半实物仿真的软硬件工作平台，实现了和MATLAB/Simulink/RTW的完全无缝连接。dSPACE实时系统拥有实时性强，可靠性高，扩充性好等优点。dSPACE硬件系统中的处理器具有高速的计算能力，并配备了丰富的I/O支持，用户可以根据需要进行组合；软件环境的功能强大且使用方便，包括实现代码自动生成/下载和试验/调试的整套工具。dSPACE软硬件目前已经成为进行快速控制原型验证和半实物仿真的首选实时平台。 实现快速控制原型和硬件在回路仿真 RCP(Rapid Control Prototyping)—快速控制原型 要实现快速控制原型，必须有集成良好便于使用的建模、设计、离线仿真、实时开发及测试工具。 dSPACE 实时系统允许反复修改模型设计北京汉阳，进行离线及实时仿真。这样，就可以将错误及不当之处消除于设计初期，使设计修改费用减至最小。 使用 RCP 技术，可以在费用和性能之间进行折衷；在最终产品硬件投产之前，仔细研究诸如离散化及采样频率等的影响、算法的性能等问题。通过将快速原型硬件系统与所要控制的实际设备相连，可以反复研究使用不同传感器及驱动机构时系统的性能特征。而且，还可以利用旁路（ BYPASS ）技术将原型电控单元（ ECU ： Electronic Control Unit ）或控制

器集成于开发过程中，从而逐步完成从原型控制器到产品型控制器的顺利转换。 RCP 的关键是代码的自动生成和下载，只需鼠标轻轻一点，就可以完成设计的修改。 HILS(Hardware-in-the-Loop Simulation)—半实物仿真 当新型控制系统设计结束，并已制成产品型控制器，需要在闭环下对其进行详细测试。但由于种种原因如：极限测试、失效测试，或在真实环境中测试费用较昂贵等nc.qoos.ipi，使测试难以进行，例如：在积雪覆盖的路面上进行汽车防抱死装置（ ABS ）控制器的小摩擦测试就只能在冬季有雪的天气进行；有时为了缩短开发周期，甚至希望在控制器运行环境不存在的情况下（如：控制对象与控制器并行开发），对其进行测试。 dSPACE 实时仿真系统的 HIL 仿真将助您解决这一问题。 dSPACE开发流程 开发人员在进行控制系统开发时，常常需要同时面临许多难以解决的问题，而开发的时间却要求愈来愈紧迫。因此，只有高度集成的系统才能满足这一切要求， dSPACE 系统设计不仅仅是进行控制方案的设计和离线仿真，还包括实时快速控制原型、已验证的设计向产品型控制器的转换和硬件在回路测试。 dSPACE 为 RCP 和 HILS 提供了一套计算机辅助控制系统设计的工具 -CDP （ Control Development Package ）。 CDP 主要基于下列工具：MathWorks 公司 Simulink ：用来进行基于方框图的离线仿真 MathWorks 公司 Real-Time-Workshop: 用来从方框图生成 C 代码 dSPACE 公司 Real-Time Interface (RTI): 用来产生与硬件系统相关的代码，使代码可以在单处理器 / 多处理器目标系统中运行 dSPACE 系列软件工具：用来对闭环试验进行交互操作(自动/手动)

虚拟仿真技术及其军事应用

虚拟仿真技术及其军事应用 作者 摘要：虚拟仿真技术是近年来系统仿真领域研究的热．氛问题，而且在军事领域有了广泛的应用。本文以庄拟现实技术为基础，具体讨论了虚拟现实技术在作战仿真中的应用，对虚拟作战仿真的研究进行了探讨。 关键词：虚拟仿真技术虚拟现实技术虚拟作战仿真 1. 引言 自从世界上出现第一台训练仿真系统（以1929 年美国空军飞机练习器-林克机为代表）以来，经过了以机电解算装置为主的仿真系统，以模拟计算机为主的仿真系统，以数字计算机为主的仿真系统等几个阶段，系统仿真技术得到逐步发展。特别是近十几年来，随着计算机技术的发展，系统仿真技术的发展也更加迅猛，而且在军事领域中的应用也越来越广泛。 虚拟现实（Virtual Reality 简记VR）技术是近年来系统仿真领域研究的热点，并且在很多行业开始有了实际应用。在军事领域，美国最早将虚拟现实技术应用于作战仿真。其研究人员在虚拟现实技术构造的数字化地形、地貌和敌情数据库上进行作战仿真和武器装备性能的评估。由于虚拟现实技术在军事领域有着广泛的应用前景，因此，美国军方始终把虚拟现实技术的研究与应用列于《国防部关键技术计划》中，并将虚拟现实技术视为建设21 世纪军队和培训21世纪人才以及发展新一代信息化战争武器装备的“革命性”手段。 目前，我军对作战仿真的研究日趋深人，但与先进的军事大国相比，仍存在不少差距。由于虚拟现实技术的出现极有可能为未来军事领域带来革命性的影响，因此我军应积极研究虚拟现实技术在作战仿真中的应用。本文以虚拟现实技术为基础，具体讨论虚拟作战仿真及其军事应用。2. 虚拟现实技术简介 2.1 虚拟现实技术的内涵 虚拟现实技术是80年代提出的一种新兴技术，它是将计算机技术、自动控制技术、系统工程方法、人工智能、仿真技术、多媒体技术、信息融合技术、立体影像技术、光电技术以及神经生物学、心理学和行为科学等诸多科学技术成果融合一体的崭新的人工合成的“虚拟环境”。 2.2虚拟现实技术的特征 虚拟现实技术创造的人机和谐仿真环境具有“沉浸-交互-构思”的基本特征。它利用并集成高性能的计算机系统和各类传感器，在多维信息空间创造一个使研究者处于具有身临其境的沉浸感，具有完善的交互作用能力，能帮助和启发构思的仿真信息环境。VR 的主要特征为： (1)多媒体感知性 在虚拟现实系统中，用户将感觉不到身体所处的外部环境而“融合”到虚拟世界中去，即指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。 (2)交互性 用户可以通过三维交互设备直接控制虚拟世界中的对象，并从虚拟环境中得到反馈信息。 (3）自主性 指虚拟现实系统中的物体可按各自的模型和规则自主运动，即指虚拟环境中物体依据客观规律动作的程度。 2.3 虚拟现实系统的分类 依据交互界面的不同，可将VR 系统分为下几种类型： （1）世界之窗（Window on World

计算机仿真技术的应用

一、为什么要进行仿真 ?什么叫系统？ ◆系统：相互关联又相互作用着的对象的有机组合，该有机组合能够完成某项任务或实现某个预定的目标。 通常研究的系统有工程系统和非工程系统。 ◆工程系统（电气、机电、化工） ◆非工程系统（经济、交通、管理） 建立系统概念的目的在于深入认识并掌握系统的运动规律，以便分析和综合自然、社会和工程系统中的种种复杂问题。 ?对系统进行研究、分析与设计的方法； （1）直接在系统上进行实验 在要设计的系统上进行实验 （2）在模型上进行实验 对要设计的系统进行处理，根据其中内含的各种自然规律（包括欧姆定律、比例环节和惯性环节等）得到相关的控制规律，即系统的数学模型来进行研究。 对要设计的系统进行一定比例的缩放得到缩小或放大的物理模型。（古时的建筑）选择在模型上进行实验的原因 ◆系统尚未设计出来 ◆某些实验会对系统造成伤害 ◆难以保证实验条件的一致性；如果存在人的因素，则更难保证条件的一致性。 ◆费用高 ◆无法复原 二、仿真的定义 ?仿真的定义在不同的领域或范畴中有不同的描述，可以概括为：“仿真是指用模型（物理模型或数学模型）代替实际系统进行实验和研究。” ?仿真遵循的原则：原理抽象 相似原理。 相似原理：几何相似、性能相似、环境相似。 几何相似：根据相似原理把原来的实际系统放大可缩小。如把12000吨水压机可用1200吨或120吨水压机作其模型。万吨轮船也要用缩小的模型来研究。 性能相似：构成模型的元素和原系统的不同，但其性能相似。如：可用一个电气系统来模拟热传导系统。在这个电气系统中电容代表热容量，电阻代表热阻，电压代表温差，电流代表热流。 三、仿真的目的或作用 ?优化设计 ◆预测系统的性能和参数 ?经济性 ◆采用物理模型或实物实验，花费巨大。 ◆采用数学模型即计算机数学仿真可大幅度的降低成本并可重复使用。 ?安全性 ◆载人飞行器和核电站的危险性不允许。 ?预测性 ◆对于非工程系统，直接实验不可能，只能采用预测的方法。（天气预报） ?复原性

体育运动训练动作仿真分析

体育运动训练动作仿真分析 体育运动训练的强度日益增加，随着社会的迅猛发展，体育运动的训练水平逐渐增强，通过积极的改进，与传统的训练技术相比有很大改善。目前体育运动事业已经有较大的进步，但是随着人们生活质量的逐渐提升，体育运动训练技术与方法等很难追上人们的需求，所以必须借助先进的技术手段。在信息技术的支持下，努力创造更加先进的技术手段。通过先进的技术努力挖掘人体的运动细胞，使人体运动技能发挥其最大功效。 1.动作仿真技术概述 在体育运动训练中，最常见的观察手段是视频观察法和三维动态摄影法，这两种方法是在科学基础上建立的。采用这两种惯用手段能够观察连贯动作的分解动作，便于学习运动技巧，但是它们对外界条件的要求较高，例如光线、衣服色彩以及环境遮挡物等。所以在采用这种手段进行体育训练时会产生较大误差，故需要发展更为先进的信息技术来解决上述问题。近年来动作仿真技术逐渐发展起来，它是以三维动作捕捉技术为基础，并且通过计算机来模拟仿真人体大脑，从而来控制人体运动思维。人体动作仿真技术主要包括人体模型的建立、人体在特定条件下较为真实的物理反应信号的采集、计算机模拟人体真实动作的过程模拟等方面。该技术是信息技术在体育运动过程中的一项重大突破，它能够促进体育事业的发展，同时促进了三维动态模拟技术在体育运动中的发展［1］。1.1国内外研究现状。动作仿真技术源于20世纪的三维动态拍摄技术，世界上最先开始体育运动模拟的国家是美国，从刚开始的动作捕捉系统的运用到采集数据运动学等的研究。以上两种技术分别开创了体育运动的新浪潮。通过动作捕捉技术，美国科学家开创了下肢关节角运动在水平运动过程中的外表系统和算法，根据科学理论依据，探讨了病理步态的指标以及人体模型的限制。随后，科学家们还开创了解剖标定的内涵，通过信息采集运动学与动力学知识，分析了人体在空间运动中的诸多信息，例如盆骨位置、下肢与骨骼等重要信息。他们采用先进技术模拟人体的运动特性，并且取得了很大的成果。相比之下，国内的动作仿真技术发展较晚，与美国发达国家相比，其发展仍然比较落后。目前国内的运动仿真重点在应用研究上，而对基本理论例如算法、模型建立等研究较少。近年来我国学者利用OpenSim技术开发了很多先进的人体运动研究。例如跨栏短跑与腱伤病预防的理论分析等。此外研究人员还是使用动作捕捉技术分析了仿生外骨骼式下肢康复机器人研究，主要通过动作

计算机模拟仿真技术在航空航天中的应用

计算机模拟仿真技术在航空航天中的应用 在本文开篇，我先粗略介绍一下计算机仿真模拟技术。 计算机仿真是应用电子计算机对系统的结构、功能和行为以及参与系统控制的人的思维过程和行为进行动态性比较逼真的模仿。它是一种描述性技术，是一种定量分析方法。通过建立某一过程和某一系统的模式，来描述该过程或该系统，然后用一系列有目的、有条件的计算机仿真实验来刻画系统的特征，从而得出数量指标，为决策者提供有关这一过程或系统得定量分析结果，作为决策的理论依据。（选自百度百科计算机仿真摘要） 仿真是对现实系统的某一层次抽象属性的模仿。人们利用这样的模型进行试验，从中得到所需的信息，然后帮助人们对现实世界的某一层次的问题做出决策。仿真是一个相对概念，任何逼真的仿真都只能是对真实系统某些属性的逼近。仿真是有层次的，既要针对所欲处理的客观系统的问题，又要针对提出处理者的需求层次，否则很难评价一个仿真系统的优劣。（选自百度百科） 计算机仿真模拟的原理是依靠计算机的迭代运算， 所以这是一门依靠计算机技术所衍生的一门有着实际意 义的学科，它与我们的生活息息相关。计算机仿真模拟技 术在科学技术、军事、国民经济、汽车、电子行业、体育、 交通运输、金融、管理、航空航天方面都有广泛的应用。 它的研究范围小到原子，大到宇宙，可以说在现实生活中 应用极为广泛。 传统的仿真方法是一个迭代过程，即针对实际系 统某一层次的特性（过程），抽象出一个模型，然后假 设态势（输入），进行试验，由试验者判读输出结果和 验证模型，根据判断的情况来修改模型和有关的参数。 如此迭代地进行，直到认为这个模型已满足试验者对 客观系统的某一层次的仿真目的为止。 模型对系统某一层次特性的抽象描述包括：系统的组成；各组成部分之间的静态、动态、逻辑关系；在某些输入条件下系统的输出响应等。根据系统模型状态变量变化的特征，又可把系统模型分为：连续系统模型——状态变量是连续变化的；离散（事件）系统模型——状态变化在离散时间点（一般是不确定的）上发生变化；混合型——上述两种的混合。 随着专门用于仿真的计算机——仿真机的出现，计算机仿真技术日趋成熟，现在已经趋于完善。随计算机技术的飞速发展，在仿真机中也出现了一批很有特色的仿真工作站、小巨机式的仿真机、巨型机式的仿真机。80年代初推出的一些仿真机，SYSTEM10和SYSTEM100就是这类仿真机的代表。 为了建立一个有效的仿真系统，一般都要经历建立模型、仿真实验、数据处理、分析验证等步骤。为了构成一个实用的较大规模的仿真系统，除仿真机外，还需配有控制和显示设备。 本文将主要从航空航天方面对计算机仿真模拟进行探讨。 航空技术是从上世纪60年代前苏联发射第一颗人造卫星开始，人类开始了对太空的探索。

高速切削物理仿真技术及其应

高速切削物理仿真技术及其应用 单位：清华大学作者：冯平法发布时间：2009-3-31 14:39:29 近年来，在金属切削领域，随着刀具材料和机床驱动技术的发展，一些与提高加工质量和降低加工成本密切相关的新切削技术，如干切削（Dry Cutting）、硬切削（Hard Cutting）和高速切削（High SpeedCutting，HSC）技术在实际生产中得到了越来越广泛的应用[1-4]。 干切削就是在切削过程中取消或减少切削液的使用；一方面可以降低加工成本（在传统湿切削中，与切削液使用相关的成本占总加工成本的11%～15%[2]），另一方面可以满足日益提高的环境保护要求，实现绿色切削；硬切削是用具有确定几何形状的刀具进行硬材料的精密加工，可以完全或部分取消后续的磨削加工，提高加工过程的柔性和效率；高速切削是相对于常规切削而言，用高得多的切削速度（一般为常规切削速度的5～10倍[4]）对工件进行切削加工。实际上，干切削、硬切削和高速切削并没有严格的界限，大部分干切削和对难加工材料的硬切削都是在高速情况下实现的。 高速切削由于具有很高的切削速度，可以极大地提高材料切除率，从而大幅度提高生产效率，因此也称为高效切削加工（High Productivity Machining，HPM）。众多研究表明，高速切削具有降低切削力、提高切削表面质量、减少传递给工件的切削热、避免颤振和积屑瘤的产生等优点，通过高速切削物理仿真技术可以节约大量刀具和工件材料消耗，更深入研究高速切削基理和工艺过程优化，发挥高速切削技术优势。因此，近年来在飞机、汽车和模具制造业以及在薄壁零件及精密零件加工领域得到了越来越广泛的应用[1,4-7]。 典型的高速铣削飞机结构件具有多筋薄壁的特点，通常采用“整体制造法”，即在整体坯料上“掏空”加工以形成构件，70％以上的金属需要被切除，采用高速切削可以大大减少产品的制造时间，降低加工成本。此外，较小的切削力可以减小薄壁零件以及小直径长悬臂刀具的变形，提高加工质量。 高速高效切削在难加工材料加工方面也具有很强的优势。近年来，以钛合金为代表的一些新型结构材料，由于具有密度小、比强度和比断裂韧性高、耐高温、耐腐蚀和抗疲劳破坏能力强等优良的综合性能，在航空航天、汽车、船舶、化工、能源等工业部门和医疗行业得到日益广泛的应用，特别是在航空领域，钛合金在飞机机体结构件和航空发动机重要零部件中的应用比例越来越高。例如，在 1960年的幻影F4战斗机中，钛合金材料在重量上大约占9％，而在当今的F-22战斗机中则占到了39％[6]；B787客机和C-17军用运输机的钛合金用量也分别达到了15％和10.3％[7]。 钛合金属于典型的难加工材料，造成其切削加工性差的主要原因是钛合金的导热性差和化学亲和力大。钛合金导热系数低，仅是钢的1/4、铝的1/13、铜的1/25。由于切削区域散热和冷却效果差，因而在相同切削条件下，钛合金的切削温度很高（加工钛合金TC4时的切削温度比加工45号钢高出1倍以上），使刀具磨损剧烈，使用寿命下降。

半实物仿真技术发展综述

半实物仿真技术发展综述 1、半实物仿真技术 1.1半实物仿真系统定义 半实物仿真，又称为硬件在回路中的仿真(Hardware in the Loop Simulation)，是指在仿真实验系统的仿真回路中接入部分实物的实时仿真。实时性是进行半实物仿真的必要前提。 半实物仿真同其它类型的仿真方法相比具有经济地实现更高真实度的可能性。从系统的观点来看，半实物仿真允许在系统中接入部分实物，意味着可以把部分实物放在系统中进行考察，从而使部件能在满足系统整体性能指标的环境中得到检验，因此半实物仿真是提高系统设计的可靠性和研制质量的必要手段。 1.2 半实物仿真的先进性及其特点 半实物仿真技术自20世纪60年代问世直到目前美国研制航天飞机，始终盛行不衰。美国大多数国防项目承包商都有一个或多个半实物仿真实验室，这些实验室代表了当前世界先进水平。其先进性体现在： (1) 有高速高精度的仿真机； (2) 有先进完备的环境模拟设备。国内半实物仿真技术在导弹制导、火箭控制、卫星姿态控制等应用研究方面也达到了较高水平。 半实物仿真的特点是： (3) 在回路中接入实物，必须实时运行，即仿真模型的时间标尺和自然时间标尺相同。 (4) 需要解决控制器与仿真计算机之间的接口问题。 (5) 半实物仿真的实验结果比数学仿真更接近实际

1.3半实物仿真系统的基本组成与原理 半实物仿真系统属于实时仿真系统。它是一种硬件在环实时技术，把实物利用计算机接口嵌入到软件环境中去，并要求系统的软件和硬件都要实时运行，从而模拟整个系统的运行状态，如图2所示。实时系统由以下几部分组成。 (1)仿真计算机 仿真计算机是实时仿真系统的核心部分，它运行实体对象和仿真环境的数学模型和程序。一般来说，采用层次化、模块化的建模法，将模块化程序划分为不同的速率块，在仿真计算机中按速率块实时调度运行。对于复杂的大型仿真系统，可用多台计算机联网实时运行。 (2)物理效应设备 物理效应设备的作用是模拟复现真实世界的物理环境，形成仿真环境或称为虚拟环境。物理效应设备实现的技术途径多种多样，方案之一是采用伺服控制回路，通过伺服控制回路控制形成相应的物理量，方案之二是在已储存好的数据库中搜索相应的数据，转化为相应的物理量。 (3)接口设备 仿真计算机输出的驱动信号经接口变换后驱动相应的物理效应设备。接口设备同时将操作人员或实物系统的控制输入信号馈入仿真计算机。 半实物仿真系统原理框图如图1所示。在仿真计算机中通过对动力学系统和环境的数学模型解算，获得系统和环境的各种参数。对半实物仿真系统，这些参数通过物理效应设备生成传感器所需要的测量环境，从而构成完整的闭环仿真系统。物理效应设备是实现仿真系统所需要的中间环节，它的动态特性、静态特性和时间延迟都将对仿真系统的置信度和精度产生影响，应该有严格的相应技术指标要求。

西门子仿真软件说明书

使用方法： 1.本软件无需安装，解压缩后双击S7_200.exe即可使用； 2.仿真前先用STEP 7 - MicroWIN编写程序，编写完成后在菜单栏“文件”里点击“导出”，弹出一个“导出程序块”的对话框，选择存储路径，填写文件名，保存类型的扩展名为awl，之后点保存； 3.打开仿真软件，输入密码“6596”，双击PLC面板选择CPU型号，点击菜单栏的“程序”，点“装载程序”，在弹出的对话框中选择要装载的程序部分和STEP 7 - MicroWIN的版本号，一般情况下选“全部”就行了，之后“确定”，找到awl文件的路径“打开”导出的程序，在弹出的对话框点击“确定”，再点那个绿色的三角运行按钮让PLC进入运行状态，点击下面那一排输入的小开关给PLC 输入信号就可以进行仿真了。 使用教程： 本教程中介绍的是juan luis villanueva设计的英文版S7-200 PLC 仿真软件（V2.0），原版为西班牙语。关于本软件的详细介绍，可以参考 https://www.wendangku.net/doc/f29284696.html,/canalPLC。 该仿真软件可以仿真大量的S7-200指令（支持常用的位触点指令、定时器指令、计数器指令、比较指令、逻辑运算指令和大部分的数学运算指令等，但部分指令如顺序控制指令、循环指令、高速计数器指令和通讯指令等尚无法支持，仿真软件支持的仿真指令可参考 https://www.wendangku.net/doc/f29284696.html,/canalPLC/interest.htm）。仿真程序提供了数字信号输入开关、两个模拟电位器和LED输出显示，仿真程序同时还支持对TD-200文本显示器的仿真，在实验条件尚不具备的情况下，完全可以作为学习S7-200的一个辅助工具。 仿真软件界面介绍：

运动仿真技术经验

精心整理 一SW 运动仿真 1.简介 二十世纪八十年代以来，设计工程中首次使用计算机辅助工程（CAE ）方法后，有限元分析（FEA ）就成了最先被广泛采用的模拟工具。多年来，该工具帮助设计者在研究新产品的结构性能时节约了大量时间。 由于机械产品日渐复杂，不断加剧的竞争加快了新设计方案投入市场的速度。设计者迫切感到必须使模拟超出FEA 的局限范围，除使用FEA 模拟结构性能外，还需要在构建物理原型之前确定新产品的运动学和动力学性能。 用。 2.装配当几何体发生改变时，可在几秒内更新所有结果。图4为急回机构中滑杆和驱动连杆之间的干涉。 图4急回机构中滑杆和驱动连杆之间的干涉 运动模拟可在短时间内对任何复杂程度的机构进行分析，可能包含刚性连接装置、弹簧、阻尼器和接触面组。如雪地车前悬架、健身器、CD 驱动器等的运动。 图5复杂机构的运动仿真 除机构分析外，设计者还可通过将运动轨迹转换成CAD 几何体，将运动模拟用于机构合成。例如，设计一个沿着导轨移动滑杆的凸轮，用运动仿真生成该凸轮的轮廓。首先将所需滑杆位置表达为时间和滑杆在旋转凸轮上移动轨迹的函数，然后将轨迹路径转换为CAD 几何体，以创建凸轮轮廓。 图6滑杆沿导轨移动的位移函数

图7滑杆沿旋转盘移动绘制的凸轮轮廓 设计者还可将运动轨迹用于很多用途，例如，验证工业机器人的运动、测试工具路径以获取选择机器人大小所需的信息，以及确定功率要求。 图8工业机器人在多个位置之间的移动 运动模拟的另外一项重要应用是模拟零部件之间的碰撞和接触，以研究零部件之间可能形成的缝隙，得出机构的精确结果。例如，通过模拟碰撞和接触，可以研究阀提升机构中凸轮和曲线仪（摇杆）之间可能形成的缝隙。 3.将运动仿真与FEA结合 想了解运动仿真和FEA在机构仿真中如何结合使用，首先要了解每种方法的基本假设。 FEA是一种用于结构分析的数字技术，已成为研究结构的主导CAE方法。它可以分析任何固定支撑的弹性物体的行为，此处弹性是指物体可变性。如图8所示托架，在静态载荷作用下会变形， 形。FEA FEA （1 点反作用力和惯性力。在此步骤中，所有机构连接装置均视为刚性实体。图13中的曲线为曲柄转动一周连杆上接点的反作用力。 图13曲柄转动一周连杆上接点的反作用力 （2）.找出与连杆接点上最大反作用力相对应的机构位置。因为施加最大载荷情况下进行的分析将得到连杆所承受的最大应力。如有必要，可选择多个位置进行分析。 图14与连杆上最大反作用力相对应的位置 （3）.将这些反作用力载荷以及惯性载荷从CAD装配体传输到连杆CAD零件模型。 （4）.作用于从装配体分离出来的连杆上的载荷包括接点反作用力和惯性力，如图15所示。

虚拟仿真施工技术

1虚拟仿真施工技术 （1）主要技术内容 虚拟仿真施工技术是虚拟现实和仿真技术在工程施工领域应用的信息化技术。虚拟仿真技术在工程施工中的应用主要有以下几方面： A.施工工件动力学分析：如应力分析、强度分析； B.施工工件运动学仿真：如机构之间的连接与碰撞 C.施工场地优化布置：如外景仿真、建材堆放位置， D.施工机械的开行、安装过程； E.施工过程结构内力和变形变化过程跟踪分析； F.施工过程结构或构件及施工机械的运动学分析； G.施工过程动态演示和回放。 (2)技术指标 虚拟仿真施工主要包含以下技术体系: A.三维建模技术 运用三维建模和建筑信息模型（BIM）技术，建立用于进行虚拟施工和施工过程控制、成本控制的施工模型。该模型能将工艺参数与影响施工的属性联系起来，以反应施工模型与设计模型之间的交互作用，施工模型要具有可重用性，因此必须建立施工产品主模型描述框架，随着产品开发和施工过程的推进，模型描述日益详细。通过BIM技术，保持模型的一致性及模型信息的可继承性，实现虚拟施工过程各阶段和各方面的有效集成。 B.仿真技术 计算机仿真是应用计算机对复杂的现实系统经过抽象和简化形成系统模型，

然后在分析的基础上运行此模型，从而得到系统一系列的统计性能。基本步骤为；研究系统→收集数据→建立系统模型→确定仿真算法→建立仿真模型→运行仿真模型→输出结果，包括数值仿真、可视化仿真和虚拟现实VR仿真。 C.优化技术 优化技术将现实的物理模型经过仿真过程转化为数学模型以后，通过设定优化目标和运算方法，在制定的约束条件下，使目标函数达到最优，从而为决策者提供科学的、定量的依据。它使用的方法包括：线性规划、非线性规划、动态规划、运筹学、决策论和对策论等。 D.虚拟现实技术 虚拟建造是在虚拟环境下实现的，虚拟现实技术是虚拟建造系统的核心技术。虚拟现实技术是一门融合了人工智能、计算机图形学、人机接口技术、多媒体工业建筑技术、网络技术、电子技术、机械技术等高新技术的综合信息技术。目的是利用计算机硬件、软件以及各种传感器创造出一个融合视觉、听觉、触觉甚至嗅觉，让人身临其境的虚拟环境。操作者沉浸其中并与之交互作用，通过多种媒体对感官的刺激，获得对所需解决问题的清晰和直观的认识。 (3)适用范围 工业与民用建筑、市政工程、土木工程施工方案编制。

电磁场仿真软件简介

电磁场仿真软件简介 随着电磁场和微波电路领域数值计算方法的发展，在最近几年出现了大量的电磁场 和微波电路仿真软件。在这些软件中，多数软件都属于准3维或称为 2.5维电磁仿真软件。例如，Agilent公司的ADS（Advanced Design System）、AWR公司的Microwave Office、Ansoft公司的Esemble、Serenade和CST公司的CST Design Studio等。目前，真正意义上的三维电磁场仿真软件只有Ansoft公司的HFSS、CST公司的Mafia、CST Microwave Studio、Zeland公司的Fidelity和IMST GmbH公司的EMPIRE。从理论上讲，这些软件都能仿真任意三维结构的电磁性能。其中，HFSS （HFSS是英文高频结构仿真器（High Frequency Structure Simulator）的缩写）是一种最早出 现在商业市场的电磁场三维仿真软件。因此，这一软件在全世界有比较大的用户群体。 由于HFSS进入中国市场较早，所以目前国内的电磁场仿真方面HFSS的使用者众多，特别是在各大通信技术研究单位、公司、高校非常普及。 德国CST公司的MicroWave Studio（微波工作室）是最近几年该公司在Mafia 软件基础上推出的三维高频电磁场仿真软件。它吸收了Mafia软件计算速度快的优点，同时又对软件的人机界面和前、后处理做了根本性的改变。就目前发行的版本而言， CST的MWS的前后处理界面及操作界面比HFSS好。Ansoft也意识到了自己的缺点，在刚刚推出的新版本HFSS（定名为Ansoft HFSS V9.0）中，人机界面及操作都得到 了极大的改善。在这方面完全可以和CST媲美。在性能方面，两个软件各有所长。在 速度和计算的精度方面CST和ANSOFT成绩相差不多。值得注意的是，MWS采用的理论基础是FIT（有限积分技术）。与FDTD（时域有限差分法）类似，它是直接从Maxwell 方程导出解。因此，MWS可以计算时域解。对于诸如滤波器，耦合器等主要关心带内 参数的问题设计就非常适合；而HFSS采用的理论基础是有限元方法(FEM)，这是一种微分方程法，其解是频域的。所以，HFSS如果想获得频域的解，它必须通过频域转换 到时域。由于，HFSS是用的是微分方法，所以它对复杂结构的计算具有一定的优势。 另外，在高频微波波段的电磁场仿真方面也应当提及另一个软件：ANSYS 。ANSYS是一个基于有限元法(FEM)的多功能软件。该软件可以计算工程力学、材料力 学、热力学和电磁场等方面的问题。它也可以用于高频电磁场分析（应用例如：微波辐 射和散射分析、电磁兼容、电磁场干扰仿真等）。其功能与HFSS和CST MWS类似。但由于该软件在建模和网格划分过程中需要对该软件的使用规则有详细的了解，因此， 对一般的工程技术人员来讲使用该软件有一定困难。对于高频微波波段通信、天线、器件封装、电磁干扰及光电子设计中涉及的任意形状三维电磁场仿真方面不如HFSS更专业、更理想。实际上，ANSYS软件的优势并不在电磁场仿真方面，而是结构静力/动力分析、热分析以及流体动力学等。但是，就其电磁场部分而言，它也能对任意三维结构 的电磁特性进行仿真。 虽然，Zeland公司的Fidelity和IMST GmbH公司的EMPIRE也可以仿真三维结

虚拟仿真实验技术材料文件

虚拟仿真实验解决方案 上海华一风景观艺术工程有限公司 2017年8月

目录 第一章需求分析 (2) 一、项目背景 (2) 二、实验教学现状 (3) 三、用户需求 (3) 第二章建设原则 (5) 一、建设目标 (5) 二、建设原则 (6) 第三章系统总体解决方案 (7) 一、总体架构 (7) 二、学科简介 (8) 第四章产品优势 (14) 第五章产品服务 (16) 一、服务方式 (16) 二、服务内容 (16) 三、故障响应服务流程 (17) 四、故障定义 (18) 五、故障响应时间 (18) 六、故障处理流程 (19) 七、应急预案 (19)

第一章需求分析 一、项目背景 《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010－2020年）》明确指出：把教育信息化纳入国家信息化发展整体战略，超前部署教育信息网络。到2020年，基本建成覆盖城乡各级各类学校的教育信息化体系，促进教育内容、教学手段和方法现代化。加强优质教育资源开发与应用，建立数字图书馆和虚拟实验室。鼓励企业和社会机构根据教育教学改革方向和师生教学需求，开发一批专业化教学应用工具软件，并通过教育资源平台提供资源服务，推广普及应用。 在“十三五规划”方针政策指引下，各地陆续出台政策，强调数理化实验教学的重要性。 2016年，北京公布了中高考的新方案，强调义务教育阶段所有科目都设为100分，表示它们在义务教育与学生成长中同等重要，不再人为去区分主次，使学校、老师、家长、社会对每一门学科都很重重视，其中物生化实验部分占分比例为30%，高考不再文理分科。 继北京重磅发布此消息后，河南教育厅发布《关于2016年普通高中招生工作的意见》，其中明确要求理化生实验操作考试满分为30分；安徽省初中毕业升学理化实验操作考试分数为15分，考试成绩计入考生中考录取总分；山西省理化实验操作10分。

现代仿真技术的应用及其发展

东华理工大学信息工程学院 课程论文 课程：计算机仿真技术基础 题目：仿真技术的应用与发展 学生姓名： 学号： 班级：10204102 专业：计算机科学与技术 指导教师：谢小林 二零一三年六月四日

摘要 作为信息技术核心的计算机技术自其诞生之日起经历了60多年的发展，已广泛应用于国民经济和社会生活中。并与仿真技术相结合，形成了计算机仿真技术这一新的研究方法。计算机仿真作为分析和研究系统运行行为、揭示系统动态过程和运动规律的一种重要手段和方法, 随着系统科学研究的深入、控制理论、计算技术、计算机科学与技术的发展而形成的一门新兴学科。近年来, 随着信息处理技术的突飞猛进, 使仿真技术得到迅速发展。 本文系统全面地介绍了计算机仿真技术，阐述了计算机仿真技术的概念、原理、优点，简要介绍了计算机仿真技术的发展历程，文章最后重点探讨了现代仿真技术的研究热点，即计算机仿真技术在社会各个领域中的应用：面向对象仿真、定性仿真、智能仿真、分布交互仿真、可视化仿真、多媒体仿真、虚拟现实仿真等。 关键词：计算机仿真、发展、应用、模拟

目录 摘要 (2) 第一章前言 (4) 第二章计算机仿真技术概述 (4) 2.1计算机仿真技术简介 (4) 2.2计算机仿真技术原理 (5) 2.2.1模型的建立 (6) 2.2.2模型的转换 (6) 2.2.3模型的仿真实验 (6) 第三章计算机仿真技术发展 (6) 3.1发展趋势 (7) 3.2 现代仿真技术 (8) 3.3计算机仿真技术发展方向 (10) 3.3.1．网络化仿真 (10) 3.3.2．虚拟制造技术 (10) 第四章计算机仿真技术的应用 (11) 4.1.交通领域 (11) 4.2.制造领域 (11) 4.3.教育领域 (12) 结语 (13) 参考文献 (14)

半实物仿真技术的发展现状

半实物仿真技术的发展现状 刘延斌　金光 (中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130022) 摘要　随着国防科技事业不断发展,半实物仿真技术因其具有的诸多优点愈来愈成为科学研究必不可少的手段。本文介绍了半实物仿真技术的现状及关键技术,并对半实物仿真的未来加以分析,最后指出智能、高效、可靠是其发展的方向。 关键词　半实物仿真;仿真技术;系统仿真 1　引 言 仿真技术综合了当代科学技术中多种现代化尖端手段,极大地扩展了人类的视野、时限和能力,在科学技术领域起到了极其重要的作用。近10年来,我国仿真技术得到迅速发展。从应用的广泛程度看,已经从早期的航空、航天、火力发电和核动力发电部门扩展到今天的军事、电子、通信、交通、舰船、冶金、建筑、气象、地质、机械制造、轻工、技术训练等多种行业和部门,其应用已渗透到系统生命周期的全过程。半实物仿真作为仿真技术的一个分支,涉及的领域极广,包括机电技术、液压技术、控制技术、接口技术等。从某种角度上讲,一个国家的半实物仿真技术的发展水平也代表其整体的科技实力。半实物仿真是工程领域内一种应用较为广泛的仿真技术,是计算机仿真回路中接入一些实物进行的试验,因而更接近实际情况。这种仿真试验将对象实体的动态特性通过建立数学模型、编程,在计算机上运行,这是在飞机与导弹控制和制导系统中必须进行的仿真试验。 2　半实物仿真技术 半实物仿真技术又称为硬件在回路仿真,在条件允许的情况下尽可能在仿真系统中接入实物,以取代相应部分的数学模型,这样更接近实际情况,从而得到更确切的信息。这种仿真试验将对象实体的动态特性通过建立数学模型、编程,在 计算机上运行。此外要求有相应的模拟生成传感器测量环境的各种物理效应设备。由于在回路中接入实物,硬件在回路仿真系统必须实时运行,因此半实物仿真系统可以归纳为以下几部分:①仿真计算机系统(动力学模型及程序、数据)与接口; ②环境模拟设备(角运动仿真器、目标特性仿真器、目标运动仿真器、负载仿真器等);③被测实物(传感器、控制计算机、执行机构)。如图1所示: 图1　半实物仿真系统框图 下面以一个典型导弹射频半实物仿真系统来说明半实物仿真系统的工作模式。图2为导弹射频半实物仿真系统的示意图。其中仿真计算机一方面实现导弹和目标的动力学和运动学的数学模型以及一些非实物的数学模型,另一方面控制整个仿真试验。目标模拟器用来仿真被攻击的目标。仿真计算机计算出目标相对导弹的运动(视线角及其速率、距离),将计算结果输入目标仿真