计算机仿真(虚拟样机)技术
计算机虚拟仿真技术在工程建模中的应用研究
计算机虚拟仿真技术在工程建模中的应用研究随着科技的不断发展，计算机虚拟仿真技术在各个领域中的应用工作越来越广泛。
其中，计算机虚拟仿真技术在工程建模中的应用研究成为工程领域中一个重要的方向。
本文将深入探讨计算机虚拟仿真技术在工程建模中的应用及其对工程项目的益处。
计算机虚拟仿真技术是指利用计算机模拟实际场景中的物理过程、动态行为和交互情景的技术。
在工程建模中，这种技术可以帮助工程师和设计师在工程项目的不同阶段进行模拟和分析，以评估项目的可行性、减少设计错误和降低实施成本。
以下是几个具体的应用领域：1. 产品设计与优化计算机虚拟仿真技术能够模拟产品的物理行为，并进行多种试验情景的仿真。
这使得设计师可以在产品实际制造之前对其进行测试和分析。
通过虚拟仿真，设计师可以确定产品的强度、稳定性和耐久性，发现并解决潜在问题，从而降低了设计错误和成本。
2. 工艺仿真与优化在制造工艺中，计算机虚拟仿真技术可以模拟和分析工艺流程中的各个环节。
通过模拟分析，工程师可以预测产品在不同工艺条件下的性能和特性，并进行优化。
这不仅可以提高产品的质量和可靠性，还可以优化生产过程，提高生产效率。
3. 施工仿真与项目管理在建筑和基础设施项目中，计算机虚拟仿真技术可以用于模拟和分析施工过程中的各个环节。
通过模拟施工过程，工程师可以评估施工方法的可行性、优化施工顺序，并预测施工过程中的问题和风险。
这可以提高施工效率，减少事故发生的可能性，并帮助项目管理人员做出更准确的决策。
4. 资源管理与环境保护计算机虚拟仿真技术可以用于模拟和优化资源的使用和分配，帮助工程师和项目管理人员制定合理的资源策略。
此外，虚拟仿真还可用于模拟和评估工程项目对环境的影响，为环境保护提供科学依据。
通过应用计算机虚拟仿真技术，工程建模可以更加全面和准确地模拟项目的各个方面，提供针对性的解决方案。
同时，这种技术也能够帮助工程师和设计师更好地理解工程项目，提高设计和决策的质量。
虚拟样机技术
包括：边缘倒角、边缘圆角、开孔、添加凸台、 抽壳等。
修改构件特性
修改构件质量、转动惯量和惯性积
几何建模
..\ADAMS实例教程.pdf
3、3 约束模型机构
模型构件创建结束后，要定义构件间的连接方式和相对 运动方式，就是对模型施加约束
约束类型 1、理想约束。包括转动副、移动副和圆柱副 等 2、虚约束。限制构件某个运动方向 3、运动产生器。例如，规定一个构件遵循某 个时间函数按指定的轨迹规律运动。 4、接触约束。定义两构件在运动中发生接触 时是怎样相互约束的。
第二 章 ADAMS软件
2、1 ADAMS软件模块介绍 ADAMS由基本模块、扩展模块、接口模块、 专业领域模块组成
基本模块：ADAMS软件包包括三个最基本的解题模块： ADAMS/View（基本环境） ADAMS/Solver（求解器） ADAMS/PostProcessor（后处理）
ADAMS/View（界面模块）：样机建摸、样机模型 数据的输入和编辑、与求解器和后处理等程序的 自动连接、虚拟样机分析参数的设置、各种数据 的输入和输出、同其他应用程序的接口。
仿真结果 •回放仿真结果 分析 •绘制仿真结果曲线 验证仿真 •输入实验数据 分析结果 •添加实验数据曲线 与实验结果一致？ •增加摩擦力 精制机械 •定义柔性物体和连接 系统模型 •定义控制 重复仿真 •设置可变参数 分析 •定义设计变量 •进行主要设计影响因素研究 机械系统 •进行试验研究 优化分析 •进行优化研究
试验研究（Design of Experiments,DOE）
试验设计可以考虑多个设计变量同时发生变化， 对样机性能的影响
优化研究（Optimization）
在满足各种设计条件和指定的变量变化范围内， 通过自动化的选择设计变量，由分析程序求取 目标函数的最大值和最小值。
计算机仿真技术在工程中的应用
计算机仿真技术在工程中的应用在当今科技飞速发展的时代，计算机仿真技术已经成为工程领域中不可或缺的重要工具。
它能够帮助工程师在实际项目实施之前，对设计方案进行深入的分析和优化，从而降低成本、缩短研发周期、提高产品质量和系统性能。
计算机仿真技术，简单来说，就是利用计算机建立一个虚拟的模型，来模拟真实世界中的物理过程、系统行为或现象。
通过输入相关的参数和条件，计算机可以计算出在不同情况下系统的运行结果，就好像在实验室中进行了无数次的实验一样。
在机械工程领域，计算机仿真技术的应用十分广泛。
例如，在汽车设计中，工程师可以使用仿真技术来模拟汽车在不同路况下的行驶性能，包括悬挂系统的响应、发动机的动力输出、制动系统的效果等。
通过对这些性能的仿真分析，工程师可以对设计进行优化，提高汽车的舒适性、安全性和燃油经济性。
此外，在航空航天领域，计算机仿真技术也发挥着重要作用。
飞机的机翼设计、飞行姿态控制、发动机燃烧过程等都可以通过仿真进行研究和优化，从而提高飞机的飞行性能和可靠性。
在电气工程中，计算机仿真技术同样不可或缺。
对于电力系统的设计和运行，仿真可以帮助分析电网的稳定性、电能质量、故障情况下的系统响应等。
例如，在规划新的变电站或输电线路时，通过仿真可以预测不同负荷条件下的电压分布和功率损耗，从而选择最优的设计方案。
在电子电路设计方面，仿真软件可以模拟电路的工作特性，帮助工程师提前发现潜在的问题，如信号干扰、噪声等，从而提高电路的性能和可靠性。
在土木工程中，计算机仿真技术在建筑结构的设计和分析中具有重要意义。
通过建立建筑物的结构模型，工程师可以模拟地震、风载等外力作用下结构的受力情况，评估结构的安全性和稳定性。
此外，在桥梁设计中，仿真可以帮助分析桥梁在车辆荷载和环境因素影响下的变形和应力分布，为桥梁的设计和维护提供依据。
在交通工程领域，仿真可以用于模拟交通流量、优化交通信号控制、评估道路网络的通行能力，从而改善城市交通拥堵状况。
计算机仿真与虚拟测试技术
计算机仿真与虚拟测试技术计算机仿真与虚拟测试技术是一种利用计算机技术模拟真实世界中的系统行为和性能的技术。
它通过建立数学模型和仿真算法，对系统进行模拟和分析，以预测系统在实际运行中的性能和行为。
1.计算机仿真的概念与分类–概念：计算机仿真是指利用计算机对实际系统进行模拟和仿真的过程。
–分类：根据仿真的目的和应用领域，计算机仿真可以分为数值仿真、物理仿真和虚拟仿真等。
2.计算机仿真的基本步骤–建立数学模型：根据实际系统的特点和需求，建立数学模型，包括连续模型和离散模型。
–选择仿真算法：根据模型的特点和仿真目的，选择合适的仿真算法，如数值积分法、差分法等。
–编写仿真程序：利用编程语言和仿真工具，编写仿真程序，实现模型的仿真和分析。
–分析仿真结果：对仿真结果进行分析和评估，得出结论和优化建议。
3.虚拟测试技术的基本概念与方法–概念：虚拟测试是指利用计算机技术对系统进行测试和验证的过程。
–方法：虚拟测试技术主要包括模型-based测试、基于有限元的测试和基于人工智能的测试等。
4.计算机仿真与虚拟测试技术的应用领域–制造业：用于产品设计、制造和测试，提高产品质量和性能。
–交通运输：用于车辆性能测试、交通流量分析和交通事故模拟等。
–医疗卫生：用于医疗设备性能测试、手术模拟和疾病预测等。
–能源领域：用于能源系统优化、新能源技术测试和能源效率评估等。
5.计算机仿真与虚拟测试技术的优势与挑战–优势：可以节省实验成本、缩短研发周期、提高系统性能和安全性。
–挑战：建模复杂性、仿真精度和实时性问题、数据处理和分析等。
6.计算机仿真与虚拟测试技术的发展趋势–云计算与大数据：利用云计算和大数据技术，提供更加高效和强大的仿真与测试平台。
–人工智能与机器学习：结合人工智能和机器学习技术，提高仿真精度和智能化水平。
–虚拟现实与增强现实：利用虚拟现实和增强现实技术，提供更加直观和沉浸式的仿真与测试体验。
以上是关于计算机仿真与虚拟测试技术的相关知识点，供您参考。
虚拟样机与仿真
交互性(Interaction)：用户对虚拟I3环特境征内的物体的可操作程度和从环境得到
反馈的自然程度In。te交ra互ction
Imagination 想象
想象力(Imagination)： 用户沉浸在多维信息空间中，依靠自己的感知和认知
能力全方位地获取知识，发挥主观能动性、寻求解答和形成新的概念。
确保用户在虚拟环境中获取视觉、听觉、力觉和触觉等感官认知的关键 技术，是虚物实化的主要研究内容。
工程设计与仿真研究所 -Wu liyan 2020年5月2日星期六
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三、虚拟现实技术
虚拟现实系统基本硬件接口设备：头盔式显示器、三维鼠标、数据手套。 视觉、听觉、触觉使人的三大感觉。视觉对大脑的刺激最为强烈，听觉是 仅次于视觉的第二传感通道。 视觉装置： 1、立体眼镜：能给人以立体的视觉效果的眼镜，通常在观看三维图像演示 或立体电影时佩戴； 2、头盔显示器：在左右两眼前有高分辨率的显示屏，头盔上方有跟踪设备， 用户头部移动时，跟踪器就能向计算机报告用户头部的方位，使其快速刷新 显示屏，从而得到与眼睛所注视的方位相一致的图像。
工程设计与仿真研究所 -Wu liyan 2020年5月2日星期六
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一、仿真实例
3、航炮射击中后坐力的仿真——计算机仿真
工程设计与仿真研究所 -Wu liyan 2020年5月2日星期六
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一、仿真实例
4、航炮后射击精度的仿真——计算机仿真
工程设计与仿真研究所 -Wu liyan 2020年5月2日星期六
工程设计与仿真研究所 -Wu liyan 2020年5月2日星期六
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上海科技馆中的仿真
对蝴蝶进行识别
工程设计与仿真研究所 -Wu liyan 2020年5月2日星期六
航空航天产品设计中的虚拟样机模拟技术
航空航天产品设计中的虚拟样机模拟技术虚拟样机模拟技术在航空航天产品设计中的应用导语：航空航天领域一直以来都是科技创新的前沿领域之一。
而在产品设计过程中，虚拟样机模拟技术的应用不仅提高了效率，减少了成本，更为产品设计师提供了更多创造性的空间。
本文将探讨虚拟样机模拟技术在航空航天产品设计中的应用。
一、虚拟样机模拟技术的基本原理及特点虚拟样机模拟技术（Virtual Prototype Simulation Technology）是一种将虚拟现实技术与计算机辅助设计（CAD）相结合的应用技术。
通过对产品进行虚拟建模，进行逼真的物理仿真，实现对产品各方面性能的验证和分析。
相比传统的实体样机开发，虚拟样机模拟技术在以下几个方面有着独特的优势：1. 减少成本和时间：通过虚拟样机模拟技术，可以减少对实体样机的依赖，从而节约了开发过程中的资金和时间。
在产品设计的早期阶段，设计师可以通过虚拟样机模拟技术对产品进行多次迭代和修改，从而避免了实体样机的制造和调试所消耗的资源。
2. 提高设计质量：虚拟样机模拟技术可以虚拟呈现产品的形状、结构和工作方式，为设计师提供更加直观、准确的信息。
通过对虚拟样机进行模拟分析和测试，可以发现潜在的问题和不足，及时进行改进和优化，从而提高产品的设计质量。
3. 创新设计空间：虚拟样机模拟技术提供了一种无限制、可自由探索的设计空间。
在虚拟环境中，设计师可以进行多种方案的快速迭代和对比，发现和尝试新的设计理念。
这种创新空间为航空航天产品的设计师带来了更多的发挥创造力和思维的机会。
二、虚拟样机模拟技术在航空航天产品设计中的应用1. 飞行器气动布局设计：在飞行器的气动布局设计中，虚拟样机模拟技术可以对飞行器的气动特性进行模拟和分析。
通过对不同气动布局方案进行虚拟样机模拟，设计师可以评估不同方案的优劣，选择最佳的设计方向。
同时，虚拟样机模拟技术还可以通过分析飞行器的气动性能，指导优化飞行器的外形设计，降低气动阻力，提高飞行器的整体性能。
2024年计算机仿真市场前景分析
计算机仿真市场前景分析引言计算机仿真技术是近年来快速发展的一项重要技术，它模拟了现实世界的运行机制，为各行各业提供了全新的解决方案。
本文将对计算机仿真市场进行深入的前景分析，探讨其未来的发展潜力。
1. 计算机仿真市场现状计算机仿真市场已经取得了长足的发展。
目前，它在各个领域都有广泛的应用，包括工程、医疗、军事、交通等。
仿真技术可以帮助企业降低成本，提高效率，增加产品质量。
同时，它也为各行各业提供了探索新方案的平台，加速了创新的步伐。
2. 计算机仿真市场的发展趋势2.1 人工智能和机器学习的应用随着人工智能和机器学习等技术的快速发展，计算机仿真将更加智能化和自动化。
通过使用大数据和深度学习等技术，仿真系统可以更准确地模拟现实世界的复杂环境和情境，为决策提供更可靠的依据。
2.2 虚拟现实和增强现实的融合虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术的飞速发展，为计算机仿真市场带来了全新的机遇。
通过将虚拟世界和现实世界进行融合，仿真系统可以更好地模拟各种场景，为用户提供沉浸式的体验，进一步拓宽了应用领域。
2.3 云计算和边缘计算的支持云计算和边缘计算技术的普及将为计算机仿真市场的发展提供强大的支持。
通过将计算任务从本地转移到云端或边缘设备上进行处理，仿真系统可以更好地应对大规模计算和实时需求，提高系统的性能和可靠性。
2.4 跨行业合作的加强计算机仿真市场的发展离不开跨行业的合作。
不同领域的企业和研究机构可以共享数据和经验，共同推动仿真技术的发展和应用。
通过合作，可以加快仿真技术的创新和推广，进一步拓宽市场的应用领域。
3. 计算机仿真市场的挑战与应对策略虽然计算机仿真市场前景广阔，但也面临一些挑战。
其中包括技术门槛高、数据安全和隐私保护等问题。
为了克服这些挑战，我们可以采取以下策略：•加强技术研发和人才培养，提高仿真技术的水平和可靠性；•加强数据安全和隐私保护的研究，建立健全的法律和监管机制；•拓展市场应用，与相关行业进行合作，共同开发新的解决方案；•积极参与国际标准的制定和合作，推动国际市场的发展。
机械设计中的仿真和虚拟样机技术
虚拟样机技术：在计算机上建立产品的三维模型，进行仿真分析和优化设计
作用：提高产品设计效率，减少物理试验成本，优化产品性能
应用领域：广泛应用于汽车、航空、航天、电子、机械等各个行业
与传统设计方法的区别
仿真和虚拟样机技术可以减少物理原型的制作，降低成本
仿真和虚拟样机技术可以提前发现设计中的问题，提高效率
船舶维护：通过虚拟样机技术对船舶进行维护和维修，提高维修效率和准确性
机械装备
汽车行业：仿真和虚拟样机技术用于汽车设计和制造，提高效率和准确性
航空航天行业：仿真和虚拟样机技术用于飞机、火箭等设备的设计和制造，提高安全性和可靠性
船舶行业：仿真和虚拟样机技术用于船舶设计和制造，提高效率和准确性
工程机械行业：仿真和虚拟样机技术用于挖掘机、推土机等设备的设计和制造，提高效率和准确性
仿真和虚拟样机技术人才短缺：需要加强人才培养，提高技术应用水平
仿真和虚拟样机技术的发展趋势和未来展望
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智能化仿真技术
发展趋势：从传统的手工仿真到智能化仿真
应用领域：机械设计、航空航天、汽车制造等
未来展望：更加智能化、高效化，实现真正的虚拟制造
技术特点：自动化、智能化、高效化
云仿真技术
应用场景：复杂系统仿真、多学科优化设计、实时仿真
虚拟样机技术的优势：可以提高产品设计效率，降低成本，缩短研发周期
仿真和虚拟样机技术的应用场景
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汽车行业
汽车设计：仿真技术用于优化汽车设计和性能
汽车制造：虚拟样机技术用于模拟生产过程，提高生产效率
汽车测试：仿真和虚拟样机技术用于模拟各种驾驶条件和环境，提高测试效率和安全性
汽车维修：虚拟样机技术用于远程诊断和维修，降低维修成本和时间
计算机仿真技术的研究与应用实践
计算机仿真技术的研究与应用实践计算机仿真技术是一种通过计算机模拟生物、物理、化学等系统的方法。
该技术可以为科学、工程等领域提供一种重要的工具，促进了相关领域的研究和发展。
本文将探讨计算机仿真技术的研究和应用实践。
一、计算机仿真技术的发展历程计算机仿真技术的起源可以追溯到20世纪50年代。
当时，仿真主要是在数字计算机中完成的，它可以帮助研究人员解决简单的物理和化学问题。
50年代后期，计算机仿真技术向其他领域拓展，其应用范围也逐渐拓宽。
随着计算机技术的不断推陈出新，仿真技术的精度和模拟范围也得到了显著提高。
在生物、物理、化学、航空航天、机械、能源等领域，计算机仿真技术的应用越来越广泛。
二、计算机仿真技术的应用实践1. 生物仿真生物仿真是计算机仿真技术的一个分支领域，它广泛应用于生物学研究中。
通过计算机模拟生物系统，可以对生物体内的生理和生化过程进行研究。
生物仿真还可以用于了解生物体在不同条件下的行为和反应，从而为生物学研究提供更深入的理解和探索。
2. 物理仿真物理仿真是计算机仿真技术中的重要分支领域之一。
它主要用于物理学研究，包括固体摩擦、空气阻力、弹性碰撞等等。
物理仿真还可以用于优化工程问题，例如在汽车工业中，可以对车辆在不同路况下的行驶情况进行仿真，来优化车辆的设计和性能。
3. 化学仿真化学仿真用于研究化学反应过程。
计算机可以模拟不同环境下的化学反应，以及元素和分子的行为和运动。
例如，化学仿真可以用于研究分子运动、蛋白质结构和生物分子交互。
4. 航空航天仿真航空航天仿真是计算机仿真技术中的重要分支领域之一。
在航空航天领域，仿真技术可以模拟航空航天器的运行过程，并通过对飞行器的模拟，研究和优化其设计和性能。
航空航天仿真可以协助工程师在发射前预测航天器的行为和反应，并通过仿真来减轻工程师的工作，提高发射的安全性和成功率。
5. 机械仿真机械仿真是计算机仿真技术中的重要分支领域之一。
它可以模拟机械系统的运行情况，从而帮助机械工程师优化设计和性能，提高机械效率。
计算机仿真技术综述
计算机仿真技术综述摘要：随着经济的发展和社会的进步，计算机技术高速发展，并广泛应用于社会的各个领域中。
21世纪，计算机技术与仿真技术相结合，形成了计算机仿真技术这一崭新的信息综合技术。
随着计算机和机械技术的发展，计算机仿真技术逐渐应用到各大生产企业中。
本文简要介绍了计算机仿真技术，并结合计算机仿真技术在机械领域的应用，简单论述了计算机仿真技术的发展趋势。
关键词：计算机仿真技术机械发展趋势Review of Computer Simulation technology Abstract:With the development of economy and society, the computer technology has been developed rapidly. It is widely used in various areas of society. The 21st century, computer technology combine with simulation technology form a computer simulation technology. It’s a new information integration technology. With the development of computer and mechanical technology, computer simulation technology is gradually applied to the major production companies. This paper briefly introduces the computer simulation technology, and combined with the application of computer simulation technology in the field of mechanical, simply discusses the development trend of the computer simulation technology.Keywords:Computer simulation technology machinery development trend0引言随着计算机技术和网络技术的飞速发展，计算机仿真技术和虚拟现实仿真在各行各业得到了广泛应用，使用计算机进行仿真的研究和应用也是如火如荼。
计算机仿真技术的发展与应用
计算机仿真技术的发展与应用计算机仿真技术是一种通过对现实世界中的系统或过程进行建模和模拟，以预测其行为和性能的技术。
它广泛应用于各个领域，包括科学研究、工程设计、医疗保健、交通运输、娱乐等。
以下是计算机仿真技术的发展与应用的详细介绍：一、计算机仿真技术的发展1.起源与发展：计算机仿真技术的起源可以追溯到20世纪初，当时主要用于军事领域的研究和训练。
随着计算机技术的快速发展，仿真技术也得到了极大的推动。
2.建模与仿真方法：计算机仿真技术的核心是建模和仿真方法。
建模是指通过对现实系统的抽象和简化，构建出数学模型或计算机模型；仿真是指利用计算机对模型进行运行和模拟，以观察和分析系统的行为和性能。
3.硬件与软件：计算机仿真技术的发展离不开硬件和软件的支持。
高性能计算机、图形处理单元（GPU）等技术的发展，为仿真计算提供了强大的计算能力；仿真软件则提供了用户友好的操作界面和功能强大的建模工具。
二、计算机仿真技术的应用1.科学研究：计算机仿真技术在科学研究中扮演着重要角色，可以用于模拟复杂的物理现象、生物过程等，帮助科学家深入理解和探索自然界的奥秘。
2.工程设计：计算机仿真技术在工程设计领域中广泛应用，可以对产品进行虚拟测试和验证，提高设计的可靠性和性能，减少实际试验和生产的成本。
3.医疗保健：计算机仿真技术在医疗保健领域中有着重要的应用，可以用于模拟人体组织和器官的行为，辅助医生进行诊断和治疗，提高医疗水平和效率。
4.交通运输：计算机仿真技术在交通运输领域中也有着广泛的应用，可以用于模拟交通流量、优化交通规划、提高交通安全性等，为解决交通问题提供科学依据。
5.娱乐：计算机仿真技术在娱乐领域中也有着重要的应用，可以用于创建虚拟现实（VR）和增强现实（AR）等游戏和娱乐体验，为用户提供身临其境的感觉。
综上所述，计算机仿真技术的发展与应用涵盖了各个领域，为科学研究、工程设计、医疗保健、交通运输、娱乐等提供了强大的技术支持。
计算机仿真(虚拟样机)技术讲解
工程设计中的计算机辅助 工程CAE (Computer Aided Engineering)，指 用计算机辅助求解分析复 杂工程和产品的结构力学 性能，以及优化结构性能 等。
CAE软件可作静态结构分 析，动态分析；研究线性、 非线性问题；分析结构 （固体）、流体、电磁等。
参考书
参考书
1.2 计算机辅助设计 Computer-Aided Design
在当代，广义的CAD则是指 CAD/CAE/CAM/PDM的高度集成
CAD 侧重于产品的设计与开发 CAE (Computer Aided Engineer)
侧重于产品的优化与分析 CAM (Computer Aided Manufacture)
3D Screen
・3D Glasses ・Headphonydraulic Servo Valve Drive Unit
Frame Buffer Camera Pan
Control A/D D/A
Computer for Slave Side
LAN Cable Joystick
熊光楞：是一种基于产品的计算机仿真模型的数 字化设计方法，这些数字化模型就是虚拟样机， 能从视觉、听觉、触觉以及功能、性能和行为上 模拟真实产品。
4、虚拟样机技术的内容
数字化物理样机（DMU）－装配过程
型态特性 装配特性
功能虚拟样机（FVP:Functional Virtual Prototyping ）－分析过程
目前CAD技术已在电子和电气、科学研究、机械设 计 、软件开发、机器人、服装业、出版业、工厂自 动化、土木建筑、地质、计算机艺术等各个领域得到 广泛应用。
《计算机仿真技术基础》计算机仿真技术
适合进行经济和金融领域的数据分析
详细描述
EViews适用于经济和金融领域的数据分析，可以处理各 种类型的数据，包括时间序列数据、面板数据等，并提供 了丰富的图表和可视化工具。
总结词
支持多种编程语言和数据库连接
详细描述
EViews不仅支持EViews自身的脚本语言，还支持其他编 程语言的接口，如C、C、Java等，同时可以连接多种数 据库，如MySQL、Oracle等。
汽车工业领域仿真案例
01
车辆动力学仿真
通过计算机仿真技术模拟车辆的 动力学性能，如加速、制动、操 控稳定性等，优化车辆设计。
02
汽车碰撞安全仿真
03
发动机性能仿真
利用仿真技术模拟汽车碰撞过程， 评估车辆的安全性能，降低开发 成本和风险。
通过仿真技术模拟发动机的工作 过程，预测其性能和排放，优化 发动机设计。
MATLAB/Simulink
总结词
功能强大、应用广泛的仿真软件
详细描述
MATLAB是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析和 数值计算的编程语言和开发环境。Simulink是MATLAB 的一个组件，提供了一个交互式的图形界面来进行系统建 模和仿真。
总结词
适用范围广泛
详细描述
MATLAB/Simulink适用于多种领域的系统建模和仿真， 包括控制系统、信号处理、通信系统、图像处理等。
Arena
总结词
专注于离散事件系统仿真的软件
详细描述
Arena是一款专注于离散事件系统仿真的软件，如制造系 统、物流系统等。它提供了一个图形化的界面来进行系统 建模和仿真，支持多种类型的离散事件仿真模型。
总结词
适用于离散事件系统的性能分析和优化
ADAMS软件介绍
ADAMS软件在产品开发中的应用虚拟样机技术（计算机仿真技术）•虚拟样机技术是国际上20世纪80年代随着计算机技术的发展而迅速发展起来的一项计算机辅助工程（CAE）技术。
•设计人员在计算机上建立样机模型，对模型进行各种动态性能分析，然后改进样机设计方案，用数字化形式代替传统的实物样机实验的一门技术。
虚拟样机技术•（1）机械系统的静力学分析——在一定条件下，机械系统变成一个刚性系统，系统中的各构件之间没有相对运动，此时主要是分析在各种力的作用下，各构件的受力和强度问题。
•（2）机械系统的运动学分析——主要涉及系统及其各构件的运动分析，而与引起运动的力无关。
运动学分析中，系统中一个或多个构件的位置或相对位置与时间的关系是规定好的，其余构件的位置、速度和加速度与时间的关系，可以通过求解位置的非线性方程组和速度、加速度的非线性方程组来确定。
虚拟样机技术•（3）机械系统的动力学分析——主要涉及由外力作用引起的系统运动分析，有两种情况：一种是确定与时间无关的力作用下系统的平衡位置。
在外力作用下系统的运动与动力学关系式相一致，这些关系是通过连接系统构件的运动副施加给系统。
可以运用动力学方程或微分方程与代数方程的组合求解，确定系统的运动。
另一种情况是运动学分析和动力学分析的混合形式。
虚拟样机技术•虚拟样机技术是机械系统的一种现代设计分析方法，它与传统的设计分析方法比较：软件介绍ADAMS软件介绍ADAMS•ADAMS是由美国MSC公司开发的机械系统动力学自动分析软件。
ADAMS软件领先的“功能化数字样机”技术，使它迅速发展成为CAE领域中使用范围最广、应用行业最多的机械系统动力学仿真工具，广泛应用于汽车、航空、航天、铁道、兵器、船舶、工程设备及重型机械等行业，许多国际化大型公司、企业均采用ADAMS软件作为其产品研发、设计过程中机械系统动力学仿真的平台。
软件介绍ADAMS/Car软件介绍ADAMS/Car•ADAMS/Car模块能够快速建立高精度的车辆模板、子系统和整车装配模型，包括车身、悬架、传动系统、发动机、转向机构、制动系统等子系统在内的精确的参数化数字汽车。
计算机仿真技术的应用领域
计算机仿真技术的应用领域随着计算机科技的发展，计算机仿真技术在各个领域得到广泛应用。
计算机仿真技术是通过运用计算机模拟现实生活中的情景，使之成为数字化的场景，从而达到节省成本、提高效率、缩短时间、降低风险等目的。
本文将介绍计算机仿真技术的应用领域。
一、工业制造领域工业制造领域是计算机仿真技术应用最早、最广泛的领域之一。
计算机仿真技术能够为厂商进行产品设计和制造、测试和模拟等方面提供支持。
例如，在汽车行业的制造流程中，计算机仿真技术可以帮助汽车厂商在生产线上实时模拟不同操作，以便提高效率和质量。
对于飞机和火车生产厂商，计算机仿真技术能够帮助他们测试在不完整的情况下，飞行器或火车的燃料消耗、速度、导航和结构破坏等方面的影响。
二、医疗和生命科学领域计算机仿真技术在医疗和生命科学领域也得到了广泛应用。
医生可以使用计算机仿真技术来模拟器官结构和病理条件之间的相互作用，从而找出病因和疗效，并验证各种相关虚拟器官的治疗效果。
例如，在外科手术中，医生可以通过计算机仿真技术为患者进行血管造影、手术规划和模拟操作，避免直接对患者造成伤害。
而且，在生命科学领域中，计算机仿真技术可以帮助研究人员模拟各种动物或植物细胞结构、组织和器官的生物化学反应和动力学机制，进而为疾病预防和疗效评估提供基础数据。
三、城市规划领域城市规划领域也是计算机仿真技术应用的重要领域。
城市模型是城市规划师在规划过程中建立的计算机模拟，它可以反映出城市的结构特征和可持续性策略。
城市模型可用于精确地计算户籍、交通、能源、物流和环境等指标，以提高城市建设规划、环境保护和生态经济的效率。
四、虚拟现实领域在虚拟现实技术领域，计算机仿真技术也得到了广泛应用。
虚拟现实技术是通过电脑模拟人类感知，实现在计算机系统中的三维物体显示，为用户提供一种高度沉浸感并帮助用户感知真实场景的技术。
虚拟现实技术有许多领域的应用，例如军事、医疗、娱乐、体育、教育等。
五、游戏领域游戏领域是计算机仿真技术应用的另一个领域。
计算机仿真技术在医疗器械研发中的应用
计算机仿真技术在医疗器械研发中的应用引言随着科技的不断发展和进步，计算机仿真技术在各个领域的应用也日渐广泛，其中医疗器械研发便是其中之一。
医疗器械的研发需要大量的实验和检测，然而传统的实验方式存在一定的局限性，比如实验条件难以控制，难以重复等，这时候计算机仿真技术的应用可以改善这些问题，提高研发效率，降低制造成本和风险。
本文将介绍计算机仿真技术在医疗器械研发中的应用。
一、计算机仿真技术的概念计算机仿真技术是一种利用计算机模拟方法来分析、设计和优化现象、产品或过程的技术。
其基本流程包括建立模型、运行仿真、分析结果和优化设计。
通过这一技术，可以在真实环境之前进行实验和测试，这种方法可以节省时间、成本和安全隐患，这也是被广泛应用的原因之一。
二、计算机仿真技术在医疗器械研发中的应用1. 设计优化医疗器械需要满足各种各样的需求和规定，这就需要在设计阶段对不同的因素进行分析和优化。
而传统的实验方式需要付出巨大的时间和成本，而且在反复实验的过程中会对制造的物品产生损坏，这就使得实验结果的重复性降低了。
但是在使用计算机仿真技术之后，设计者可以随意地修改和优化设计方案，通过运行模拟测试，可以预测和估计该医疗器械的性能，同时可以评估潜在的安全问题。
2. 生产优化医疗器械的生产制造需要保证质量的同时，尽可能降低成本和消耗。
通过计算机仿真技术，生产商可以对材料、工艺和设备进行多维度的仿真测试，并根据仿真结果对生产流程进行优化调整，从而提高生产效率和降低制造成本。
3. 安全性预测在医疗器械中，安全性是一个重要问题，医疗器械的每一个细节都需要被设计和测试。
传统的实验方式需要进行长时间的实验，并且实验的时候会有很多不可控制的因素，相对来说，计算机仿真技术的方法比较简单和安全，在保证真实性的基础上，可以通过模拟仿真的方式进行安全性预测，降低实验成本和风险。
三、计算机仿真技术在医疗器械研发中的应用案例1. 骨科手术器械仿真设计如今，骨科手术器械的仿真设计已经成为一种常规方法。
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Unit
3D Screen
・3D Glasses ・Headphone
Construction Robot
Hydraulic Servo Valve Drive Unit
Frame Buffer Camera Pan Control A/D D/A
Computer for Slave Side
LAN Cable
精品课件
精品课件
・Stereo Microphone ・Stereo View Camera ・Torque Sensor ・Position Sensor ・Pressure Sensor
Hydraulic Actuators
Computer Image Processing
for Master Side
侧重于产品的加工与制造 ➢ PDM (Product Data Management)
侧重于产品数据管理
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波音777 无纸化设计
波音777是波音公司研 制的双发宽体客机
1990年10月29日正式 起动。
1994年6月12日第1架 波音777首次试飞
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1995年5月17日波音公司生产出首架波音777， 交付用户美国联合航空公司。是当时世界上最大的双引 擎远距离喷气式飞机。
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波音777 虚拟制造技术－CATIA
功能 操作性能
虚拟工厂仿真（VFS:Virtual Factory Simulation ）－制造过程
制造性能
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5、虚拟产品开发的概念
集计算机图形学、人工智能、并行 工程、网络技术、多媒体技术和虚 拟建模技术为一体，以计算机仿真 和产品建模为基础，对产品进行构 思、设计、制造、测试和分析，完 成产品开发的过程。
熊光楞：是一种基于产品的计算机仿真模型的数 字化设计方法，这些数字化模型就是虚拟样机， 能从视觉、听觉、触觉以及功能、性能和行为上 模拟真实产品。
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4、虚拟样机技术的内容
数字化物理样机（DMU）－装配过程
型态特性 装配特性
功能虚拟样机（FVP:Functional Virtual Prototyping ）－分析过程
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参考书
以ADAMS软件为蓝 本，较系统地介绍了机械系 统动态仿真技术，并根据作 者实际使用ADAMS的经验和 体会，机械设计和创新设计 的需求，结合大量的实例， 从ADAMS的入门上知识入手， 介绍了虚拟样机的基本概念， ADAMS软件的主要功能和操 作技巧。
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参考书
本书主要介绍如何用 虚拟样机仿真分析软件ADAMS 进行虚拟样机仿真，重点介绍 ADAMS提供的虚拟样机的仿真 建模工具以及专业模块的应用 （汽车模块、液压模块、控制 模块）。读者对象主要是各高 校的研究生及科研院所、技术 公司、企业技术部门的设计人 员；应用领域包括航空航天、 汽车、机械生产厂、发动机、 液压传动等行业。
虚拟设计：
设计对象：虚拟样机 设计环境：虚拟环境，在计算机上方便进行交互、实
时、可视化的修改，并能马上看到结果。 特点：并行工程，协同工作、异地设计、资源共享、
优势互补，缩短周期 精品课件
参考书
根据作者使用ADAMS的经 验和体会，结合实际的例子 对机械系统动力学分析的建 模、分析、优化以及专用仿 真系统的二次开发等进行了 较详细的阐述。本书可作为 高校“机械系统动力学分析” 课程教材，对从事机械系统 数字化功能样机的建模、求 解、专业化仿真系统二次开 发的工程技术人员具有重要 的实用价值，可作为机电工 程类本科、研究生教学用书。
两种理解：
从计算机图形学的角度：虚拟样机 （VP:Virtual Prototype ）
从生产制造的角度：数字化模型(DMU:Digital Mock-Up )
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3、虚拟样机技术
美国国防部：使用虚拟样机代替物理样机对设计 方案进行测试和评估的过程
美国UARK大学虚拟样机技术实验室：虚拟样机技 术是在一个人造的四维交互环境中对新的或修改 过的想法、概念、产品、模式或者过程所进行的 设计、仿真和试验。
Joystick
Motion Bed
Tele-Operation construction robot system
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9、虚拟设计与传统设计
传统设计：
设计对象：物理样机 设计环境：真实环境，以图纸上的线条、线框表述设
计对象 特点：步骤清晰、责任明确，但反复的过程中消耗较
大的人力物力和时间
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参考书
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参考书
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1.2 计算机辅助设计 Computer-Aided
Design
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在当代，广义的CAD则是指 CAD/CAE/CAM/PDM的高度集成
➢ CAD 侧重于产品的设计与开发 ➢ CAE (Computer Aided Engineer)
侧重于产品的优化与分析 ➢ CAM (Computer Aided Manufacture)
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6、虚拟产品开发的特点
利用数字化模型进行仿真分析， 提高多目标决策水平，达到全局优化和一 次性开发成功的目的。
数字化方式贯穿产品生命周期 并行工程，网络协同 低成本、短周期、高质量 支持产品的全方位测试、分析与评估
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8、虚拟现实
虚拟现实技术是多媒体技术广泛应用后兴起的更 高层次的计算机技术，它利用三维图形生成技术、 多传感交互技术以及高分辨显示技术，生成三维 逼真的虚拟环境，用户戴上特殊的头盔、数据手 套等传感设备，或利用键盘、鼠标等输入设备， 便可以进入虚拟空间，成为虚拟环境的一员，进 行实时交互，感知和操作虚拟世界中的各种对象， 从而获得身临其境的感受和体会，达到真实体验 和基于自然技能的人机交互，这样的虚拟环境给 计算机仿真工作者带来莫大的好处。
虚拟样机技术
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第一章 概述
1.1 基本概念
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1、样机和虚拟
样机：正式产品投产之前制造的实验机 型，用以评价产品的综合性能。
虚拟
完全的数字化方法 借助于网络通信的分布式工作 基于多媒体技术和虚拟现实技术
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2、虚拟样机
概念：原型产品的计算机仿真模型,具有一 定的真实功能,并可与物理样机媲美。