数字样机与数字仿真.
数字样机与数字仿真
数字样机流程图
概念设计 工程设计
数字仿真
工艺设计
生产制造
使用维护
1.3 西门子讲的数字样机
• Siemens PLM，即原来的UGS公司在NX5软件中推出 了主动数字样机技术。该技术将轻量化三维模型 内置于数字样机之中，实现轻量化三维模型和实 体模型的混合应用。该技术的最大优点是，设计 师需要编辑的部分采用实体模型，确保精度，而 其它部分采用轻量化三维模型，大大提高显示速 度。使得数字样机的显示和编辑对计算机硬件的 要求大大降低。
1 何谓数字样机和技术
• 数字样机技术是以CAX/DFX技术为基础，以机械系 统运动学、动力学和控制理论为核心，融合虚拟 现实、仿真技术、三维计算机图形技术，将分散 的产品设计开发和分析过程集成在一起，使产品 的设计者、制造者和使用者在产品的早期可以直 观形象地对数字化的虚拟产品原型进行设计优化、 性能测试、制造仿真和使用仿真，为产品的研发 提供全新的数字化设计方法。
1.2 欧特克讲的数字样机 和数字化样机
• 数字样机是相对于物理样机的概念，是一 个能够考察产品的外型、装配性、可加工 性以及功能特性的三维数字模型，而数字 化样机是开发和应用数字样机的过程，是 在产品开发的数字阶段，使用数字样机进 行设计、优化、分析、模拟、数据管理乃 至市场宣传的技术解决方案。
1.7 数字样机的技术特点
• 无论是狭义的还是广义的数字样机，都具有如下技术特点： • ⒈真实性。 • ⒉面向产品全生命周期。 • ⒊多学科交叉性。 • ⒋全面实现数字化。强调将产品整个生命周期的各个研发
环节实现数字化。 • ⒌不需要制造成本，不仅能一直保持最新版本的设计方案，
而且所有数据都可以进行保存、回溯和跟踪。 • ⒍绿色环保。
机械制造业的数字化设计与仿真技术
机械制造业的数字化设计与仿真技术随着科技的不断发展，机械制造业正逐渐转向数字化设计与仿真技术。
这种趋势不仅提高了生产效率，还改善了产品质量。
本文将探讨机械制造业数字化设计与仿真技术的重要性以及它对行业的影响。
一、机械制造业数字化设计的意义数字化设计是指利用计算机软件和硬件技术，将传统的手工设计转化为数字化的过程。
它可以实现产品设计的快速、精确和灵活性，大大提高设计效率和质量。
同时，数字化设计还可以实现虚拟样机的开发，提前发现问题并加以解决，减少了实际样品的制作时间和成本。
二、机械制造业数字化仿真技术的作用数字化仿真技术是指利用计算机模型和软件仿真技术，模拟产品的设计、制造和使用的过程。
它可以帮助企业更好地预测产品的性能、检测设计缺陷，从而减少试错成本和开发周期。
数字化仿真技术还可以进行材料强度分析、热流分析、动力学分析等，为设计方案的选择提供科学依据。
三、数字化设计与仿真技术的应用案例1. 数字化设计在汽车制造业的应用在汽车制造业中，数字化设计使得汽车的外观、结构和性能可以更加理想化。
设计师可以利用计算机软件进行造型设计和仿真分析，提高汽车的流线型和空气动力学性能。
同时，数字化设计还可以优化汽车的结构，提高车身刚度和安全性能。
2. 数字化仿真在飞机制造业的应用飞机制造业是一个极其复杂的领域，数字化仿真技术在这一行业具有重要作用。
通过仿真分析，设计师可以在生产飞机之前，通过计算机模型对飞机进行各种试验和测试。
这能够显著减少生产过程的复杂性，并大大提高飞机的安全性和性能。
3. 数字化设计与仿真在机械设备制造业的应用在机械设备制造业中，数字化设计与仿真技术可以帮助设计师更加方便地进行设备设计。
它不仅可以模拟整个机械设备的工作过程，还可以模拟各种不同的工况，对设备进行各种性能指标的优化。
这样就可以在设备制造之前，发现并解决潜在的问题，提高设备的性能和可靠性。
四、数字化设计与仿真技术的挑战与展望随着机械制造业的发展，数字化设计与仿真技术仍面临一些挑战。
数字样机
虚拟样机 技术VP
数字物理 样机 （DMU）
功能虚拟 样机 （FVP）
虚拟工厂仿真 （VFS）
工业设计阶段：工业设计师，借用草图把数字化信息表达出来，并转变成三维模型继承 应用，保证其徒手勾勒的各种创意不会丢失。 工程设计阶段，机械设计师会将各种零件模型建造出来，确定都能正确地装配与安装； 电气工程师将设计电气系统与机械系统紧密结合，以保证其正常工作。 未来的数字样机将提供功能导向性技术，可以让工程师自动创立他们的模型和图纸，通 过数字样机技术提供的虚拟设计方式解决工程的设计问题。
数字样机（DMU） 对机械产品整机或具有独立功能的子系统的数字化描述： 1、反映了几何属性； 2、至少在某一领域反映了产品对象的功能和性能。 形成于产品的设计阶段，可应用于产品全生命周期，包括 ：工程设计、制造、装配、 检验、销售、使用、售后、回收能环节。
数字样机在功能上可实现产品干涉检查、运动分析、性能模拟、加工制造模拟、培训 宣传和维修规
机械设计的数字化与虚拟样机技术
机械设计的数字化与虚拟样机技术随着科技的快速发展，机械设计领域也在经历着革命性的变化。
数字化与虚拟样机技术的应用，为机械设计提供了全新的思路和方法。
本文将探讨机械设计的数字化与虚拟样机技术，并分析其在实际应用中的优势和挑战。
一、数字化技术在机械设计中的应用随着计算机技术的不断进步，数字化技术在机械设计中得到了广泛应用。
传统的机械设计往往需要通过手绘图纸和物理模型来呈现设计方案，而数字化技术则可以实现全程电子化设计过程。
设计师可以利用CAD软件进行设计绘图，实现快速、精准的设计方案展示。
此外，数字化技术还可以应用于模拟仿真、数据分析等方面，帮助设计师更好地评估和改进设计方案。
二、虚拟样机技术在机械设计中的应用虚拟样机技术是近年来兴起的一种新型技术，通过构建虚拟的三维模型和仿真环境，实现对机械产品性能、结构等方面的模拟和评估。
虚拟样机技术可以帮助设计师在设计初期就进行全面的评估和验证，避免了传统样机制作中的种种不便和限制。
设计师可以在虚拟环境中对产品进行多方位的测试，发现并解决潜在的设计问题，从而提高设计效率和质量。
三、数字化与虚拟样机技术的优势数字化与虚拟样机技术的应用为机械设计带来了诸多优势。
首先，节约了设计时间和成本。
传统设计需要花费大量时间和成本在样机制作上，而数字化与虚拟样机技术可以在计算机上完成设计、仿真和评估，大大降低了制作实物样机的成本。
其次，提高了设计精度和效率。
数字化技术可以实现对设计方案的精准绘制和修改，虚拟样机技术则可以帮助设计师及早发现并解决问题，提高了设计的准确性和效率。
此外，数字化与虚拟样机技术还可以实现设计过程的可视化，便于设计师与团队成员之间的沟通和合作。
四、数字化与虚拟样机技术的挑战尽管数字化与虚拟样机技术带来了诸多优势，但在实际应用中仍然存在一些挑战。
首先，技术的复杂性。
数字化与虚拟样机技术需要设计师具备一定的计算机技能和专业知识，对于一些传统的设计师来说可能需要进行培训和学习。
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
6
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
3
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
TeamCenterVisualization——VisMockUp实时数字样机仿真与分析系统简介
TeamCenterVisualization——VisMockUp实时数字样机仿真与分析系统简介所有设计团队的⼀个基本⽬标就是在产品⽣命周期中尽早地利⽤⼀个通过“最佳实践”总结的⽅法来检测产品缺陷。
Vis Mockup（实时数字样机仿真与分析系统）是⼀个功能强⼤的实时数字样机解决⽅案，它帮助制造企业尽早发现并解决产品开发过程中的问题。
融合了⾼级的2D和3D可视化功能以及强有⼒的⼤产品装配分析功能，Vis Mockup确保了发布给加⼯过程使⽤的产品数据是准确⽆误的。
此外，Vis Mockup降低了对试制各种昂贵的物理样机的需要，⽽且降低甚⾄消除了重组装备的成本。
通过VisMockUp可早期发现设计缺陷，缩短产品上市时间，避免设计后续⼯艺变更，减少成本，减少物理样机数，⽤数字产品快速⽣成和测试不同设计⽅案协同功能，利⽤企业Intranet⽹开展并⾏⼯作。
VisMockUp还提供了专门⽤于对数字样机进⾏分析的静态、动态⼲涉检查、剖视、测量等功能。
在VisMockUp中⽤户可以⽤⿏标在正常的交互速率下操作象汽车、飞机这样具有全部零配件细节的巨⼤模型，使得⽤户对数字样机的分析成为可能。
另外，其提供了与众多流⾏CAD软件如I-DEAS Master Series、 Pro/Engineer、CATIA、Unigraphics、CADDS 4X/5、Solid Designer及AutoCAD等的⽆缝接⼝。
VisMockUp的功能特征：动态剖视：为分析数字样机的内部结构，VisMockUp提供了⼀套动态剖视⼯具。
⽤户可在任意空间位置定义剖切⾯，产⽣样机的剖视图，并可沿法向拉动剖⾯获得动态剖视图。
进⼀步通过2D测量⼯具测量剖视图中⼏何元素的尺⼨关系，精确分析样机内部结构。
装配变换：以快捷的⽅式对样机的零组件实施各种形式的装配定位、变换操作。
在VR设备的帮助下可使⽤户获得真实的现场沉浸感。
静态⼲涉、碰撞检查：与传统CAD的单对象⼲涉检查分析不同，VisMockUp允许⽤户设定⼲涉检查的范围，如只分析屏幕上显⽰的零件的⼲涉情况，甚⾄是整个数字样机的所有零件，然后再设定间隙检查的间隙或⼲涉量，则系统在⼏秒内以间隙矩阵的形式给出选定范围内所有两两零件之间的⼲涉情况。
电子设计中的虚拟样机与仿真技术
模拟电路行为
01
通过虚拟样机，可以在设计阶段模拟电路的行为，预测其性能
参数，如功耗、延迟和吞吐量等。
优化系统性能
02
基于性能预测结果，可以对电路设计进行优化，提高系统的整
体性能。
降低开发成本
03
在物理样机制作之前发现问题并进行优化，可以减少物理样机
快速原型制作
通过虚拟样机技术，设计师可以 在早期阶段发现和纠正设计中的 问题，减少后期修改和返工。
优化设计参数
仿真技术可以帮助设计师在虚拟 环境中测试不同参数组合，选择 最优设计方案，提高产品性能。
减少物理原型
通过减少或消除物理原型的需求 ，可以节省时间和成本，同时降 低对实物资源的依赖。
降低开发成本与风险
特点
虚拟样机技术具有高效、灵活、可重 复性等优点，能够缩短产品开发周期 ，降低开发成本，提高设计质量。
虚拟样机技术的应用领域
机械工程
在机械工程领域中，虚拟样机 技术常用于汽车、航空航天、 船舶等复杂系统的设计和优化
。
电子工程
在电子工程领域中，虚拟样机 技术可用于集成电路、电子系 统、微纳器件等的设计和仿真 。
03
系统级仿真技术在系统架构设计、性能分析和优化 等方面具有广泛的应用。
物理级仿真技术
01
物理级仿真技术用于模拟物理现象，如电磁场、温度场和 流体动力学等。
02
物理级仿真通常使用有限元分析（FEA）、有限差分分析（FDA） 等方法，通过建立物理模型并运行仿真来预测实际物理现象。
03
物理级仿真技术在产品性能预测、优化和可靠性分析等方 面具有广泛的应用。
的制作数量和测试成本。
电路板设计优化
布局与布线优化
基于虚拟现实的数字样机若干关键技术研究与应用共3篇
基于虚拟现实的数字样机若干关键技术研究与应用共3篇基于虚拟现实的数字样机若干关键技术研究与应用1随着科技的不断发展，计算机科学与互联网技术日益成为重要的科学领域。
其中，虚拟现实（VR）技术是近年来备受瞩目的一种技术。
它通过计算机生成的虚拟环境，使人们感受到身临其境的感觉，如游戏、电影、教育等方面都有广泛的应用。
本文将着重探讨基于虚拟现实的数字样机的若干关键技术研究与应用，因为它在制造业中有着重要的作用。
1. 概述数字样机是一种通过计算机模拟物理现象而生成的实体模型。
因此，它可以用于设计原型，从而帮助制造者更好地理解产品的构造。
目前，数字样机已被广泛应用于制造业，它的应用使得制造商能够减少成本，加快产品交付速度，提高产品质量等。
2. 基于虚拟现实的数字样机技术虚拟现实技术可以使数字样机更加逼真。
利用虚拟现实技术，可以将一个产品从三维空间转换为虚拟现实中的物体。
其中的优势是，可以在产品开发和制造组装的早期阶段检查和诊断潜在的设计和制造问题。
3. 基于虚拟现实的数字样机的设计过程基于虚拟现实的数字样机的设计过程是一个由多个阶段组成的迭代流程，它包括设计、制造、测试和验证。
1）设计在设计阶段，设计人员将设计数据导入虚拟现实软件中，以生成三维模型。
2）制造一旦设计完成，需要将三维模型转换为数字模型（Stereolithography STL，一种数字制造过程），以便进行建模和制造模型。
利用此方法制造出的数字模型可用于信任验证、属性测试和性能试验等方面。
3）测试和验证在制造过程中，需将数字模型作为基础产品，创建一个虚拟环境，将生产和组装工艺变为虚拟现实中的数据流。
在测试和验证阶段，通过虚拟环境模拟产品的使用中的物理环境和情况，以评估产品的安全性和可靠性。
4. 基于虚拟现实的数字样机的应用基于虚拟现实的数字样机已被广泛应用于许多领域，如设计，建筑、制造业、教育和医疗。
这些领域的应用可以更准确地检测产品的设计和性能，提高制造效率，节省制造成本。
基于数字样机技术的全断面掘进机仿真分析
参 考 文 献
【］ 赵吉兵 ， 伟军 ， １ 刘 王超 越 ． 于 Ｎ Ｒ Ｓ曲线 的 Ｓ Ｌ 型截 基 ＵＢ Ｔ 模 面 轮 廓平 滑处 理技 术研 究 ［ １ 型微 型计 算 机 系统 ，０ ５ Ｊ．小 ２ ０
（ ） ４ ６～４ ９ ３ ：９ ９．
师 ， 省 了人 力 资本 ； 节 ２）工 程 师 只 需 要 熟 悉 Ｍａ ｉｓ 即 ｇｃ ， 可 完 成 三 维 模 型 修 复 和 进 行 ＮＣ 编 程 ； ３）非 参 数 的 编 程 过 程更 加 简单 、 便 ； 方 ４）可 以 对 各 种 测 量 设 备 得 到 的数 据 模 型 直 接 加 工 。 但 是 ， Ｔ 文 件 也 为 ＮＣ加 工 带 来 一 定 的 麻 烦 ： ） ＳＬ １ 由 于 缺 乏 功 能 强 大 的 基 于 Ｓ Ｌ文 件 格 式 的 Ｃ Ｔ ＡＤ 软 件 ， 无 法 对 Ｓ Ｌ模 型 进 行 局 部 分 割 ； Ｔ ２）由 于 无 法 选 中 模 型 的特 征 和边 界 ， 能 灵 活 地定 义 加 ５ 坐 标 系 ； 不 １ ２ ３）避 空
字 样 机 技 术 可 以 减 少 对 实 物 样 机 的 依 赖 ， 仅 可 降 低 不
开 发 成 本 ， 短 产 品 开 发 周 期 ， 且 可 以 提 高 设 计 质 量 缩 而 研 究 与 开 发 不 断 深 入 ， 基 于 Ｓ Ｌ的 数 控 加 工 方 法 在 使 Ｔ 企业 得 到进 ～步 的普 及 与应 用 。
Ａｂｓｒ ｔ Ｔｈ ｇｔ ｌｍｏ ｋ ｅ ｈ ｌｇ ｓ ｐ ｅ ｅ ｔｄ． Ａｉ ｎ ｔｔ ｒ ｅ ｐｐｉ ａｉｎ ｂ ｃ ｇ ｏ ｎ ｎ Ｃｈ ｎ ｕｒｅ ｔｙ ｔ ｔ ａｃ ： ｅ ｄｉｉａ ｃ ｕｐ ｔｃ ｎｏｏ ｙ ｉ ｒ ｓ ｎ ｅ ｍｉ ｇ ａ ｈｅ ｍａ ｋ ｔａ ｌｃ ｔｏ ａ ｋ ｒ ｕ ｄ ｉ ｉ ａ ｃ ｒ ｎｌ ， ｈｅ ｗｏｋｉｇ ｐ ｉ ｉ ｌ ｆｔｅ ｔｎｎ ｌｂ ｒｎｇ ｍａ ｈ ｎ ｓｄｉｃ ｓ ｄ ａ ｄ ｔ ｔｅ ｓ ａ ａｙ ｉ ｏ ｄ ｔ ｄ． Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ＥＰＢ ｅ ｒｈ ｐ ｅ ｓ ｒ ｒ ｎ ｒｎｃｐ ｅ ｏ ｈ ｕ ｅ ｏ ｉ ｃ ｉ ｅ ｉ ｓ ｕｓｅ ｎ ｈｅ ｓｒ ｓ ｎ ｌｓｓ ｃ ｎ ｕｃｅ ｓｄ ｏ ｈ ａ ｔ ｒ ｓ ｕ ｅ ｂａａ ｃ ｄ ｕｎ ｅ ｒｎ ｃ ｉ ｅ ｔ ｅ ｉ ｉ ｌ ｌ ｎ ｅ ｔ ｎ ｌｂｏｉ ｇ ｍａ ｈ ｎ ， ｈ ｄ ｇｔ ｍｏ ｋ ｐ ｓ ｂｕｌ ｎ ｈ ｉ ｅ ｔｃ ｉ ｌ ｔｏ ｆｗｏ ｋｉｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ｅｆ ｒ ｄ Ｔｈｅ ａ ｃ ｕ ｉ ｉｔａ ｄ ｔ ｅ ｋ ｎ ｍａ ｉｓ ｓｍｕ ａｉ ｎ ｏ ｒ ｎ ｒ ｃ ｓ ｐ ｒｏ ｍｅ ．
数字化仿真与优化技术
1. 数字化仿真技术概述
软件名称
PAM-SAFE PAM-CRASH PAM-FORM MATLAB VisSim ProModel Z-MOLD 美国MathWorks Inc. 美国Visual Solutions Inc. 法国ESI Group
(B) 等式
g j (X ) 0
hj ( X ) 0
2. 产品的优化设计技术
(2) 按约束条件的功能可分为
(A) 边界约束: 对设计变量取值范围界限的限制 (区域约束) (B) 性能约束: 对设计变量的取值要满足某些性能要求
(3) 按约束条件的形式可分为
(A) 显式约束: 直接对若干设计变量加以限制 (区域约束) (B) 隐式约束: 间接对若干设计变量加以限制
x x1
满足
x2
... xn
T
gi ( X ) 0 hj ( X ) 0
2. 产品的优化设计技术
2.2.2 优化问题的分类
优化问题也称为规划问题，根据数学形式可分为
1)线性规划 目标函数和约束方程均为设计变量的线 性函数。
2)非线性规划 若目标函数和约束方程中至少有一个 与设计变量存在非线性关系。 3)动态规划 设计变量是成序列、多阶段的决策过程 机械产品的优化设计问题属于多维、有约束的非 线性规划。
2. 产品的优化设计技术
2.2.3 优化设计的步骤
1)确定设计要求及规模 分析设计要求，合理确定优 化的范围和目标。 2)分析优化对象 全面分析、主次分明，建立数学模型 3)选择合适的优化方法 根据数学模型的规模和类型选 择合适的优化方法求解。 4)建立仿真模型
复杂电磁环境下体系对抗仿真及数字化样机仿真汇报-V课件 (一)
复杂电磁环境下体系对抗仿真及数字化样机
仿真汇报-V课件 (一)
复杂电磁环境下体系对抗仿真及数字化样机仿真是当前电子对抗领域
的重要研究方向。
近日，V课件组织了一次汇报会议，就该领域的最新研究进展进行了交流。
会上，专家们提出了一些关键技术，如电子对抗仿真系统的设计、天
线匹配仿真技术、雷达系统仿真技术与误差分析等。
他们指出，基于
高精度天线匹配仿真技术的电子对抗仿真系统是进行仿真研究的基础，可以提高体系仿真的精度。
此外，其也可以应用于系统的数字化样机
仿真，提高了系统的实际操作效果。
随着电子技术的飞速发展，数字化样机仿真技术作为最先进的仿真手段，已经得到广泛的应用。
V课件专家团队的研究表明，数字化样机仿真技术可以模拟各种复杂的电磁环境，并产生逼真的对抗态势，用于
对系统进行仿真验证和评估，同时可以优化系统整体结构，提高系统
的性能指标。
在数字化样机仿真技术的基础上，专家们还研究探讨了电子对抗系统
的集成仿真技术。
集成仿真技术是将各模块进行集成，采用统一的解
决方案进行仿真，具有集成度高、可靠性强、操作简单等诸多优点。
总的来说，本次汇报会议是电子对抗仿真领域的一次盛会，不仅展示
了当前领域的最新研究成果，还加深了大家对电子对抗仿真领域的深
入了解，对于提高我国电子对抗水平，具有重要意义。
基于虚拟样机的产品设计与模拟仿真
基于虚拟样机的产品设计与模拟仿真在当今数字化时代，虚拟样机成为了产品设计领域的一项重要技术。
利用虚拟样机，设计师可以在计算机上进行产品设计和模拟仿真，大大提高了设计效率和准确性。
本文将介绍虚拟样机的概念、应用领域以及设计与仿真流程。
一、虚拟样机的概念虚拟样机即Virtual Prototype，是指通过计算机技术将产品的实体模型、工作原理和性能特点等数字化，用虚拟形式展现出来的产品模型。
虚拟样机实际上是物理样机的电子化替代品，可以帮助设计师更加直观地了解产品的各个方面，并进行全面的仿真分析。
二、虚拟样机的应用领域虚拟样机的应用非常广泛，几乎涵盖了所有产品设计领域。
以下是一些常见的应用领域：1. 机械产品设计：在机械产品设计中，虚拟样机可以帮助设计师进行结构分析、装配过程仿真、运动学仿真等，提前发现潜在问题并进行优化设计。
2. 电子产品设计：对于电子产品设计而言，虚拟样机可以帮助设计师进行电路仿真、信号传输分析、热模拟等，以保证产品的功能和性能。
3. 建筑设计：在建筑设计中，虚拟样机可以帮助设计师进行空间布局仿真、光影效果模拟、结构稳定性分析等，提高设计质量和效率。
4. 汽车设计：在汽车设计中，虚拟样机可以帮助设计师进行车辆动力学仿真、燃油经济性分析、碰撞模拟等，以提升汽车的安全性和性能。
5. 医疗器械设计：在医疗器械设计中，虚拟样机可以对产品的材料特性、医疗效果进行仿真，提供前期验证和改进的依据。
三、虚拟样机的设计与仿真流程虚拟样机的设计与仿真流程可以分为以下几个步骤：1. 数据收集与建模：根据产品的实际情况，收集所需的相关数据并进行建模。
这一步骤非常重要，因为准确的数据和建模是保证仿真结果准确性的基础。
2. 功能模拟与优化：根据产品的功能要求，进行虚拟样机的功能模拟，并进行针对性的优化设计。
通过多次的仿真分析和优化设计，提高产品的性能和可靠性。
3. 材料选择与特性分析：根据产品的工作环境和要求，选择合适的材料，并对材料的热特性、力学特性等进行仿真分析，以保证产品的稳定性和安全性。
数字样机与数字仿真
1.4 达索讲的电子样机
• 法国达索系统公司的数字样机概念则强化了对产品的详细 设计、三维可视化、制造过程仿真、工程分析实现集成应 用。 • 它的电子样机DMU 是达索系统公司的得意之作。 • “DMU为一实用的对整个产品或产品的部分进行计算机电 子模拟的技术。它需具有完整的功能，包括：集成的造型， 可视化，功能性检测，产品结构和配置管理等功能，为数 据管理， 信息转递和决策过程三大领域提供方案。最终 能更快，更好地以最低成本开发和生产汽车和其它产 品。”
数字样机与数字仿真
—不可抗拒的产品研发新潮
目录
• 1 何谓数字样机和技术 • 1.1 数字样机概念 • 1.2 欧特克讲的数字样 机和数字化样机 • 1.3 西门子讲的数字样 机 • 1.4 达索讲的电子样机 • 1.5 PTC公司讲的数字样 机 • 1.6 中国航空制造业对 数字样机的描述 • 1.7 数字样机的技术特 点 • 1.8 数字样机的应用实 例和效益 • 1.9 飞机数字样机的分 类 • 1.10 数字样机的发展阶 段 • 1.11 数字样机研发软件 选用 • 2 何谓数字仿真 • 3 现代先进的产品研发 理念 • 4 我们的教育应符合时 代潮流 • 展示部分自做作品
1.8 数字样机应用实例和效益
• 实例1：歼轰-7“飞豹”战机的无图纸设计（数字 样机）。（2003年，用CATIA） • 效益：由于采用了数字样机技术，才取得了改进 的成功。 • 实例2：波音777的无图纸设计（数字样机）。
（上世纪90年代，用CATIA）
• 效益：开发费用和时间节约50%；设计更改、返工 率减少93%以上；出现问题比传统制造减少50%～ 80%。
• Autodesk Vault系列：是管理整个数字样 机流程的工作组级数据管理系统，现推出 全新视觉体验，用户可将Vault信息以图形 方式直接映射到Autode和 决策过程，加快模型选择及互动的速度。
数字化制造工艺中的产品仿真分析
数字化制造工艺中的产品仿真分析一、引言数字化制造工艺中的产品仿真分析在现代制造业中具有重要的地位和作用，能够帮助企业降低开发成本、缩短产品开发周期、提高产品质量、提升市场竞争力。
本文将从产品仿真相关概念、数字化制造工艺中的产品仿真分析的应用以及问题探究等方面进行探讨。
二、产品仿真概念产品仿真是指通过完全或部分的数字化模型，模拟产品在使用及制造过程中的物理行为，以达到对产品设计、实现流程进行分析、优化、验证等目的的一种技术手段。
通过产品仿真，企业能够尽早发现和解决各种潜在问题，提高产品的性能和品质，同时也能够减少开发及生产成本。
三、数字化制造工艺中的产品仿真分析数字化制造工艺中的产品仿真分析可以分为工艺仿真、装配仿真、性能仿真三个方面。
1. 工艺仿真在数字化制造工艺中，工艺仿真主要是指利用计算机技术，对工艺流程进行仿真模拟，以实现优化工艺的目的。
例如，制造模拟就是一种常见的工艺仿真技术。
制造模拟可以使用虚拟程序来模拟和优化生产过程，并预测潜在的设计问题。
这种仿真模拟技术能够帮助企业减少试制样品的数量，节省成本，提高生产率。
2. 装配仿真在数字化制造工艺中，装配仿真是通过虚拟装配工艺来检验设计的可装配性，评估装配工艺的合理性，避免发现实体样机后的制造品质和设计问题。
装配仿真技术可以使企业在加工生产之前先制作一个数字样机，来模拟实际的装配过程，进一步完善设计，保证产品的质量。
例如，3D装配仿真可以帮助企业提高装配效率，减少制造错误率，提高产品装配精度。
3. 性能仿真在数字化制造工艺中，产品性能仿真是指通过软件模拟产品在使用过程中的各种物理效应，来预测产品的性能和使用寿命，并对产品进行设计优化。
例如，通过有限元分析，可以对物理效应进行仿真，在力学,热力学、流体力学等方面的模拟成果可以指导产品优化来达到设计目标。
四、数字化制造工艺中的产品仿真分析的应用数字化制造工艺中的产品仿真分析在现代制造业中应用较为广泛，主要表现在以下三个方面：1. 产品设计数字化制造工艺中的产品仿真分析技术可以为产品设计提供有效的辅助，帮助企业在开发过程中减少实验试错次数，提高设计效率。
机械工程中的数字化设计与仿真技术
机械工程中的数字化设计与仿真技术近年来，随着科技的不断进步和发展，数字化设计与仿真技术在机械工程领域中的应用越来越广泛。
这项技术的出现，不仅提高了机械产品的设计效率和质量，还为工程师们提供了更多的创新空间和实验平台。
首先，数字化设计技术为机械工程师们提供了一种全新的设计方法。
传统的机械设计通常需要通过手绘图纸和样机制作来验证设计的可行性，这种方法不仅费时费力，而且容易出现错误。
而数字化设计技术的出现，使得机械工程师们可以利用计算机软件进行三维建模和设计，通过虚拟仿真来验证设计的可行性。
这样一来，不仅可以大大缩短设计周期，还可以减少设计错误的发生，提高设计效率和质量。
其次，数字化设计技术为机械工程师们提供了更多的创新空间。
在传统的机械设计中，由于受到材料和制造工艺的限制，工程师们的创新空间相对较小。
而数字化设计技术的出现，可以通过虚拟仿真来模拟不同材料和工艺条件下的机械产品性能，从而为工程师们提供更多的创新可能性。
例如，在汽车工程领域，数字化设计技术可以帮助工程师们设计出更加轻量化和节能的汽车结构，提高汽车的燃油经济性和安全性能。
此外，数字化仿真技术也为机械工程师们提供了一个实验平台。
在传统的机械设计中，为了验证设计的可行性和性能，通常需要制作样机进行实物测试。
然而，这种方法不仅耗时费力，而且成本较高。
而数字化仿真技术的出现，可以通过计算机模拟来进行虚拟实验，从而避免了实物测试的成本和时间消耗。
工程师们可以通过数字化仿真技术对不同设计方案进行比较和分析，选择最优方案进行实施。
这样一来，不仅可以大大降低设计成本，还可以提高设计的准确性和可靠性。
然而，数字化设计与仿真技术的应用也面临一些挑战和问题。
首先，由于数字化设计与仿真技术的复杂性和专业性，需要工程师们具备一定的技术和专业知识。
因此，培养和提升工程师们的数字化设计与仿真技术能力是一个重要的任务。
其次，数字化设计与仿真技术的应用还面临着软件和计算资源的限制。
产品研发中的数字化转型实践有哪些
产品研发中的数字化转型实践有哪些在当今竞争激烈的市场环境中，产品研发的数字化转型已成为企业获取竞争优势、满足客户需求以及实现可持续发展的关键。
数字化转型为产品研发带来了前所未有的机遇和挑战，它改变了传统的研发模式、流程和方法，使企业能够更加高效、灵活和创新地开发出满足市场需求的产品。
接下来，让我们一起探讨产品研发中的数字化转型实践都有哪些。
一、数字化设计与仿真数字化设计是指利用计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）等软件工具，实现产品的三维建模、虚拟装配和性能仿真。
通过数字化设计，研发人员可以在产品开发的早期阶段就对产品的外观、结构和性能进行评估和优化，减少了物理样机的制作和试验次数，从而缩短了研发周期，降低了研发成本。
例如，汽车行业在新车型的研发中，采用数字化设计和仿真技术，可以对车身结构的强度、刚度、碰撞安全性以及空气动力学性能进行精确模拟和分析。
在航空航天领域，飞机的机翼设计、发动机燃烧过程等都可以通过数字化仿真进行优化，提高飞机的性能和可靠性。
二、敏捷开发方法敏捷开发是一种适应快速变化的市场需求和客户需求的产品研发方法。
它强调团队的协作、快速迭代和持续交付有价值的产品。
在敏捷开发中，研发团队通常会将产品开发划分为多个短周期的迭代，每个迭代都包含需求分析、设计、开发、测试和发布等环节。
通过频繁的沟通和反馈，团队能够及时调整产品的方向和功能，确保产品始终满足市场和客户的需求。
许多互联网公司在产品研发中广泛采用敏捷开发方法，如微信、支付宝等。
这些公司能够快速推出新的功能和服务，根据用户的反馈不断优化和改进产品，从而在激烈的市场竞争中保持领先地位。
三、大数据与人工智能的应用大数据和人工智能技术在产品研发中发挥着越来越重要的作用。
通过收集和分析大量的用户数据、市场数据和竞品数据，企业可以深入了解用户的需求和行为模式，为产品的研发提供有力的依据。
例如，利用大数据分析，企业可以发现用户在使用产品过程中的痛点和需求，从而针对性地进行产品改进和创新。
数字化制造及数字化仿真技术和案例仿真
国外发展现状
(3) CIMS的推广应用。从1987年开始实施到今天，己经在我国的 机械、电子、航天、航空、轻工、纺织、石油、化工、冶金等十 几个主要的制造行业，200多家不同规模、不同类型的企业实施了 CIMS工程，对行业和地区的制造企业的信息化、现代化起了重要 的牵引导向作用。 (4) Intranet/Extranet建设方面，我国企业Intranet/Extranet 应用在近年也表现出了良好的发展势头，许多企业正在对原有信 息系统进行基于Internet技术的改造或组建Intranet/Extranet平 台，企业间可以实现资源的共享，大大提高了生产
数字化仿真软件
机械系统动力学自动分析ADAMS
是美国机械动力公司(Mechanical Dynamics Inc.)(现已并入美国MSC 公司)开发的虚拟样机分析 软件
数学软件Matlab
美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算 法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的 高级技术计算语言和交互式环境，主要包括 MATLAB和Simulink两大部分
快速原型数据库虚拟现实批量生产前必须制出样品以表达设计构想快速获取产品设计的反馈信息并对产品设计的可行性作出评估论证是按照数据结构来组织存储和管理数据的仓库相关概念国外发展现状数字化制造发展现状在机械制造领域国外各大企业都投入大量人力和物力进行计算机集成制造系统工的研究己经出现了不少成功的应用案例比如美国波音公司应用工技术成功开发出波音飞机使开发周期由过去的一年缩短到年半成本降低了实现了从产品的设计工艺编排产品制造检测装配等整个过程的一体化无纸加工显著的缩短了产品开发周期提高了质量增强了企业的市场竞争力充分显示了的优越性国外发展现状cims系统比较庞大涉及企业的宏观决策资源优化市场运作资金运营等方面国外相当部分的企业也没有实现真正意义上的cims但是在产品的设计到制造过程中成功的应用了cadcappcam技术取得了不错的效果
机械设计的数字化与虚拟样机技术
机械设计的数字化与虚拟样机技术数字化和虚拟样机技术在机械设计领域的应用正日益广泛。
数字化技术的发展使得机械设计更加高效、精确，同时虚拟样机技术的出现也大幅度降低了制造成本。
本文将从数字化与虚拟样机技术在机械设计中的应用以及其带来的优势两个方面进行探讨。
一、数字化技术在机械设计中的应用1. 数字化建模数字化技术可以通过三维建模软件将机械零件进行精确建模。
设计师可以在计算机上进行零件的虚拟组装和测试，避免了传统手绘设计所带来的误差。
数字化建模不仅提高了设计的精度，而且可以快速进行多次设计迭代，以实现更好的设计效果。
2. 数字化仿真数字化仿真可以通过计算机模拟机械零部件的运动、变形等情况，帮助设计师预测设计的可行性和优化方向。
通过仿真分析，可以提前发现设计中的问题，并进行相应的改进。
数字化仿真能够加速设计周期，降低设计成本。
3. 数字化制造数字化技术可以将机械设计中的数字模型直接传输到数控机床等制造设备中进行加工。
与传统制造方式相比，数字化制造可以减少中间环节的干预，提高生产效率，降低错误率。
这种方式在批量生产时更加有效，并且可以实现定制化生产。
二、虚拟样机技术在机械设计中的应用1. 功能验证虚拟样机技术可以模拟机械零件在实际工作中的运行情况，通过虚拟样机的测试，设计师能够验证设计的可行性和性能表现。
这样可以避免在实际加工制造过程中出现问题，提高产品的质量和可靠性。
2. 多学科优化虚拟样机技术可以实现多学科之间的集成优化，通过在虚拟环境中进行协同设计和综合分析，可以在不同学科之间找到最佳的平衡点，从而更好地满足设计要求。
这种综合优化可以提高设计效率，加速新产品的研发进程。
3. 虚拟演示虚拟样机技术可以模拟机械产品在使用过程中的情况，通过虚拟演示，可以向潜在客户展示产品的功能、性能等特点。
这种方式可以减少实物样机的制作成本，同时也能够提前获得用户的反馈，以便进行相应的改进。
综上所述，数字化和虚拟样机技术在机械设计中的应用带来了许多优势。
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歼轰-7“飞豹”战机
波音777
飞豹改进型
ห้องสมุดไป่ตู้
中国国际航空B777-200
中国南方航空B777-200ER
国泰航空B777
1.9 飞机数字样机的分类
• 按研制进程分为：一级样机（含概念样机、 方案样机）；二级样机；三级样机。 • 按功能分为：结构样机；系统样机；分区样 机；全机样机。 • 为支持培训、市场营销等特殊项目而构建的 数字样机为专用数字样机。
数字样机流程图
概念设计 工程设计 数字仿真 工艺设计 生产制造 使用维护
1.3 西门子讲的数字样机
• Siemens PLM，即原来的UGS公司在NX5软件中推出 了主动数字样机技术。该技术将轻量化三维模型 内置于数字样机之中，实现轻量化三维模型和实 体模型的混合应用。该技术的最大优点是，设计 师需要编辑的部分采用实体模型，确保精度，而 其它部分采用轻量化三维模型，大大提高显示速 度。使得数字样机的显示和编辑对计算机硬件的 要求大大降低。
1.4 达索讲的电子样机
• 法国达索系统公司的数字样机概念则强化了对产品的详细 设计、三维可视化、制造过程仿真、工程分析实现集成应 用。 • 它的电子样机DMU 是达索系统公司的得意之作。 • “DMU为一实用的对整个产品或产品的部分进行计算机电 子模拟的技术。它需具有完整的功能，包括：集成的造型， 可视化，功能性检测，产品结构和配置管理等功能，为数 据管理， 信息转递和决策过程三大领域提供方案。最终 能更快，更好地以最低成本开发和生产汽车和其它产 品。”
1 何谓数字样机和技术
• 数字样机技术是以CAX/DFX技术为基础，以机械系 统运动学、动力学和控制理论为核心，融合虚拟 现实、仿真技术、三维计算机图形技术，将分散 的产品设计开发和分析过程集成在一起，使产品 的设计者、制造者和使用者在产品的早期可以直 观形象地对数字化的虚拟产品原型进行设计优化、 性能测试、制造仿真和使用仿真，为产品的研发 提供全新的数字化设计方法。
数字样机与数字仿真
—不可抗拒的产品研发新潮
目录
• 1 何谓数字样机和技术 • 1.1 数字样机概念 • 1.2 欧特克讲的数字样 机和数字化样机 • 1.3 西门子讲的数字样 机 • 1.4 达索讲的电子样机 • 1.5 PTC公司讲的数字样 机 • 1.6 中国航空制造业对 数字样机的描述 • 1.7 数字样机的技术特 点 • 1.8 数字样机的应用实 例和效益 • 1.9 飞机数字样机的分 类 • 1.10 数字样机的发展阶 段 • 1.11 数字样机研发软件 选用 • 2 何谓数字仿真 • 3 现代先进的产品研发 理念 • 4 我们的教育应符合时 代潮流 • 展示部分自做作品
1 何谓数字样机和技术
• 1.1 数字样机概念 • 数字样机强调将产品整个生命周期的模型实现数 字化，而不仅仅是最终产品的数字化。数字样机 贯穿于从产品的概念设计（工业设计）、工程设 计（基于三维CAD和二维CAD的双向集成，机电软 件混合设计等技术）、工程分析（虚拟仿真）、 市场推广（动漫和3D广告制作）全过程的集成应 用。传统的基于实物物理样机的设计开发试验研 制方法，在很大程度上将被基于计算机的三维数 字样机技术所取代。
1.1.1 狭义数字样机
• 狭义数字样机：从计算机图形学角度出发， 认为数字样机是利用虚拟现实技术对产品 模型的设计、制造、装配、使用、维护与 回收利用等各种属性进行分析与设计，在 虚拟环境中逼真地分析与显示产品的全部 特征，以替代或精简物理样机。
1.1.2 广义数字样机
• 广义数字样机：从制造的角度出发，认为 数字样机是一种基于数字计算机的产品描 述，从产品设计、制造、服务、维护直至 产品回收的整个过程中全部所需功能的实 时计算机仿真，通过计算机技术对产品的 各种属性进行设计、分析与仿真，以取代 或精简物理样机。
1.8 数字样机应用实例和效益
• 实例1：歼轰-7“飞豹”战机的无图纸设计（数字 样机）。（2003年，用CATIA） • 效益：由于采用了数字样机技术，才取得了改进 的成功。 • 实例2：波音777的无图纸设计（数字样机）。
（上世纪90年代，用CATIA）
• 效益：开发费用和时间节约50%；设计更改、返工 率减少93%以上；出现问题比传统制造减少50%～ 80%。
1.7 数字样机的技术特点
• • • • • 无论是狭义的还是广义的数字样机，都具有如下技术特点： ⒈真实性。 ⒉面向产品全生命周期。 ⒊多学科交叉性。 ⒋全面实现数字化。强调将产品整个生命周期的各个研发 环节实现数字化。 • ⒌不需要制造成本，不仅能一直保持最新版本的设计方案， 而且所有数据都可以进行保存、回溯和跟踪。 • ⒍绿色环保。
1.5 PTC公司讲的数字样机 • PTC则对数字样机赋予了另一方 面的含义。即数字样机中不仅 包含产品的数字化模型，还包 含各类产品文档的数字化模型， 以及产品设计过程中的计算过 程。
1.6 中国航空制造业 对数字样机的描述
• 数字样机是对产品的真实化、集成化的虚拟仿真， 用于工程设计、干涉检查、机构仿真、产品拆装、 加工制造和维护检测等模拟环境，要求具备集成 化造型、可视化、功能检测、产品结构和配置管 理等完整的功能，并为数据管理、信息传递和决 策过程等三大领域提供方案。它覆盖了产品从概 念设计到售后服务的全生命周期，是支持产品设 计和工作流程控制、信息传递与共享、决策制定 的公共数据平台。
1.2 欧特克讲的数字样机 和数字化样机
• 数字样机是相对于物理样机的概念，是一 个能够考察产品的外型、装配性、可加工 性以及功能特性的三维数字模型，而数字 化样机是开发和应用数字样机的过程，是 在产品开发的数字阶段，使用数字样机进 行设计、优化、分析、模拟、数据管理乃 至市场宣传的技术解决方案。
1.10 数字样机的发展阶段
• “甩图板”阶段：从1982年欧特克发布2D绘图标准AutoCAD开 始，到现在还不断有人提出要训练用图板画图，太“落伍” 了！ • 三维（3D）设计阶段：从1988年PTC发布第一个参数化设 计标准软件Pro/E开始，先后诞生了低、中、高端的一系 列三维设计软件。是过渡阶段。 • 数字样机（“无图纸”）阶段：从上世纪90年代诞生世界 第一架数字样机“波音777”开始。当今叫得最响的是“欧 特克” ，水平最高应用时间最早的是“达索” （它称电 子样机）。 • “如今，单纯的二维或三维设计的年代已经过去，数字化 样机的时代正在到来。”有人如是说。 • 2D→3D→数字样机，不可抗拒，要急起直追！