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仿真技术的应用范文1
【关键词】计算机仿真技术；生产系统；应用研究
1前言
21世纪是科技的时代，在各个行业领域中都有计算机技术的应用，所谓计算机仿真技术是基于计算机硬件设备与操作系统的一种仿真环境，对不同的物体与信息进行分析与加工，同时仿真技术也能将真实的事物变为虚拟的环境，帮助用户更好的感受到听觉、视觉的效果，在仿真环境中用户可以同计算机进行虚拟的互动，真正实现身临其境的效果，计算机仿真技术最为重要的一个特点就是构想性，能够通过仿真技术让人们更好的理解抽象的东西，并将这些东西以三维立体的形式表现出来。为了更好的适应市场的需求，提高生产系统规划设计，减少投资风险，就需要让企业的生产系统高效的、可靠的运行与生产。从目前来看，生产系统设计与管理中还存在很多的问题，由于系统自身具有一定的复杂性在调度的时候也比较困难，因此利用计算机仿真技术是最有效、简单的方法，本文就对计算机仿真技术在生产系统中的应用进行具体的分析。
2计算机仿真技术在生产系统中的应用
2．1生产系统的计算机仿真技术
生产系统计算机仿真是一种系统建模与实验分析的方式，它能将生产资源、工艺路线、库存与管理等信息都结合起来，根据系统的活动过程来代替数学方式进行描述，在理解上也更加容易理解，全面的反映出生产系统的特征与过程，近年来，仿真技术在我国制造业已经得到广泛应用，主要用于解决以下方面的问题:(1)生产系统的改造与重组。通过生产系统的流程进行仿真的分析，然后将各个部分的关系进行量化。(2)在制造单元分析问题上建立起仿真模型，确保相关资源的配置情况以及系统的合理性，估算出系统生产能力以及设备故障对系统的影响，从这些方面来确定出方案。(3)在生产系统仿真模型建立完成之后，生产管理人员就可以对生产系统的策略进行调整，根据模型可能造成的结果来做出最科学的管理措施。计算机仿真技术在生产系统中的这些功能，让计算机仿真技术在制造业中获得更大的发展。在生产系统计算机仿真的分析过程中，包括三个方面的内容:第一是根据调查研究来确定系统需要解决的问题，然后建立起概念模型并对相应的系统规则、变量、元件等进行论证，在此过程中除了设计人员之外，相关企业管理人员也要参与进来进行论证。第二是根据生产系统仿真的问题提供相应的数据，然后对仿真模型进行初始化将这些数据进行输入，同时输出最后的仿真结果。第三是对仿真的结果进行分析从而提供更多的决策依据。
2．2生产系统计算机仿真实例
用于生产系统的计算机仿真工具主要有三种类型:第一是计算机算法语言例如C语言、C++、Fortrun等，第二种类型是通用的仿真程序语言，第三种是计算机仿真软件。计算机算法语言与通用的仿真程序语言都需要设计人员具备很好的编程能力，这两种工具的运用相对困难一些，计算机仿真软件就没有这些缺点，它有着简单、易掌握的特点，同时所有的数据都可以在一个图形界面中完成是目前使用最广泛的应用，在国外很多的企业都开发了这种软件，例如Automod、Witness等，在进行实际操作的时候要建立起一个系统规划模型，在这个车间中应该包括两台数控车床、一台清洗机、一套检测设备，如果加工作业到达车间的时间为20分钟，那么就应该按照1:1的比例来分配工作量，车间需要有一位技术人员来复杂加工与检验入库的工作，同时为了扩大车间的生产能力提高设备使用率，应该适当的对现有系统进行完善与改造，如果车间需要雇佣3个技术人员，那么加工过程中的搬运时间就为2分钟，并且加工中的搬运时间就由设备的长度与速度来决定的，每条输送装置的长度为50m，速度为40m/min，通过对生产系统的仿真可以看出，利用仿真可以对生产系统进行简单的描述，这也是为提高生产系统的效率提供依据，这只是一个比较简单的实例过程，对于比较复杂的生产系统来说只依靠人的能力是远远不够的，要想仔细的对这些因素进行分析与预测就应该采用更加先进的办法，将计算机仿真技术加以完善对管理人员的帮助也就更加明显了。
3结语
综上所述，本文主要对计算机仿真技术在生产系统中的应用进行说明，可以看出，随着我国制造业进程的不断深入，计算机仿真技术已经投入使用并得到了广泛的好评，它能够解决制造业系统中的复杂问题，还可以应用于自动制造系统的研究，可以说有着很好的发展前景，在计算机不断普及的今天，相关专业技术人员在该领域做出了很多的讨论与尝试，利用计算机仿真技术对生产系统进行分析也是最经济、有效的方式，相信未来我国的计算机系统会得到更加广泛的应用，迈上新的历史阶段。
参考文献:
［1］孙迪，王昊．计算机仿真技术在生产系统中的应用［J］．通讯世界，2016(06)．
［2］林雅婷．基于计算机仿真技术的企业生产物流系统优化研究［J］．商场现代化，2015(27)．
［3］何彦庆．计算机实用技术的油田生产仿真系统的设计［J］．计算机光盘软件与应用，2012(18)．
仿真技术的应用范文2
【关键词】：城市规划；计算机仿真技术；静态渲染图；动画
【 abstract 】 : with the rapid development of science and technology, modern society gradually into the information age, computer technology in all areas of application in our country is becoming more and more widely. In recent years, computer technology and simulation technology, combining to form a kind of activity analysis system, reveals the law of motion of the system dynamic process and the computer simulation technology and its application in urban planning has increasingly become the hot topic of concern.
【 key words 】 : urban planning; The computer simulation technology; Static rendering; The animation
中图分类号： TU984 文献标识码：A 文章编号：
仿真技术最早应用于高能武器、航海模拟以及航天器等军事方面。然而伴随国民经济的不断发展，这门技术迅速被推广应用到各个领域。尤其是在城市规划中，可以利用计算机仿真技术，创建城市真实数字化模型的三维可视环境，令设计者有种处身虚拟环境的错觉，因此，可以更好地将周边环境与规划设计二者相互协调配合。
一、计算机仿真技术简介与原理
1、计算机仿真技术是一门通过专用软件来整合声音、动画以及图像的综合性信息技术。其实现过程是，首先将三维的现实物体或环境通过计算机仿真模拟成多维的表现形式，然后将此表现形式通过数字媒介传播给媒体浏览者。因此当媒体浏览者在观赏时就会产生一种身临其境的“虚拟”错觉【1】。
2、计算机仿真技术的实现包括建立模型、模型转换以及模型仿真实验三部分。建立模型是指建立一个容易被计算机处理并能反应所研究对象实质的数学模型。根据时间关系可以将系统的数学模型分为连续时间动态模型、离散时间动态模型、混合时间动态模型以及静态模型等。
所谓的模型转换是指利用适当的算法以及计算机语言将数学模型抽象出来的数学表达式转换成计算机能够处理的形式，而这种形式所表现的就是“仿真模型”的内容。
所谓的模型仿真实验是指按照预先设计的实验方案来运行被载入计算机中的仿真模型，从而得到一系列的仿真实验结果【2】。
二、城市规划中对计算机仿真技术的应用
计算机仿真技术在城市规划中的应用主要包括在静态渲染图、固定路线的动画、交互式动态的景观仿真、复杂的虚拟现实技术等。
1、静态渲染图在城市规划中的应用。静态渲染图的操作步骤是，首先，要给建筑物体建立一个三维几何模型；其次，对模型表面的材料质感加以设定，同时还要选定场景中合适的照明和采光等；最后，通过计算机在一个合适观察角度将三维几何模型渲染成单幅的静态图像，并将此静态图像显示在计算机显示器上或者直接打印出来。在静态渲染图形成的过程中，可以将所渲染的图形与现场拍摄的相片加以合成，或者在图形中添加一些不一定存在的花、草、树、人等图像，以便使得建筑和背景之间的关系表现的更加充分逼真。同时，对建筑物体建立三维几何模型时，还可以通过采取计算机辅助设计或辅助制图来配合工作，从而减少设计者的工作量。此外，由于静态渲染图的视点被加以固定，所以为了减少创建模型的工作量，设计者可以尽量省略或简化那些被遮挡而不可视的物体【3】。
2、固定路径的动画在城市规划中的应用。由于静态渲染图的视点被固定，所以在实际应用中只适合于表示一个或者几个建筑物体。而对于复杂多量的建筑物群，静态渲染图往往只能靠俯视来表达全景。依靠这种方法，显然不能将复杂的室内景观或者大范围的城市景观充分展现在人们面前。由此，人们选择将多幅静态渲染图同时串联在一起，使之在计算机荧屏上连续播放，就形成了一种计算机的动画模式。这种情境下，不仅可以让观察者在场景中有运动的感觉，还能让场景中的物体如车辆、水等也能够运动。与静态渲染图相比，在制作动画时，需要适当添加选择合适的视点以及设置合适的观察路径等。其原理是，首先通过计算机将关键的帧计算出来；然后以此关键帧作为基础，运用算法令中间的画面自动填补空缺，从而产生出动画数据；最后，根据得到的动画数据来播放动画画面。由于固定路径的动画涉及到结构比较复杂、数量比较大的建筑物群，因此建立三维几何模型的工作量同样也极其庞大，所以对于一些遮挡而不可见的物体同样也可忽略不计【4】。
3、交互式动态的仿真在城市规划中的应用。对于某些结构和空间过于复杂的建筑或城市景观，动画和观察路径已经不能够加以完整表达。这时，人们可以应用交互式实时动态的景观仿真技术来完成目标。交互是指观察者能够任意灵活调整并控制所观察的视点、方向以及位置等。而实时动态是指计算机能够依照观察者任意选择的视角以及位置而立即生出渲染图。采用交互式动态仿真技术，其中观察者的自由度要远远大于动画，因此，需要向计算机中输入大量的物体，在无形中就加大了建立集合模型的工作量，并使得计算机的计算量以及图形数据处理量呈几何倍增。所以，动态交互式仿真技术一方面对计算机硬件性能的要求非常高，另一方面还需要大量的几何形体输入。
目前简化三维几何模型、降低计算量和建模工作量来实现交互式动态仿真效果的方式主要有纵向拉伸和基于图像的环视仿真两种【5】。
纵向拉升，又被称为二维半或者准三维模型，它是将复杂的地形进行纵向拉升或者把建筑的平面图转化成立体体块并保证其垂直方向不变。通过这种三维的简化模型，只需采用建筑物的平面图及其相应高度或者复杂地面若干关键点的三维坐标，就可以让计算机软件依据已知数据自发生成立体简化几何模型，并且可以保证其仿真效果与全三维模型相同。
基于图像的环视仿真是指，基于某一固定点，对其周围的景观环绕360°加以摄影，并将这些不连续的图像用计算机整合在一起，形成一个闭合的360°全景，最后通过荧屏显示出来。设计时，可以先将所要设计的建筑或物体制成一个静态渲染图，然后将其嵌入所摄的图像之内，便可实现场景与规划和设计的建筑或物体相互融合。
4、复杂的虚拟现实仿真在城市规划中的应用。在实现交互式动态仿真时，人依靠鼠标或者操纵杆来完成观察角度、位置以及方向的调整。这里还有许多种控制观察的方法来提高观察者与景观两者间的交互性，如可以让观察者戴上过滤眼镜观察水平方向两相邻视点的图像，还可以让观察者戴上传感头盔来感应改变观察视觉角度而产生的渲染图，或者可以让观察者戴上传感手套来向计算机传达设计指令，亦或者可以让观察者穿上传感鞋来实现人在场景中步行的模拟等等。
三、城市规划中对计算机仿真技术应用的意义
1、在城市规划中应用计算机仿真技术，能够使方案设计及审批效率得到提高。通过在城市规划中应用计算机仿真技术，可以让设计者在审查过程中通过模拟穿行和观察计划方案，随时将视点停留在重点地段，对该方案以及周围环境间的关系进行多方向探讨审查，从而保证设计的合理性。同时，利用计算机仿真技术生成三维几何模型，符合方案规划审批的要求，大大提高了审批的效率。
2、在城市规划中应用计算机仿真技术，可以从多角度对城市建设发展的问题加以分析。利用仿真技术，可以结合城市发展建设的现状，对城市的不同地区以及不同发展阶段加以合理的规划和设计，并形成跟踪模型，从而避免由于规划失误而造成的城市建设的缺憾【6】。
3、在城市规划中应用计算机仿真技术，可以有效实现城市规划信息的准确定位和管理公开。利用计算机仿真技术实现城市规划的三维几何模型，可以有效对城市空间信息加以分析，并对城市管理工作加以准确定位。同时，还能将这种规划的三维几何模型到网上，实现城市规划政务工作的公开展示。
结束语：通过在城市规划中应用静态渲染图、固定路径的动画、交互式动态的仿真以及复杂的虚拟现实仿真等计算机仿真技术，创建城市真实数字化模型的三维可视环境，令设计者身临其境，从而很大一定程度提高了设计审批的效率，同时还可以从多角度对城市建设发展方向加以分析，并能实现城市规划的政务公开，从而起到宣传展示规划方案的效果。
参考文献
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仿真技术的应用范文3
关键词：电子应用；电子电路；仿真技术
近年来，人们对电子产品的关注度越来越高，因其能为人们的日常生活提供最大程度的方便，且也能为企业提供经营上的优势，但由于电子产品更新速度较快，技术人员的开发方式受到了一定的影响，将电子电路仿真技术应用在电子应用开发过程中，能够很好的解决这一问题，并且还能为电子应用开发提供更多发展的可能性。
1电子应用开发中电子电路仿真技术的作用
1.1利于发展集成电路
将电子电力仿真技术应用在电子应用开发过程中，有利于集成电路的发展，近年来，社会对于电子产品的关注度越来越高，这也间接地导致电子产品对集成电路的要求也越来越严格，尤其是电路密度更是逐年增加。技术人员在利用芯片级系统思想来开发和设计电子产品时，一般会将所有的电路功能都集中在芯片之上，这也就凸显出了电路仿真技术的重要性，采用电路仿真技术之后，就能在芯片生产和使用之前，通过仿真模型来确定芯片的可实用性，一旦发现无法应用，那么就可以立即对其进行改善，更有利于集成电路的发展。
1.2帮助验证电路功能
通常情况下，电子产品系统开发设计方案完成之后，都需要对其可实用性进行验证，以此来确保电子电路开发设计是符合技术设计标准，将电子仿真技术应用在其中恰好能够帮助验证电子产品的可行性，也就是能够直接验证出电子产品的电路功能是否存在误差，或无法应用等，这样一来，就能减少电路设计人员的出现错误的几率。另外，电子仿真技术的应用还能够保证电路在生产和制造之前，不会出现功能性的问题，这样就能减轻后续开发设计人员的工作量，使电子产品的质量得到一定保障，自然也就减少了电子产品的开发设计时间，为电子产品的发展做好了铺垫工作。
1.3优化电路设计方案所有的电子产品器件都具备一定的温度敏感性，一旦外界温度出现改变，那么电子产品的器件功能也将会受到不同程度的影响，严重的将会对整个电子产品的稳定性产生影响，若将电子电路仿真技术应用在其中，就能有效的改善这一问题。电子电路仿真技术能够直接、有效的分析出不同温度下，不同电路呈现的不同特征，而开发设计人员只需要根据电子电路仿真技术呈现的结果对电路设计方案进行调整即可，这样就能减少温度对电子产品器件的影响。另外，若电子产品器件属于同一种类型，参数设置却十分不同，那么将很有可能会对电子产品生产带来一定影响，但若应用电子电路仿真技术就能够很好的解决这一问题。
1.4提供新的开发方式
电子产品的开发注重的是实践应用，其开发设计过程十分复杂，且设计过程需要经过不止一次的调整和修改，电子产品开发的调整与修改十分关键，因其能够直接影响整个电子产品的性能，以及最终设计方案的完善。将电力电路仿真技术应用在这一环节之中，能够有效地提高电子产品调整和修改的准确性，等于是为电子产品提供了新的开发方式。
1.5电路特性虚拟测试
在计算机上对电子产品的外界环境因素进行模拟和参数设计，能够准确的得到最真实的电子产品电路极限工作状态，譬如通过电子电路仿真技术可以得到高温环境之下、大电流参数之下的电路工作特点，采用仿真技术能够多次模拟电路的极限工作状态，对于开发设计电子产品电路有着极大的帮助，且能间接地为电路设计和生产提供可持续发展可能性。
2电子应用开发中电子电路仿真技术的发展趋势
电子电路仿真技术作为计算机技术的重要组成部分，若不断的对其进行完善和调整，能够直接、有效的促进电子应用开发的发展，虽然电子电路仿真技术目前还只能对电路硬件系统进行仿真，无法对带有CPU的数字系统进行仿真，但是只要不断的完善电子电路仿真技术，就能够尽早开发出CPU程序仿真技术。CPU程序仿真技术是指在电子系统仿真的过程中，可以对电子系统的应用程序进行仿真，以便于测试应用程序运行时各个电路系统的工作情况，更有利于电子应用开发的发展，当然这也是电子系统仿真技术未来的发展趋势之一。若将电路硬件系统与CPU程序仿真技术进行结合，那么就能真正实现软件与硬件之间的设计结合，开发设计人员也能够先应用CPU程序仿真技术对系统软件进行设计，之后再用电子电路仿真技术对整体进行确认，更有利于电子产品的生产和发展。
3结语
综上所述，本文对电子应用开发中电子电路仿真技术进行了详细的分析，得知电子电路仿真技术作为计算机技术的新型技术之一，能够为开发设计人员提供最大的帮助，有利于电子产品的设计和生产，如今只要不断的对电子电路仿真技术进行完善和开发，那么就能在不久的将来，为设计人员提供更加简便、高效的设计手段。
参考文献：
仿真技术的应用范文4
关键词：给排水工程设计；计算机仿真技术；应用
Abstract: along with our country's modernization process accelerating, the computer in the use of all walks of life is becoming more and more popular. The computer simulation technology using graphical programming platform, can according to water supply and drainage, water pump related theory of virtual equipment development. It not only guarantees to the production site for effective control, and to make the design of the water supply and drainage engineering to be more convenient, science, also make the engineering efficiency and quality effectively ascension.
Keywords: water supply and drainage engineering design; The computer simulation technology; application
中图分类号：TB21文献标识码： A 文章编号：
随着计算机技术的不断更新和发展，这给传统的给排水工程设计与应用带来了新的挑战。根据在排水工程、给水工程、水泵站、水泵等相应理论，总结出了系列虚拟设备。虚拟设备是一种计算机模拟技术应用，其直接代替了仪器仪表设备的实物功能，形象更为直观，有利于掌握。因此，在具体的设计与应用中，也进行多种仿真模拟尝试。
给水工程管网输配
给水管网设计的难点之一在于对环球网的水力计算问题，由于其运算十分复杂、涉及参数较多，需要发挥计算机运算功能进行解决。管网输配系统如图1所示：
图1具有21个环的给水管网结构图(#0和#5为水源)
多环管网的程序框图如图2所示。
图2环管网的程序框图
首先对定线的设置要求、管网编号，通过对预处理程序实施运行，进行数据输入模式，最后取得运算矩阵。虚拟控制器的控制界面上，能够对32个节点预计52个管段的压力和流量反映的是右部位置的两个指示器，在指示器上方是节点编号以及管段。控制界面终端主要对节点和管段特性进行反映，而反映整个统一的管网系统的总水量平衡与否的是界面的左侧部位。通过调度水源水量大小，采用比较法得出输水总功率。
根据不同需求，分布流量的计算可进行可不进行。整个管网控制系统的总流量根据用户具体需要的节点以及其分布流量进行计算。补充水源水量与控制水源水量有机组合形象总流量。依照管网系统的管长、管径等参数，管道流量基础解系eq可以赋予任意初值，将其代入公式方程中对整个管段流量q解析出来，对各管段的阻抗值进行计算。通过调整管段阀门，与管段流量q相结合，对各管段水头损失hs大小进行计算，然后根据Rhs求得闭合差.当各个环节的所有闭合差绝对值和比给定的精度要小，水力计算完成，要不然得对各个节点的校正流量求出参数值，基础解系通过对各个环节流量校正后迭代运行在采用Hardy Cross解法，对基础解系代入方程进行连续反复迭代求解，可以迅速收敛迭代结果，振荡不会出现在真值附近。同时，依据管段水头的损失hs将各节点的水压h计算出来。通过水源节点，计算出管网系统的输水总功率。
使用计算机虚拟仪器在运行管网中，有重要的作用。首先可以客观分析排水工程系统平差，让设计更加科学优化。其次，通过虚拟仪器的高运算，求得的水流与节点的各参数值，能够对管道进行有效控制，且可以对降压供水以及管道阀门关闭可能产生的影响进行及时预报。此外，预报技术方案的改造，能够更好的控制管理管网系统，相比人工实施，更具有客观准确性，同时也降低了投入成本，比较经济。
送水泵站的配置和调度
根据用户需要，水泵站的配置方案需要通过水泵特性和管理性能来确定。送水泵站在进行工作过程中，为了在保障充足的供水资源的基础上，可以最大限度的节约能源，应根据具体外部环境的变化进行灵活调度。
多泵多塔多节点供水问题
影响水源供水系统水力平衡的重要因素在于多泵多塔多节点的供水问题。虚拟设备操作程序：首先对泵、塔以及节点系统的基本情况进行统计，对节电和管段进行编号，了解水泵以及水头的特性，确定管段长和管径，确定流动的正方向，进行矩阵衔接。然后建立表格数据库，进行初始化程序设置，根据初值以及阀门开启程度计算出各管段的阻抗值，对矩阵转置衔接，设计出n个节点水压，计算出管段流量，根据连续方程，将管段流量计算出来，然后比较管段流量与给定的精度，根据具体需要，进一步对水压进行校正，然后设立水点水压，再次反复进行管段流量计算。
活性污泥处理污水系统
虚拟设备运用到活性污泥处理水系统中操作流程见图3。
图3活性污泥处理污水虚拟设备程序框图
其中，由单元操作的子程序组成处理流程的主程序，充氧模块的溶解氧浓度值是根据风压、风量、曝气器、水温以及污水中氧传输需用量及特性等因素的影响计算出来的。溶解氧浓度、污泥负荷、水温以及其他阻碍反应的毒物因子的函数表现为底物的降解速度。微生物反应定力学与模块初始设定值科研通过曝气反应对池中运行状态进行计算，得出底物的变化和污泥量。二沉池模块通过对水量和污泥沉淀特性进行配置，得出回流污泥浓度值，结合回流比，对池中的运行状态造成影响。计算机虚拟设备采用的是循环结构模式，通过迭代方式得出真值。其中曝气池中微生物以及底物的变化遵循的是底物降解动力学以及微生物生长动力学。由于处理对象存在差异，所以得出的动力学与模型机构常数值也不一样。计算机仿真虚拟设备的迭代操作和循环结构同时可以对具有交互作用的多个底物控制的问题。水质变化的记录通过设备右侧的示波动器完成。
结语
随着社会主义现代化水平越来越高，计算机技术的快速发展对给排水系统工程带来了新的机遇和挑战。根据排水工程、给水工程以及水泵站、水泵的相关理论，进行一系列虚拟设备的开发。计算机的这种仿真虚拟技术，能够对管网工程管理、污水处理工艺以及水泵配置等的设计带来重大促进作用。在调度生产中，计算机的作用也能充分展现，使工作效率和工程质量得到进一步改进和提高。计算机仿真技术应用到给排水工程设计中十分必要。
参考文献：
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仿真技术的应用范文5
关键词：机械制造；仿真技术；结构设计；加工设计
1机械设计制造与仿真技术概述
1.1机械设计制造
机械设计制造具有工作内容复杂等性质，机械设计制造过程中需要电气自动化、电子工程等技术的支持，相关科技的快速进步，也推动机械设计与制造工作向更多元化的方向发展。以往的机械设计一般以设备零件、工业器械为主要内容，在制造中需要先建构模型，进行多种科学实验，才能保证机械模型的合理性。利用各种自动化技术和仿真技术，能更科学、高效地进行标准化、非标准化的零件设计与加工。
1.2仿真技术
仿真技术应用多种硬件、软件工具，基于仿真实验、相关算法及问题求解，达到构建反映系统某一运行过程或行为的仿真模型的目的。仿真硬件以计算机和相关硬件为主，包括数字计算机、混合计算机、模拟计算机，以及目标仿真器、环境仿真器、运动仿真器等多种物理仿真设备；仿真软件包括各类仿真语言及相关数据库。在应用仿真技术过程中，为了构建基于仿真目标的系统模型，必须进行仿真实验，一般会进行离散事件的系统仿真实验和连续系统仿真实验。在机械设计和制造中应用仿真技术，能大幅度提升机械设备研发速度，减少制造中花费的时间、资金，从而帮助相关机械生产企业获得更高的经济收益。
2仿真技术在机械设计制造中的应用意义
2.1节约设计与制造成本
在机械产品的研究开发过程中，企业需要投入大量资金及人力，特别是在大型机械设备的研发中，因为工程量大、结构复杂，需要统筹全方位的设计工作，因此设计成本相当高，而设计的合理性、效率与研发成本息息相关。应用仿真技术，能够基于相关设计参数建立产品的二维、三维模型，对机械产品的全过程进行相应的模拟和实验；还能基于计算机完成传统研发过程中烦琐复杂的内容，有利于降低工作人员的研发难度和劳动强度。利用机械模型研发产品，能不断调整参数，降低利用实体模型等方法进行研发的经济成本，从而提升产品的研发质量与效率，节约设计与制造成本。
2.2提升参数的准确性
我国各行各业均向机械化、自动化等方向快速发展，当前所需的机械产品类型越来越多，结构越来越复杂，对零部件精密程度也提出了更高的要求，机械设计的过程也变得更为多元、复杂，对相关零部件参数的准确性提出了更高要求。利用传统机械设计方法难以满足当前的标准要求，利用传统计算机技术手段分析大量数据，不仅处理效率低，还无法直观地显示和调节相关数据，一旦出现数据计算失误或数据传递失真，就会降低产品的技术性能。利用仿真技术，能124够通过模型更直观、准确地分析和优化大量设计参数，降低设计难度与出错率，帮助设计人员快速完善产品设计和加工方案。
2.3确保设计方案的合理性
在传统机械设计研发过程中，设计方案的制订过程相当复杂，需要进行大量的人工分析，既浪费时间和精力，又难以保证设计方案的合理性、科学性，这主要体现在方案精细化程度不足，设计师未能全面分析制造过程等方面，导致最终制造出的机械产品在性能等方面往往与设计预期相去甚远，甚至达不到相关技术要求。科学应用各项仿真技术，能使设计人员更合理地整合相关数据，确定机械产品的各项参数，如基于各项仿真实验，获取环境、运动等仿真数据，构建机械设备在实际工作环境下的三维模型，从而更便捷、直观地调整相关参数，对比分析各个设计方案、制造方案，最终选择最优方案。
3仿真技术在机械设计制造中的应用优势
仿真技术在机械设计制造中得到广泛应用，在机械产品的设计、制造、检测等环节均发挥了重要的作用，这使得仿真技术在机械设计和制造中占据重要地位。仿真技术不仅能够更好地把控产品的质量与制造效率，还有利于优化相关技术，更快地进行产品的更新迭代，制造出符合市场要求的高质量、高性能产品，提升生产企业的经济收益。如今仿真技术应用范围仍在扩大，仿真对象、仿真目标更为清晰准确，进一步提升了仿真技术在制造行业的应用有效性。
3.1集成度高
仿真技术的集成化属性能更好地适应当前机械设计与制造工作的需求。仿真技术融合了多种科技与理念，本身十分复杂、多样，因此能够模拟不同类型机械产品的各个复杂模块，进行模块化、集成化的产品设计与制造，从而满足当前市场对机械产品提出的模块化、灵活组装等要求。
3.2分布性强
仿真技术的分布特性十分明显，这是由于仿真技术十分依赖网络技术、计算机技术及各种电气自动化技术。技术的不断发展，使仿真技术的分布特性不断加强。对仿真技术各软硬件工具及相应的运行环节进行分析，可以发现各种仿真功能的实现充分应用了各种网络技术、制造技术，整个技术的运行环节均需要配合各种理论和图形规定进行。分布性强这一特点会在一定程度上强化仿真技术在机械设计制造中发挥的积极作用，更好地保障设计工作的合理性和设备的制造质量。
4仿真技术在机械设计制造中的应用前景及发展方向
4.1应用前景仿真技术
随着各类计算机技术、电气技术的进步而迅速发展，一些仿真硬件设备及软件的水平快速提升，使数字化仿真技术的优势进一步凸显，当前主要体现在超小型计算机、处理器等工具相互配合方面，能够降低传统仿真技术中对大型仿真设备和实际仿真实验的依赖性，从而有效降低研发成本。在仿真软件方面，仿真技术正与AI技术融合，有利于提升仿真软件的精确性、全面性，推动机械设计向虚拟设计与制造方向发展，虚拟设计与制造将更多地应用虚拟仿真技术，在更多的机械产品设计及制造内容中应用计算机对仿真对象、目标进行全过程结构设计、参数调整及资源调配，从而显著提升机械产品研发水平和研发过程的管理水平，显著降低机械设备设计与制造的周期及成本[1]。由此可见，仿真技术在机械设计领域具有广阔的前景。
4.2发展方向仿真技术
在机械制造中的应用将向精确化、智能化方向快速发展。仿真过程的精确化发展体现在机械制造中的数控加工等过程将与仿真技术进行更深入的结合，通过模拟加工过程，可以更好地调整相关的加工参数或产品参数，从而以更低成本优化加工方案，使各项加工参数更精确、合理。仿真过程的智能化发展体现在机器人技术和网络通信等技术与机械设计仿真过程更深入融合，将使仿真过程更自动化、智能化，技术人员将更多地通过计算机软件进行仿真过程的设计与控制，基于各种通信技术进行数据交换和实时控制、监测。另外，仿真技术在机械领域的应用内容也将更为广泛、精细化。
5仿真技术在机械设计制造中的应用流程和具体应用
5.1仿真技术的一般应用流程
仿真技术的应用涉及图形学、几何造型学知识，在对目标产品进行实质抽象化的数学模型处理时，需遵循一般的应用流程。首先，应确定目标产品的结构和相关参数，建构基础的模型。基于各仿真工具建构能模仿真实环境及产品的可靠系统，加上边界条件、约束条件等参数。其次，应用电气工程、自动化、网络通信等方面的技术，将数学模型中的参数进行相应的阐述，并结合时空关系划分模型，构建每种环境下的动态模型与静态模型。以构建动态模型为例，需要构建连续时间下的仿真模型、离散时间下的仿真模型、混合时间下的仿真模型，并重视各模型之间变换层面的构建[2]。再次，应用相关算法、仿真软件及计算机语言，对仿真模型开展全面的分析。需要满足模型自由变换、参数分析全面等要求。最后，进行仿真模型实验工作，即将创建的仿真模型输入搭载某一实验环境的计算机中，使仿真模型虚拟运行，由此得到产品仿真运行的结果[3]。开展仿真实验前，需要进行先期设计，并对实验方案进行预运行，根据仿真实验想要达到的实验结果确定具体的衡量指标和标准，对仿真实验结果进行合理的分析。为验证实验结果的可靠性，需要通过反向验证等方法进行检验。经过这一系列的应用流程，才能保证仿真技术被合理地应用于机械设计制造。
5.2仿真技术在机械设计制造中的具体应用
5.2.1仿真技术在机械产品结构设计中的应用根据机械产品结构设计的一般工作流程可知，机械产品结构由完成不同功能的多个结构协同组建而成。结构设计直接关系到机械设备运行的安全性、效率及其他重要性能，研发人员在利用仿真技术进行结构设计时，需要优化产品结构的模拟实验等工作，如通过高负荷环境下的功能性实验来测试产品结构的安全性、可靠性等性能，然后基于各项测试最终确定最优的产品结构模型。与此同时，研发人员需要借助仿真技术、三维设计软件及运动学理论，对产品结构设计模型进行多角度、多维度的展示、观测和测试，在保证产品结构的运动状态可靠性符合设计标准的基础上，对不同零部件进行干涉实验和细化分析，从而发现各零部件存在的金属疲劳等问题或技术瓶颈，然后进行参数、材料等方面的优化调整，以全方位提升机械设备结构设计的合理性[4]。三维设计软件在机械设计中已较为普遍，将运动仿真与三维设计进行更高程度的融合，能够使研发人员实时地观测机械结构在具体运动环境下的各项性能，有效提升结构设计质量，节约设计所需的时间和物料成本。例如，在一些机械设备的齿轮设计中，研发人员利用仿真技术能提升这些重要部件的质量和设计的合理性。齿轮是一些机械设备的关键部件，其性能直接影响整个机械产品的使用寿命与生产效率。应用仿真技术，能对齿轮结构设计及相应设计参数进行测试，判断齿轮设计能否满足产品的设计目标和相应的加工要求[5]。在具体应用中，基于仿真软件模拟齿轮在相应环境中的工作环境，以此检测齿轮结构设计、参数设计是否符合规范。若发现设计问题，还能进行相关参数的调试，最终完善齿轮设计。如利用仿真技术模拟和测试圆弧针齿的运行轨迹，测试齿轮是否能在相应环境下正常运行，并基于仿真技术深入完善各齿轮转动接触点的相关参数。5.2.2仿真技术在机械产品加工设计中的应用机械产品从设计到制造需历经多个步骤，许多步骤的流程较复杂，特别是在设计和生产大型、超大型机械设备时，其过程尤为复杂，而应用仿真技术能在一定程度上使这一过程更加便捷[6]。机械加工设计过程中应用仿真技术，能切实优化研发设备的各项性能和工作效率。例如，在数控加工工作中，需要编写相应的加工方案，而应用仿真技术能更便捷地完成加工方案的编写，调试机床运行程序，生成相应的二维、三维图形及加工数据，在机械设备生产中合理选择刀具等加工工具，利用合理的流程、准确的加工指令高效完成设备加工作业。此外，应用仿真技术还能有效减少人为操作、降低失误率。
6结束语
综上所述，仿真技术已在多领域得到应用，具有很强的技术优越性，推动其在机械设计制造中的应用，能够为机械制造领域带来新的活力和发展机会。因此，相关企业需要积极、合理地应用仿真技术，优化相关的设计、制造工作，提升机械产品的质量与研发效率。
参考文献
[1]张卫龙.仿真技术在机械设计制造过程中的应用[J].华东科技,2020(3):11-13.
[2]高源,闫韬,满成,等.计算机仿真设计在塑料制品开发中的应用研究进展[J].合成树脂及塑料,2019,36(2):99-102.
[3]周卉.计算机仿真软件在机械结构优化中的运用指导:评《UGNX机械结构设计仿真与优化》[J].机械设计,2020,37(12):159.
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仿真技术的应用范文6
关键词 三维动画；仿真；风洞试验
中图分类号 TP391 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2013）011-0139-01
1 三维动画及仿真技术的发展现状及发展趋势
随着计算机计算能力的提高，计算方法发生了巨大的变化。计算机软件将数学理论应用到工程实践上去，有效的提高了工程实践的效益。原来系统分析主要依靠的根轨迹和伯德图已经不常使用。2004年以来仿真和建立数学模型的技术被大量应用在研究生的研究工作中，替代了大量的实验，并大量的。仿真技术也大量的应用在航空产品的设计开发过程中。
随着计算机技术的发展，未来国内航空业对仿真技术的要求更高。仿真技术应用应当是主要的需求。建立飞机各系统各分系统的模型用机的设计开发和改进有很大的吸引力。而为建立模型使用的工具技术的进步，将是未来发展的主题。其中模型建立的方法也是研究的热点，因为现在模型的建立已经不是过去微分方程所能解决的了。模型的建立已经涉及到所有的数学方法、复杂系统的仿真。例如面向飞机外型飞机空气动力模型的建立；飞机尾旋模型；计算机上的数字风洞试验；各类场的模型。面向对象的飞机整体的模型将仿真的内容扩大到飞机的全寿命周期。虚拟产品的生产将成为产品设计的第一步，从产品的设计开始仿真就将对未来为航空工业提供有力的支持。模型的规范与标准化将使仿真模型作为航空产品设计开发和使用的重要的工具。使用分布式的仿真系统将是未来的主流，计算机的速度已经不是主要的问题。仿真支撑软件将由管理型向服务型转化，模型就向鱼入水一样在支撑软件的服务下运行。
2 国内外差距分析
我国和世界其他国家在仿真技术方面的差距主要有以下几个方面：
首先是模型基础方面：国外对于仿真技术都是建立在完善的实验数据基础之上的模型，模型是对客观事物充分的理解基础之上才可能进行给出的，以往历年来的大量实验数据在模型建立中起到了核心的作用，所以，模型是具备知识产权的重要组成部分，由于社会的发展，知识产权的越来越受到重视，因此模型所占的比例也逐渐提升。我国，对于实验基础相对较差，实验数据不充足，因此很多时候在没有实验数据的情况下经常用计算的来的数据代替，因而造成模型的准确性下降，效果比较差。
其次是软件基础方面：国外的软件都是比较成型的系统软件，模型的建立需要提高效率，最近几年面向方块图的模型建立软件以及面向传递函数的模型建立软件。可以快速的建立一般系统的模型并进行仿真。国内基本没有能力开发此类软件。大多数人只会使用部分软件。
最后国外通过技术创新建立大量的模型作为产品，逐步成为虚拟产业，获得巨大的经济利益。国内目前总是处于跟踪状态，没有将“制造”模型作为新兴的高技术产业来支持。
3 三维动画及仿真技术在飞机的研制生产及训练试飞中的应用
仿真技术主要可以用于：使用培训过程，如各类操作模拟器、飞行模拟器、软件使用培训教材；使用管理过程，如使用操作设备中的软件、计算机管理系统、航行调度系统软件等；使用维修过程，如远程维修，离线故障仿真，使用寿命延长与管理；服务过程，为下级用户提供各类虚拟服务。
3.1 在某型飞机研制中的利用
目前在所有的飞机研究中，都有工作方真实验设备支持。包括武器、综合导航显视系统、radar、航电、飞机操控系统、飞机动力。与方真理论研究不同的地方是，系统特性分析过程；操纵系统的稳定性、控制性分析与建模。巨系统组成接口分辨过程；在系统分辨过程中产生各种模拟信息。加工工艺过程研究；加工方真与研究、装配方真与研究。研究制造认证；虚构制造过程控制与认证、技术指标验证、研究效果验证。计算机辅助研究在产品的技术状态管理方面有效的提高了效率。虚拟样机为研究人员与工厂的工程技术人员提供一个相互沟通的前期平台，二者可以共同的对研究出的飞机进行探讨，研究人员可以在讨论的工程中，可以听取工程技术人员的合理化建议，发现研究中的漏洞并迅速的进行改正，实现真正意义上的研究与生产的并行，缩短飞机的研制周期，从而不断完善飞机的要求，研究出指标更先进的新一代飞机。这些方真系统有些是采用纯电脑方真，更多的是采用分实物方真。而且方真采用的实物或电脑模型是可以根据要求进行交换的。以往新机型的研究，工作人员都是在图上手工进行研制，研制灵活性小，既不直观，又费时费力，工作效率极低。工作人员采用电脑系统辅助研究与开发各系统与分系统，比较无计算机辅助研究，工作效率可以提高数倍以上。对于研究过程的系统特性分析过程，在系统没有制造出来之前，就希望对控制系统的稳定性、操纵性进行分析。以便得到更优良的研究，否则需要大量的替代研究与返工。计算机方真技术正在用于各类制造过程；电子线路CAD、机械CAD，可靠性、维修性、保障性建模与分析。生产制造阶段，在生产人员的技术培训过程；生产过程的管理；装配、部件检验过程；模拟标准样件；软件部件生产过程能够利用计算机方真技术提供高的制造效率，改进制造工艺。制造进度的管理、制造过程的显示、操作的界面。加工、成品检验过程；如产生检查需要的信息、检查环境、显示生产进度。模拟标准样件；对某些不易打开、解开的样件进行模拟。为了使客户了解成品，采用模拟技术介绍和展示装备是极其重要的，特别是展示。客户还可以利用方真技术检验装备使用过程和使用成果，尤其是一些不宜实际操作演示的样品。
3.2 在飞行训练中的应用
由于费用问题，节约成本提升训练效果考虑，我国训练模拟所用的设备也有很大程度的提升。绝大多数复杂的新装备都有使用训练模拟设备。在军队和地方各航空学校都建立了飞行模拟训练机构，配有各类教练飞机的训练模拟器。
