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切削加工仿真技術的另一發展動向是研究解析切削加工過程中的物理現象，如被加工材料因塑性變形而產生熱量，被切除材料不斷擦過刀具前刀面形成刀屑后被排出，以及由刀具切削刃切除不需要的材料而在工件上形成已加工面等，并將這一系列切削過程通過計算機模擬出來，目前能達到這種理想目標的產品還為數不多。Thirdwavesystems公司的“advantedge”是采用有限元法對切削加工進行特殊優化解析的軟件產品，與用于構造解析的有限元法程序包比較，其最大優點是用戶界面優良，機械加工的技術人員能方便地進行解析。美國scientificformingtechnologies公司的“deform”是鍛造等塑性變形加工用有限元法解析程序包，最近已被轉用于切削加工。
切削過程是切屑、被加工材料的彈性變形和塑性變形的變形過程，與沖壓、鍛造等塑性變形比較，變形速度（單位時間產生的變形量）非常大，由此產生的塑性變形能量和前刀面上由摩擦產生的能量將引起發熱，從而使溫度大幅度升高，刀尖在連續而狹小的范圍使被加工材料破壞、分離成切屑和已加工面等，這是切削過程的顯著特征。而這些現象彼此間存在復雜的相互影響。
如果用有限元解析方式，需輸入下列內容：被加工材料特性及摩擦狀態等物理特性；切削條件及刀具形狀等邊界條件。通過有限元解析剛性方程，可輸出切削力、剪切角、切削溫度等帶有切屑生成狀態特征的量化參數，在此過程中，無需建立數學模型或提出假設。根據有限元解析的結果，還易于將切屑生成過程、應力、變形等物理量實現可視化。
要獲得高精度解析結果，最為重要的輸入內容是反映被加工材料應力——變形關系的材料特性，而材料特性的獲取是極為費力的工作。今后，隨著計算機功率的增大，這種切削過程的物理仿真技術將會逐漸普及。能否迅速普及的關鍵在于能否及時向用戶提供所需的被加工材料的材料特性。
按需開發切削加工仿真技術軟件
目前，許多科技人員正在進行生產工程中最基礎的切削加工技術的研究，其中多數研究的目的是在弄清楚加工現象的同時，對加工過程進行預測。如果這些研究內容實現了系統的計算機軟件化，就意味著能形成一個切削仿真技術軟件。如東京農工大學機械學院的實驗室就正在進行幾種預測性的有關切削加工仿真技術軟件的研究。工藝流程和實用仿真采用了橫向和縱向相匹配的研究體系，橫向與產品設計到加工工序相對應；在縱向上越往上，實用性越好，往下則不僅是實用性，還包括加工現象的解析和實現可視化。
1．刀具信息數據庫和解析仿真技術并用的切削條件選擇系統
在實際的切削過程中，不應照搬工具廠提供的推薦切削條件，而應根據機床、工具系統、工件裝卡等具體情況，反復進行試切削來修正切削條件。同時還應將過去加工中積累的行之有效的參考數據輸入數據庫，在有效利用這些數據的同時，借助解析方法使切削條件達到最佳化；對于沒有參考數據的新的切削加工，則應開發與此相關的切削條件選擇系統。該系統中把振動、加工精度、刀具升溫、刀具壽命、殘余應力等設定為解析內容，在解析的基礎上，就能選擇出最佳的刀具和調整切削條件。
本系統的數據大致分為三個部分：刀具信息數據、工具系統組成、切削條件。在切削條件中可積累有效的切削加工技術參數。
本文擬用圖例表示平頭立銑刀加工的最佳銑削效率和最佳化側面的形狀誤差。根據數據庫選擇所需刀具和刀夾，預測由立銑刀和刀夾的彎曲度及卡頭和主軸錐度結合部分的旋轉變化所導致的加工誤差。切削力的預測采用刀尖處的切削力乘以比切削抗力的模式。這是一種最簡便的的方法，但卻得到了切削力波形與實測值一致的良好結果。計算出每一瞬間由切削力引起的刀具撓曲量，將其和形成已加工面的切削刃位置的位移相連就能得到已加工面的形狀。與大規模有限元法的計算比較，計算時間是非常少的，輸入刀具信息和切削條件信息，就能容易地仿真加工誤差。
盡管數據庫里已具有確實適應的切削加工條件，人們仍希望進一步減少加工誤差，提高加工效率。實例表明，用這種仿真和實現最佳化方式來修正切削條件是完全可能的。
2．立銑刀加工時的刀具溫度
近年來，高速銑削已很普遍，由經驗得知，它適用于小切深、大進給的銑削條件，而把握最佳條件卻相當困難。銑削加工與車削加工不同，前者屬于斷續切削，在加工過程中，刀具升溫和冷卻高速地反復進行。由于熱傳導給刀具－切屑接觸部分是斷續進行的，必須根據這一特征來解析刀具溫度的變化。熱傳導量對預測精度影響很大，但不需要對切屑生成狀態的變形和熱解析相聯系進行大規模計算，因此可快速獲得解析結果。切削速度、切深、進給的組合將影響最高溫度，當加工效率一定時，提高進給速度，刀具溫度就會降低，溫度降低往往會使進給速度的提高達到極限，而提高進給速度，加工表面就會變得粗糙。因此，如果能很好地平衡粗糙度和溫度的關系，就能夠選擇到兩者相互平衡的切削條件。
3．用有限元法進行切削過程的物理仿真
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一、虛擬仿真實訓系統的三維建模技術及軟件研究
虛擬仿真系統的功能主要體現在它可以讓使用者借助于專用的視、聽、觸覺等具有感知功能的設備，進入仿真系統制造的虛擬空間，并且還能夠與虛擬環境中的人和物體進行實時交互，從而感知和操作虛擬環境中的各種對象，最終達到身臨其境的效果。它的組成主要是把計算機作為主要的部分，其次綜合利用三維圖形、多媒體、仿真等技術構建起一個逼真的虛擬系統。從它的組成部分和應用程序來看，虛擬仿真實訓系統對三維圖形的利用還是十分頻繁的，因此我們應當對其進行重點研究。虛擬仿真實訓系統在工業機器人上的應用設計主要是利用三維建模軟件，通過虛擬現實標準語言建立虛擬環境中的實體模型表現出來，最后通過描述它們之間的結構關系，快速、真實地顯示三維虛擬工業機器人，并為工業機器人控制系統提供一個研究觀察平臺。本段主要通過對虛擬仿真實訓系統的三維建模技術及軟件研究，來發現虛擬仿真技術的優點和研究其未來的發展方向。
Maya軟件是美國Autodesk公司出品的世界頂級的三維動畫軟件，通過對Maya軟件的運用，能夠使虛擬仿真實訓系統在一定程度上提高制作三維動畫的效率和品質，調節出仿真的角色動畫，使其得出更加真實的效果。這是因為Maya軟件不僅僅包括一般三維和視覺效果制作的功能，而且還能夠和世界上最先進的建模、數字化布料模擬、毛發渲染、運動匹配技術相結合，使得虛擬仿真實訓系統所創造出的畫面更加真實有立體感。
二、虛擬仿真技術在各領域內的作用
隨著科技的發展，虛擬仿真技術在一些高科技等高端領域的地位越來越凸顯出來，地位與作用也逐漸提升。尤其是在移動互聯網的應用與開發、手機游戲設計及其所用到的一些主流引擎甚至高端引擎方面的價值更為突出。
Maya軟件是虛擬仿真技術的一種，它應用的對象是專業的影視廣告，角色動畫，電影特技等。它能夠在工作的過程中展現的比較靈活，易學易用，制作出動畫的效率非常高，渲染出畫面的真實效果比較強，它對畫面中角色動作的捕捉尤為清晰，與畫面角色的綁定的聯系性也十分緊密，是虛擬仿真實訓系統中一個比較不錯的系統軟件。MAX軟件它最開始的應用是在電腦游戲中的動畫制作，后來又進一步的開始參與影視片的特效制作，MAX軟件還被廣泛地應用于廣告、影視、工業設計、建筑設計、多媒體制作、游戲、輔助教學以及工程可視化等領域，也就是虛擬仿真實訓系統當中。它強大的立體三維功能被新媒體、影視動畫、游戲動畫等領域廣泛運用。
三、虛擬仿真技術為機器智能實驗課帶來的好處
虛擬仿真技術的應用為現代化的社會帶來了許多的方便，讓機器實驗課、項目實訓的智能科學與技術專業實驗教學越來越豐富化。虛擬仿真技術的應用可以有效地提高教學的質量和效率。通過對虛擬仿真技術的應用，使得上級和下級、老師和學生的客戶信息以及實訓項目、實訓指導、模擬操作、技能測評等等的信息存儲在管理信息庫中，與此同時，上級和下級或是老師和學生之間就可以通過客戶機對下級或者學生之間的實訓進行遠程的指導與管理。
隨著時代的發展，科技的進步，虛擬仿真技術在在現代職業技能教學中的作用也越來越明顯。虛擬仿真技術的不斷完善和發展，將為機器智能實驗課等實訓課程帶來更多的方便和益處。由于它能夠為人們提供一種高級的人機接口，具備交互性、想象性、沉浸性等特點，所以它主要的應用領域在政府、企業、學校等這些需要實訓學習環境的地方。
四、虛擬仿真實訓系統的應用領域和發展趨勢
作為一項新興的科學技術，虛擬仿真技術還處在一個不斷探索前進與不斷完善的階段當中，其發展趨勢呈一個不斷上升的大幅增長的趨勢。從目前來看，雖然目前政府、教育部門、學校、教師都已經認識到了虛擬仿真技術對于職業教育實踐性教學環節的重要作用和發展前景，但在實際中，依然存在著許多問題亟待解決，因此虛擬仿真技術正在與教育、培訓等領域不斷地相適應和匹配。
其次，雖然目前政府、教育部門、學校、教師都已經認識到了虛擬仿真技術對于職業教育實踐性教學環節的重要作用和發展前景，但在實際中，依然存在著許多問題亟待解決。雖然目前政府、教育部門、學校、教師都認識到了虛擬仿真技術對于職業教育實踐性教學環節的重要作用和發展前景，但在實際中，依然存在著許多問題亟待解決。例如：虛擬仿真技術對計算機及相關硬件的要求比較高，但是這些方面的發展不能夠滿足人們對虛擬仿真技術的需要，虛擬仿真軟件數據是一個龐大的數據庫，三維立體仿真軟件的應用對顯卡和顯示器等也有很高的要求，也就是說，虛擬仿真系統對硬件的要求較高。因此需要對計算機及相關硬件的發展有一個更高的要求。最后，教學類虛擬仿真軟件的質量還有待提高、對虛擬仿真技術的研發標準也不統一和對虛擬仿真技術應用不夠廣泛等等，這些都是需要發展改善的地方，也是未來虛擬仿真技術發展的一個大的趨勢。
五、虛擬仿真實訓系統的價值和市場經濟效益
虛擬仿真實訓系統作為一個高端的科技系統，對政府、企業、學校等的發展，起到了至關重要的作用，并為其創造了更大的價值。同時虛擬仿真技術的不斷發展，也在打開了市場，擴大了市場份額的同時為市場創造了更多的經濟利益。
在市場經濟為主導的今天，虛擬仿真實訓系統也為市場經濟的發展做了一定的貢獻，為市場經濟的發展添磚加瓦，在自己發展得同時也促進了市場經濟的發展。因此，我們應當不斷地發展虛擬仿真實訓系統，使其深入到更多的地方，讓更多的地方和人們體會到虛擬仿真實訓系統為人們帶來的價值。
總結
虛擬仿真實訓系統的日漸完善，使得人們的生活也不斷的豐富活躍起來，政府、企業、學校等地方對其的應用，也促進了虛擬仿真實訓系統的發展。本論文通過闡論虛擬仿真實訓系統的虛擬仿真機器人機械臂模型用到的三維建模技術及軟件（如Maya、Max等）、原理以及虛擬仿真技術的應用領域和發展趨勢的研究，探討了虛擬仿真實訓系統的價值和市場經濟價值，同時也為虛擬仿真實訓系統的發展奠定了理論基礎。
參考文獻：
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1 對系統仿真類型進行概述
顧名思義，“仿真”就是對現實世界的物體進行模擬的一種狀態，使其達到逼真的情形。在工程技術領域，經常采用系統仿真技術來研究相關事物，如通過系統模型的相關實驗來研究設計或者存在的某個系統。表1為系統仿真分類表。
2 對計算機仿真技術在制造業中的應用以及發展現狀進行概述
由于我國是一個制造業大國，并且制造業在我國的國民經濟收入中也占很大的比例，因此，國家及企業都非常重視我國制造業技術的發展。隨著我國科學技術及制造業的進步，使得CIMS、NC、FMS、CAPP、MRP等都得到了快速發展。而系統仿真技術作為工程領域里面的一個重要手段，其被大量應用到我國制造業進行研究及實踐，從而產生出一些先進制造技術。
對于系統仿真技術而言，如果從本質上面來講，其就是通過建立仿真模型，然后再對仿真模型不斷進行實踐模擬的一種先進技術。它的實現過程主要是由仿真語言、計算機高級語言、以及計算機仿真軟件來實現，具體情況如上圖2-1所示。可以很明@的看出，對于一個典型的仿真軟件來講，它主要包括程序包、仿真語言、仿真環境三種不同的形式，它的覆蓋功能也不是完全相同的，并且，從下到上是大致的反映了計算機仿真軟件的一個發展情況。隨著相關技術的發展，直到上個世紀80年代后期，出現了一體化的仿真環境。隨著我國計算機技術的進一步發展，開始出現了面向對象的并發執行機制，這樣，就非常容易的實現在數據庫管理的基礎之上來對實驗及模型數據、以及實驗仿真的結果等進行統一的管理，與此同時，人工智能等相關的先進技術也開始應用到仿真建模、運行以及對仿真的結果進行分析之中。另外，廣義的制造系統的相關仿真器也開始大量出現，在某種程度上面很好的實現了對制造系統進行的非語言建模、以及模型數據驅動等相關的重要功能。比較典型的一體化仿真軟件有TESS等，廣義的仿真器有FATOR等。
3 計算機仿真研究的熱點以及對我國制造業的相關影響
自從上世紀末以來，隨著我國制造業的競爭不斷加劇，產品生產周期不斷縮短，這樣就導致系統仿真技術不斷向橫向的方向發展，在制造業里面比較典型的就是“虛擬制造技術”的發展。根據虛擬制造的概念可以得知，需要先采取計算機來模擬整個產品的設計及制造過程，這樣便于發現各種問題，并且在產品制造之前就把問題解決掉，從而提高生產效率及產品質量。
隨著制造業的發展，仿真技術在我國制造行業里面的又一個重要研究熱點誕生，即虛擬產品的開發（VPD），它最早是來源于并行工程的思想。并行工程技術（CE）在對產品進行開發之前就對產品的整個生命周期進行全面的考慮，這樣，對解決相關產品的設計以及開發之間的矛盾是非常有益的。而虛擬產品開發是在并行工程的指導下，把大規模的產品數據管理系統以及CAD等產品設計系統等進行綜合起來，從而進一步的形成虛擬產品的開發環境，這樣就可以在該環境下進行產品的策劃、設計等，以及預測產品在真實環境下的相關特征、功能及性能等，這樣在進行實際設計、生產的過程中，可以減少反復或者變更等的次數。VPD技術能夠深入到各種復雜產品的制造之中，從而為企業產生巨大的經濟效益。
隨著計算機技術的高度快速發展，對仿真技術的相關應用已由單一的形式向復雜性的方向進行發展。由于現代制造企業面向全國甚至全世界，因此，它的仿真對象也是分布在不同的時空，在這樣的背景下就產生了分布交互化仿真技術（DIS）。對于這種仿真系統來講，它所包括的內容有：構造實體、實體-虛體、真實方面的實體等，并且，這些實體是可以基于不同時期的相關技術、不同產品的相互組成、不同的系統方面的目的、以及不同生產廠家的相關技術等，對于這樣的復雜情況是允許他們進行交換操作的。分布交互化仿真技術（DIS）通過采用計算機網絡將分布在不同地點的仿真設備進行連接起來，這樣便可以通過實體之間的數據方面的交換構成時空到合成仿真環境的一種比較先進的仿真技術。
如今，在我國制造業中已經產生了虛擬企業或者類似于DIS的虛擬研究開發中心等。就目前來講，比較出名的就是香港城市大學與香港生產力方面的促進局共同構建的快速科技中心，它就是虛擬研究開發中心。由于當今社會是動態快速發展變化的，人們的需求更多轉向個性化、多樣化等方向，因此，對于制造企業來講，它們就要抓住市場的需求，然后采取方式（如柔性生產制造）來快速響應市場需求，這樣才能夠為企業獲取更多的市場利潤，但是，通常情況之下，由于企業在短期內存在相關資源欠缺等方面的局限性，在這樣的背景下，企業要想獲得市場機會，它們就有可能通過互聯網來臨時連接成一種動態方面的聯盟-也就是所謂的虛擬企業。
4 結束語
隨著我國社會的不斷發展，導致計算機仿真技術的發展也日新月異。在制造業中，對于整個產品的生命周期來講，仿真技術都表現出其強大的發展潛力。在當今制造業競爭激烈的社會，計算機仿真技術在制造領域的應用及發展在不斷的擴展，其功能也更多的面向可視化、智能化生產、綠色制造等方面不斷發展。
參考文獻
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自 20世紀 9O年代以來,以計算機仿真技術 、多媒體技術和虛擬現實技術為特征的“虛擬仿真實驗室”開始在世界各地出現,并逐步滲透到教學領域。作為一種新型的實驗教學手段,虛擬仿真教學對傳統的教學手段產生了強烈沖擊,并引發了教學領域一系列深刻的變化。種種跡象表明,虛擬仿真教學將是今后實驗教學改革的一個重要發展方向。本文結合多年來在航空電子裝備教學中應用虛擬仿真技術的經驗,探索在航空電子裝備教學軟件中應用虛擬仿真技術的方法和心得。
2.虛擬仿真技術簡介
虛擬仿真技術是對虛擬現實技術和系統仿真技術的合稱。
2.1虛擬現實技術
虛擬現實技術就是利用三維建模技術,構建一個和現實世界的物體和環境相同或相似的虛擬三維場景,并能響應用戶的輸進,根據用戶的不同動作做出相應的反應。虛擬現實的關鍵技術主要有動態環境建模技術、實時三維圖形 天生技術、立體顯示和傳感器技術等。虛擬現實技術主要側重于對真實物體物理特征的仿真,也稱為視景仿真,它主要用于產品設計和展示、貿易廣告、游戲設計等。
在航空電子裝備教學中,大量用 到對裝備的外觀 、結構 、組成 、連接 、機安裝位置的展示 ,傳統教學大都采用實物展示 的方法 。近年來隨著大量航空電子裝備 的更新換代,因受經 費、場地及使用壽命等因素的限制 ,傳統教學方法 已遠遠不能滿足要求 ,而采 用虛擬現實技術的展示方法則 以其廉價 、無場地限制和效果 良好得以廣泛應用。
目前有大量成熟的軟件平臺可以進行視景仿 真的開發,主流平臺Creator Vega Vega Prime VTree OPENGVS QUEST3D VRTOLLS EON、WEB3D、JAVA3D、GLStudio等。其中,MULTIGEN公司的虛擬現實數據庫 OPENFLIGHT已經成為 了產業標準 ,在軍事 、航空航天等領域應用都 比較成熟 。在航空 電子裝備虛擬仿真軟件的開發中我們采用r Vega Prime、GLStudio和 EON作為視景仿 真開發的技術平臺 ,解決物理模型的創建、場景顯示等新題目。該平臺可以達到照片級 的視景仿真效果 .同時采用嵌進 OPENGL技術來解決物理模型 的交互新題目。
2.2系統仿真技術
系統仿真技術是伴隨著計算機技術的發展而逐步形成的一門新興學科 .它通過建立實際系統 的數學模 型 ,利用計算機運算來達到對被仿真系統的分析、探究、設計等目的。系統仿真技術主要側重于對真實系統的內在機理、運動方式 的仿真,也稱為行為仿真。系統仿真技術最初主要用于航空、航天、原子反應堆等價格昂貴、周期長、危險性大實際系統試驗難以實現等少數領域,后來逐步發展到電力、石油、化工、冶金、機械等一些主要產業部分,并進一步擴大到社會系統、經濟系統、交通運輸系統、生態系統等一些非工程系統領域。 在航空電子裝備教學中,對裝備工作原理的講解既是重點也是難點。傳統教學方法主要通過教員的講述,配合一些靜態的圖形幫助學員理解 .教學效果主要依靠于教員的授課水平和技巧 。近年來.我們嘗試將系統仿 真技術應用到航空電子裝備教學中,根據被仿真裝備的工作原理,建立系統的數學模型,并根據裝備的不同工作狀態,對模型進行動態運行.結合虛擬現實技術實現的逼真場景.較好地模擬實際裝備的工作情況。利用該技術開發、研制的教學軟件不但可供教員教學使用.也可供學員自學,并達到了較好的教學效果。
目前,有很多成熟的系統仿真開發平臺軟件.如 Simulink、SystemView等,這些軟件以其功能強大和使用方便、易用性受到廣大用戶歡迎.但價格較為昂貴,且大多未提供對外的仿真數據接口.仿真系統應用的靈活性、擴展性和可變性受到很多限制。當然也可自行開發適用 的仿真開發平臺軟件。在航空電子裝備虛擬仿真軟件的開發中我們采用的是自行開發的系統仿真平臺軟件。
3.虛擬仿真技術在航空電子裝備教學中的應用方法和步驟
3.1建立仿真模型
這里所說的仿真模型既包括反映航空電子裝備外觀、結構的三維物理模型 ,也包括揭示其內在工作機理及行為的數 學模 型。對三維物理模型的建立,主要依據裝備本身的物理狀態,其原則就是在盡量減小面數的同時進步逼真度。對系統數學模型的建立,則需要視系統的復雜程度進行取舍和優化,本著夠用為度的原則 ,以盡量減小運算量。建立數學模型時 ,還應考慮到系統運行時的參數調整。
3.2創建仿真裝備的虛擬場景并驅動
對于虛擬場景的驅動,根據使用方式的不同采用了不同的方式假如進行的僅是裝備外觀、結構的展示,可使用EON進行動作的編輯和驅動;假如需要對裝備進行虛擬操縱仿真,則使用 GLStudio軟件先進行操縱面板、虛擬儀表的編輯和制作,然后再利用 Vega Prime驅動以實現更復雜的交互操縱。
3.3系統集成
系統集成就是將上述做好的模型、場景按照教學軟件所需的形式將其有機的整合在一起,使之成為_個完整的 、規范的教學軟件。系統集成可以使用目前常用的軟件開發平臺如 VB、vc++等。由于上述虛擬現實驅動軟件如 EON、GLStudio及Vega Prime等均以ActiveX控件方式提供 了可用 于常用 軟件開發平臺的運行插件,因此,系統集成變得十分方便。編寫程序時,只需考慮軟件功能的布置,注重程序間的兼容性即可。
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(1)計算流體力學、結構力學、材料力學、仿生力學、爆破力學等新進展;(2)新材料與新工藝、生物材料、微納米、復合材料的CAE應用技術;(3)高性能計算與CAE;(4)智能化CAD/CAE集成;(5)多學科、多尺度CAE仿真技術;(6)可靠性分析與CAE工程穩健設計;(7)非線性有限元進展及應用;(8)有限元網格自動生成技術.
1.2CAE專項技術應用探討
(1)產品結構強度分析、疲勞壽命分析、振動及噪聲仿真分析、碰撞仿真;(2)機構動力學、多體動力學與控制仿真技術;(3)跌落以及沖擊、多物理場耦合分析;(4)結構輕量化設計與拓撲優化技術;(5)先進材料/結構一體化設計技術.
1.3CAE的平臺技術與應用
(1)虛擬產品開發平臺;(2)分布式仿真平臺技術與協同仿真;(3)產品研發仿真流程和數據管理平臺建設;(4)企業級仿真和多學科聯合仿真.
1.4CAE技術的行業應用與解決方案
(1)CAE在航空、航天、兵器、船舶工業中的應用;(2)CAE在海洋工程、核工業及特種行業的應用;(3)CAE在汽車制造、鐵道機車行業中的應用;(4)CAE在裝備制造及通用機械工業中的應用;(5)CAE在電子、材料、土木工程、生物科技中的應用;(6)CAE技術在國家重大工程與裝備中的應用.
1.5CAE技術的人才培養
(1)社會對仿真分析工程師的需求及要求;(2)高校CAE課程的設置及人才培養模式;(3)社會科技中介及培訓機構的CAE人才培訓項目開發.
2征文要求
(1)圍繞主題內容、充實、數據準確、文字通順,字數在5000字以內,未在正式刊物發表;(2) 會議收錄論文,不收取任何費用,僅供業內人士交流參考;(3)文章的格式編寫要求請訪問.cn或;(4)論文結束頁后另附論文全部作者詳細信息,包括作者職稱、學歷、職務及主要專業方向,聯系方式,并標明按上述5個專題論文應屬的類別;(5)論文請務必在7月10日之前發送到()郵箱里.
3論文評審
組委會將組織專家組對征集的論文進行嚴格評審,根據評審結果向論文作者發出錄取通知和參會通知,并選出優秀論文頒發獲獎證書和獎品,優秀論文將推薦給專業刊物正式發表.
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一、引言
三維游戲由于引擎技術在建模技術、物理引擎技術、復雜環境的高質量實時渲染技術、動畫技術、人工智能技術、對象的行為控制技術等各方面不斷的完善和強大，已經極大地引起了人們的關注和重視。游戲引擎不再僅用于游戲娛樂產業的開發，更多的滲透到了教育軟件開發、虛擬現實應用、動畫影視（特技）制作、軍事訓練、實時模擬等人類生活的各個領域。極大地改變了人們的生活方式和思維方式。
游戲引擎技術尤其物理引擎技術不斷的研究發展，讓我們意識到仿真虛擬機械動力的可能性。利用游戲引擎虛擬機械運動，將為開發教育游戲中的虛擬物理實驗、網上數字科技館、娛樂型游戲中的機械道具和多樣化游戲任務等具有重要的應用價值和研究意義。
傳統的機械動力仿真技術和虛擬現實技術雖然在一定程度上也能虛擬機械的運動，但是由于那些技術不可避免的弊端對機械動力仿真技術應用在其他領域形成了瓶頸。傳統的機械工業仿真技術缺乏交互性，設計復雜，表現單調。隨著多媒體技術、計算機動畫技術、虛擬現實技術、網絡技術等技術的滲入，以VRML（Virtual Reality Modeling Language虛擬現實造型語言）或Cult3D為代表的技術給機械仿真領域帶來了交互性，但是由于傳統的虛擬現實技術固有的特性，如運動行為的硬編碼、交互性差、畫面不流暢、系統實現復雜等，使得基于游戲引擎技術虛擬機械動力的技術具有很大的優勢和更大的發展前景。
本論文研究的技術充分利用了游戲平臺的優勢，它不僅具有傳統虛擬現實系統所有的優點，而且具有3D游戲般的交互性和逼真的動力學模擬。從開發角度而言，游戲引擎的實時渲染能力、快速的計算能力、組件化、可重用性以及面向對象的編程方式等，都使得應用游戲引擎成為一種非常便捷和有效的仿真技術手段。本文描述了利用游戲引擎模擬簡單的機械動力實例的核心技術。
二、機械動力仿真技術研究背景
概念設計是機械設計過程中的最初階段，主要目的是獲得產品的本質形狀。[3]機械仿真技術的發展為機械工業概念設計注入了新的活力。計算機運算處理能力的提高為機械系統的仿真提供了更好的基礎。
我國機械系統傳統的計算機輔助工具多數是AutoCAD， Pro/E， Solid Works， Solid Edge， 3D MAX等2D和3D軟件，此類建模軟件含有大量的圖形文件，容量較大，不利于網上傳輸和遠程控制。同時這種方式建立的三維模型是靜態的，動畫是設計者事先設計好的一副副二維動畫，用戶只是被動的接受，而不能按照自己的意愿進行實時交互式仿真。
虛擬現實技術作為一種更為人性化的交互技術，近幾年來逐漸滲透到各個應用領域。虛擬現實技術的沉浸特征、交互特征和構想特征，剛好彌補了上述傳統方法的不足。因此，運用虛擬現實的方法實現機械設計系統成為必然。傳統的機械仿真都是代碼編寫控制的運動效果，沒有實現通過物體間力的作用而讓物體產生運動，所以不免比較生硬，不能具有可復用性和柔性。
綜上可知，機械工業虛擬仿真技術由于其復雜性、綜合性決定了開發的困難，因此勢必需要一些工具來輔助開發，游戲引擎由于其本身的特點，成為開發機械工業虛擬系統的有力工具。
三、游戲引擎技術
1.三維游戲引擎
一般而言，三維游戲引擎包括：引擎內核、三維圖形引擎、物理引擎、人工智能系統、3D模型和圖像庫、網絡引擎、輸入系統。三維游戲引擎中各子系統關系可由（圖1）表示。
2.游戲引擎技術的優勢
（1）利用游戲引擎可以簡化系統制作的復雜度，縮短開發時間，降低制作成本。
（2）游戲引擎中強大的物理引擎為該機械動力仿真系統提供了保障，這也是不同于其他虛擬現實技術的閃光點。
（3）該游戲引擎能快速嵌入到網頁中運行，因此，極大的活躍了網頁式三維虛擬現實技術，因為傳統的三維網頁虛擬技術在WEB中運行效果不是很好，運行緩慢，效果單調，交互性差，游戲引擎技術的支持在一定程度上可彌補這些不足。
（4）游戲引擎的最大特點是可以實時渲染，這樣使得開發者可以及時瀏覽和調整系統。Unity3D游戲引擎甚至可以支持在程序運行時改動場景中物體的屬性。這樣的實時性改變，使得開發者能迅速獲得最佳的設置效果值。
（5）基于游戲引擎技術開發的機械動力仿真系統，具有游戲般的交互能力，活躍了機械展示的表達方式。
（6）在游戲引擎平臺上的二次編程代碼被稱為“腳本”，大多數腳本語言都是面向對象的編程特點，具有封裝、多態、可復用性等特性。簡單易學，使虛擬系統設計者易于開發應用。
四、主要結論
3D游戲引擎技術最大的特點就是它把一個程序中可以重復利用的部分，以精巧的模塊組織起來，將其規格化、最佳化，以利于程序重用技術。利用引擎不僅可以開發出“景物真實、動作真實、感覺真實”的三維系統，更重要的是利用它我們可以節省大量的人員和資金，簡化系統制作的復雜度，縮短開發時間，降低制作成本，并且游戲引擎普遍具有的FPS（First Person Shooting第一人稱射擊游戲）特性，這一特點可以巧妙的應用于交互設計中。游戲引擎的實時渲染、動態編譯和可視化編輯功能有效解決了傳統的虛擬現實技術中存在的渲染耗費時間和硬件成本的問題。
3D游戲引擎最吸引人的是它的強大的PhysX物理引擎和真實的圖形渲染引擎。強大的功能會提升研究的成功性。從開發方面考慮，該引擎的腳本語言近似c#或javascript，使得開發輕車熟路，而且腳本是動態編譯的，運行速度和匯編接近，不會因為腳本的問題而影響系統的執行效率。從方面考慮，該引擎支持跨平臺，而且用該引擎開發的作品可以通過網頁直接運行，是3D虛擬現實作品輕松實現網頁漫游的良好解決方案。
參考文獻
[1] 楊紅娟，周以齊，石柏成，陳成軍.機械系統虛擬現實建模方法的研究.中國圖像圖形學會.642～646.
[2] 劉強，劉春全.機械動力仿真軟件在抽油機運動學上的應用.裝備制造技術，2008年，第12期.49～51.
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引言
近年來，隨著中國經濟的發展，模具行業也得到了空前的發展。由于模具行業的發展，模具制造的人才急劇增加，各技工院校也紛紛開辦了自己的模具專業，開始大量招收模具制造專業的學員。但是由于模具制造是一個復雜的過程，需要使用到的設備也相對較多，常常出現設備不夠用，再加上技工類院校的學生的在能力相對較差，如何進行安全有效、低成本、高效率的有效教學，培養出合格且適應能力強的學生，擺在了各個技工類院校模具教學部門的面前。
線切割是模具制造教學中常用的特種加工設備，在技校的模具專業教學中存在一定的局限和難度。線切割虛擬實驗室有助于提高學習的效率和節約成本，同時在安全操作和教學考核上體現出了較多的優勢，突破傳統的教學方法，具有一定的可靠性。線切割虛擬實驗室的開發主要包括兩個方面：一是模型的制作設計；一是虛擬平臺的程序編寫。
一、線切割虛擬實訓室的構建
虛擬仿真技術的應用主要是可以構建虛擬實訓室，通過計算機虛擬網絡達到培訓的目的。線切割虛擬實訓室主要包括虛擬的實訓室場景，虛擬的機床設備，虛擬的仿真演示，聯網仿真考核等部分構成。構建虛擬實訓室的一般步驟為：
1、虛擬場景設計
一個逼真的虛擬現實效果是由逼真的場景、加上各種聲光等元素構成。建立一個逼真的虛擬現實環境需要進行全面的設計，讓該場景無限接近于現實事物。實訓室的虛擬環境設計方法是先進行場景草圖的繪制，再提出場景設計的方案。線切割實訓室的布局主要是考慮到操作的合理性，方便性，布局方案設計如下：
2、虛擬機床設備建模
根據前面我們場景設計，第二階段要進行虛擬機床設備的建模。建模要完全參考市場現有的各種主流產品進行建模，以體現產品的多樣性和真實性。本次我們建模基于UG軟件進行設備的建模。通過各零件的建模，然后通過裝配，最終完成場景中的各個機床設備的模型創建，效果如下圖：
3、虛擬仿真演示設計
針對線切割機床設備的建模完成后，就需要對我們平常教學中用到的機床機床動作進行設計，使得在計算機上操行時能夠獲得和現實教學中一樣的機械動作和反饋動作。考慮到教學中的任務實施內容，設計仿真演示的動作有（表1）：
4、考核設計
除了要能夠進行操作，還要有考核系統與之配套，以保證虛擬仿真訓練的效果得到鞏固。考核的設計可以分為：課堂考核、月末考核及期末考核三部分。考核的內容上不易設置過多，以避免考核者產生煩躁心理，減弱考核的效果。
二、虛擬程序平臺的編寫
一個完整的虛擬實訓室，除了有逼真的三維模型，還需要具備強大的操作性。這里采用VIRTOOLS虛擬現實軟件對實訓室虛擬模型進行編程，可使該場景獲得模擬真實操作的功能。
VIRTOOLS虛擬現實軟件使用的模型格式為.CMO。因此經過UG軟件設計好的模型要經過轉換才能夠使用。這里我們經常將UG建好的模型到處為IGES格式，并導入到3DMAX軟件中，通過安裝在3DMAX軟件上的VIRTOOLS轉換軟件，最終將模型的格式轉化為.CMO格式。
通過VIRTOOLS 軟件進行角色、動作等的設置，完成虛擬仿真軟件的設計，最后進行適當的美化，打包成最后的成品，如圖3所示。
三、總結
虛擬仿真技術應用于模具教學具有可探討性，通過借助虛擬仿真技術，同時結合常規的現場實踐加工教學，能夠更好地取得操作的實效性。在節約資本、提高培訓教學效果上有很大的提高，開發出虛擬線切割實訓室是一個值得嘗試的解決辦法。UG是出色的參數化設計軟件，VIRTOOLS則是一款相對簡單的虛擬現實軟件，通過UG建模與VIRTOOLS編寫虛擬仿真程序將是一個新的創新。開發出線切割虛擬實訓室，通過計算機聯網教學，能夠有效解決機床設備欠缺、操作安全、節約材料的實際問題，是常規實訓教學的一個有效補充。
參考文獻
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1 模擬訓練的主要手段由實物模擬向計算機模擬仿真系統轉變
1．1 當前實物模擬訓練存在的局限
培養裝甲裝備維修技術人才 ，加強動手能力的訓練是一個重要方面，但采用什么樣的訓練手段 ，對提高訓練質量至關重要。目前的模擬訓練，主要是通過模擬真實的裝甲裝備各組成系統如底盤、火控系統、通信系統等來培養學員的作業和維修操作技能，技術上師徒相傳，受場地、師資、實車、實物等條件的制約，訓練周期長，教學難度大。裝甲裝備作業和維修訓練是一種師生雙向溝通的教學過程，無論教與學哪方面存在問題，其教學效果都要受一定影響。因此，以實物模擬為主要手段的模擬訓練，有很大的局限性。
1．2 計算機模擬仿真系統的優勢
隨著多媒體技術的發展，計算機模擬仿真技術日益成熟，計算機模擬仿真系統中的裝甲車輛和零配件，采用三維動畫制作，圖像的仿真程度和實物實景相差無幾，它可以通過視覺、聽覺、觸覺等多種方式對學員的感官進行綜合刺激，其效果是單靠實車、實物訓練所無法比擬的。學員可以通過鍵盤、鼠標或操作桿，在計算機操作平臺上進行拆裝練習、維護保養 、排除故障，利用模擬操作臺，在模擬戰爭環境中進行作業、搶修。模擬仿真系統還可以實現信息共享、人機交互和及時反饋，根據學員的具體情況，自行安排難度適中的訓練內容 ，實現因材施教。計算機模擬仿真系統與真實裝甲裝備相比具有體積小、造價低、功能全等特點，硬件一次性投資以后，軟件更新換代快，便于很快普及。因此，裝甲裝備維修訓練由實物模擬向計算機模擬仿真系統轉變是一種必然趨勢。
2 模擬訓練的時空由同地向異地網絡化發展
過去的實物模擬訓練局限在二間教室、一個車間或一個車場，參加學習的人數受到場地、師資、設備等條件的限制，教學效果很難保證。隨著計算機及通信技術的發展，計算機網絡技術的普及，模擬仿真訓練將會開辟出一片新天地 ，可實現校內聯網、院校和部隊聯網。
2．1 校內聯網
學員在不同的教室，可以同時運用模擬仿真系統進行操作訓練，打破 了場地設備等因素的限制，同時展開相同科 目的多個專業的教學。校內不同地點的模擬器(如多種車型的武器系統、火控系統、底盤、通信系統)互聯 ，學員還可以按照戰術想定進行編組作業。
2．2 院校和部隊聯網
院校的模擬仿真系統還可以同全軍各訓練機構的訓練模擬仿真系統異地互聯，實現遠程技術教育、數據共享，為裝甲裝備維修專業的函授教育提供了強有力的技術支持。
3 模擬訓練的主要形式由實物模擬向虛擬現實技術轉變
近幾年來 ，虛擬現實技術成為一項十分熱門的技術，越來越多的人員投身到這個研究領域，致力于虛擬現實技術研究、開發及應用推廣。虛假現實技術、理論分析和科學實驗已成為人類探索客觀世界規律的三大手段。虛擬現實技術帶來的變化從以前的“以計算機為中心”變為“人是信息技術的主體”：由過去人機之間枯燥、被動的方式變成了人通過手和聲音等自然的交互方式與機器交流，人機融為一體。據權威人士斷言，虛擬現實技術將是 21世紀信息技術的代表 ，由此可見其重要性。目前，一些發達國家已開始將其應用于軍事訓練模擬。利用虛擬現實技術進行裝甲裝備維修技術訓練，受訓者不是被動地觀察計算機中的模擬圖像，而是居于一個虛擬的十分逼真的三維世界，在視覺、聲覺、觸覺等感覺的作用下，尤如身臨其境的全身心地投入到“真實”的訓練中。又因虛擬現實技術與真實的技術訓練相比，沒有多大差別，同時還具有交互性、可重復性和訓練超前陛等特點，從而使教學效果更好。在未來的十幾年內，類似的模擬訓練系統，必將大批量生產和廣泛普及。
信息技術和計算機的突飛猛進，必將帶來訓練觀念、訓練方式、訓練手段的變革。運用計算機模擬仿真系統進行裝甲裝備的作業和維修訓練，雖不能完全取代真車實件，但這種方式，有利于提高訓練質量和效率，具有無限廣闊的發展前景。
篇9
一、虛擬現實技術的概述
虛擬現實（VirtualReality，簡稱VR技術），又稱靈境技術，是以浸沒感、交互性和感知性為基本特征的計算機高級人機界面[1]。虛擬現實系統的核心設備仍然是計算機，即通過計算機圖形構成的三維數字模型，以仿真的方式給用戶創造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維虛擬世界，并通過頭盔顯示器(HMD)、數據手套等輔助傳感設備，給用戶提供一個觀測與該虛擬世界交互的三維界面，使用者可以直接觀察、操作、觸摸、檢測周圍環境及事物的內在變化，并能夠通過語言、手勢等自然的方式與之進行實時交互，使人和計算機很好地“融為一體”，給人一種“身臨其境”的逼真性，而且能夠突破空間、時間以及其他客觀限制，感受到真實世界中無法親身經歷的體驗。
作為尖端科技，虛擬現實綜合利用了計算機圖形學、仿真技術、多媒體技術、人工智能技術、計算機網絡技術、并行處理技術和傳感技術的最新發展成果，是一種由計算機生成的高技術模擬系統。虛擬現實技術的應用前景十分廣闊，已廣泛應用于工業、模擬軍事演習、工程、教育、醫學、字化酒店、商品展示、娛樂等領域，也同樣適用于網絡會展。
二、虛擬現實技術在會展業中的應用現狀
隨著迅速發展的虛擬現實技術與計算機多媒體展示技術的結合，在展覽方面也不斷涌現出一些結合虛擬現實技術的網絡會展。如今國外的虛擬會展業已經十分成熟，如著名的德國漢諾威展，在網絡上運用虛擬現實技術建立三維立體的展示系統；國外一些城市宣傳也開始采用虛擬現實技術，如網上新加坡、虛擬龐貝古城、虛擬巴黎圣母院等，運用三維虛擬現實技術展示一些有價值的文物、展品和三維場景，使用戶能夠通過Internet遠程連接去體驗。
國內的虛擬會展目前還基本屬于界面包裝，主要通過二維平面靜態地網頁展示，如中國茶葉博覽會，采用虛擬現實技術對茶具和茶文化進行網上瀏覽，還有虛擬現實環球網站（www．vwww．com）利用虛擬現實技術進行網上展銷；再如武漢國際機電博覽會，采用網上虛擬武博會和武博會同期開幕，未到展會現場的客戶通過點擊該網站，就可像親赴現場一樣，可在場館內每一個展位前流連，任意觀看各種產品，了解它們的性能和用途，甚至突破實際參觀過程中的限制，深入了解展品的內部結構，瀏覽武博會的即時信息。
虛擬展覽系統按其表現形式可分為三類：①運用圖文聲像以及環視圖展示物品和場景。這類系統因表現形式的局限，不能更生動、更全面的展示。②單純的三維場景展示，用戶可以隨意漫游，但只提供展覽會的表面形式，不提供展覽內容與展覽場景的關聯。③既提供三維場景，也提供實際展覽內容，并與三維場景結合在一起[3]。
三、基于虛擬現實技術的網絡會展發展的展望
在綜合考慮現有技術條件及未來虛擬現實技術發展前景的情況下，網絡會展的發展將會呈現出兩種模式，即現階段的實物會展+網絡會展+電子商務模式和未來的實物會展+網絡會展模式，具體理念如下：
（一）實物會展+網絡會展+電子商務模式
網絡會展作為會展業一種新的發展形勢，有著廣闊的發展前景。但目前網絡會展還只是實物會展的補充和配角，網絡會展只有作為實體展覽的輔助，才能逐漸地被人們認識而發展起來。免費論文，虛擬現實技術。就目前情況而言，線上展會和線下展會二者可相互補充，二者有機融合會相得益彰的。當然雙方會有部分重疊，但不可輕言取代，否則就是昏了頭了，若干年后或許會的，但至少目前不會。因此，我們不能夸大網絡技術的作用，基于傳統會展的傳統優勢，傳統會展仍然起著主導作用。免費論文，虛擬現實技術。同時，隨著會展業的蓬勃發展，促進了電子商務技術向會展業的滲透，在某種程度上彌補了網絡會展技術的不足，促進著網絡會展的發展。
總之，在目前甚至今后相當長的一段時間內，我國會展將遵循實物會展+網絡會展+電子商務模式，即充分利用電子商務技術大力發展網絡會展，實物會展和網絡會展并舉，實物會展結束后，網絡會展作為實物會展的延伸和補充，繼續實行“永不落幕的會展”，并不斷更新、豐富和完善，使實物會展和網絡會展相互促進，共同發展壯大。
（二）實物會展+網絡會展模式
由于網絡展會的模式模糊和傳統展會的主導地位，中國會展業進入網絡時代還有很長的一段路要走。但從長遠來看，網上會展前景不可限量，隨著虛擬現實技術的進一步發展，必將成為現代展覽業的重要組成部分，必將代替部分實物會展，從而實現實物會展和網絡會展并存的局面，這是一種必然的趨勢。免費論文，虛擬現實技術。免費論文，虛擬現實技術。因為網上會展有不受時空限制、節省展覽交易成本等優勢，很多商品和服務都適合在網上進行展覽和銷售。如網絡圖書展就有絕對優勢，因為圖書沒有過多的質地的要求、尺寸的要求，在網上看到的這本書和書店買到的書幾乎沒有差別。另外，從目前網絡交易的商品清單看，網絡交易的對象正從數碼產品迅速擴展到服裝、電器、日用品、玩具、個人護理品等眾多產品，而這些產品正是我國制造的優勢所在，也是目前辦展頻率最高的產品。免費論文，虛擬現實技術。這些產品將來都可以作為網絡會展展示的對象，市場前景好。免費論文，虛擬現實技術。
此外，會展業的發展與土地資源供給瓶頸的矛盾已見端倪。政府不可能無止境的耗費大量土地進行場館建設，同時場館建設投入大、周期長、風險大，而在互聯網上建立虛擬展館，舉辦網絡展覽卻可以節省大量時間和金錢，大大提高展會的效益。可見，我們既要看到目前實物會展的優勢，也要前瞻性的看到網絡會展的優勢，尤其是網絡會展的后發優勢和趨勢，為大力發展網絡會展，共創低碳會展經濟做好一切準備。
參考文獻
[1]劉偉.基于虛擬現實技術的企業展項的設計[J].現代電子技術，2009（24）：49.
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篇10
本文以水利水電工程的施工動態過程作為研究對象，使用基于BIM技術的計算機仿真技術和三維可視化技術對水利水電工程的動態施工過程進行演示模擬，并且結合動態可視化信息管理技術和方法對水利水電工程的動態施工過程進行研究。探索基于BIM技術的計算機仿真技術和三維可視化技術應用于模擬水利水電工程的施工動態過程的可行性。本文主要包括了以下內容：1.BIM簡介；2. BIM技術在水利水電工程中的應用；3.可視化建模研究。
1.BIM簡介
BIM（Building Information Modeling）指的是建筑信息模型，它就是通過數字化技術，在計算機中建立一座虛擬的建筑，一個建筑信息模型就是提供了一個單一的、完整一致的、邏輯的建筑信息庫。
BIM技術作為一種應用于工程設計建造管理的數據化工具，可以利用參數模型對各種項目的相關信息進行整合，并且可以使信息在項目策劃、運行和維護的全生命周期過程中得到共享和傳遞，讓工程技術人員對各種建筑信息加以判斷，作出正確的理解并提出高效的應對，使設計團隊以及包括建筑運營單位在內的各方建設主體擁有協同工作的基礎，達到提高生產效率、節約成本與縮短工期方面的目的。BIM一定是貫穿在建筑整個生命周期中，使設計數據、建造信息，維護信息等大量信息保存在BIM中，在建筑整個生命周期中得以重復、便捷地使用。下圖顯示了在建筑設計、建造、維護的整個過程中，圍繞的核心就是BIM。
2. BIM技術在水利水電工程中的應用
2.1 水利水電工程施工導流三維動態可視化仿真方法研究
水利水電工程在對導流進行設計和管理的施工過程中，一般需要使用大量的數據和圖形信息。譬如水壩地區的水文、地形、地貌、地質資料和樞紐設計、施工場地布置和施工導流方案設計等各式各樣的數據和圖紙。如何對這些錯綜復雜、數量繁多的信息進行高效、快速的取得、管理，是提高設計效率和施工管理水平的關鍵。施工導流的方案設計作為施工組織設計的重要環節，它的設計過程及其復雜，并且設計出來的導流方案沒辦法做出實際的、直觀的比較。所以在水利水電工程導流設計中實現BIM水利水電工程施工過程可視化仿真技術可以形象直觀的表達出導流設計的實際效果，有著重大的現實意義。
2.2 利用BIM可視化仿真展示混凝土壩施工過程的三維動態過程
由于需要注意施工現場溫度、應力、澆筑機械設備布置和澆筑能力等因素的作用，在對混凝土壩進行施工時，需要根據施工現場溫度、應力、澆筑機械設備布置和澆筑能力對將混凝土壩使用一定的原則進行分縫分塊澆筑。但是對混凝土壩澆筑的數量大，通常需要澆筑上千上萬快混凝土，并且由于混凝土壩進行澆筑的施工約束條件過于復雜，就造成人工安排澆筑順序和進度是一件難度較高的事。現在通常在一般的水利水電工程中使用的是憑經驗用類比的方法，按照每月升高的澆筑層數和混凝土澆筑強度的指標來作為施工計劃的參照指標。但是使用每月升高的澆筑層數和混凝土澆筑強度的指標作為參照指標沒有系統的定量技術分析，使得在對大壩施工的過程中無法準確的判斷施工各階段的進度和混凝土壩升高過程是否能達到大壩施工的要求。
因為由于計算機和系統仿真技術的出現，特別是系統仿真技術的不斷發展，使得我們可以在計算機上將混凝土上壩施工的動態過程真實的模擬出來。通過對不同的混凝土施工方案進行模擬，觀察產生的施工動態過程，然后根據不同施工方案下混凝土施工進程的模擬的各項定量指標進行預測，然后制定出一個科學、合理、準確的混凝土壩施工進度計劃。通過在計算機系統上輸入各種可影響澆筑施工的變量，建立一個混凝土壩的施工系統模型，在這個模型的基礎上建立一個可模擬水利水電工程的仿真計算軟件。然后使用這個軟件對水利水電工程進行模擬建設，通過輸入可實行的機械配套方案和相應的施工技術參數，可以計算出機械配套的數量最優比、機械的最優利用率、每月的混凝土澆筑強度，并且還能獲取對應的施工方案下對大壩進行澆筑施工的詳細規劃進度表。
3.可視化建模研究
建立一個能形象的、準確的展示工程施工的動態過程的三維數字模型是能實現水利水電工程動態施工仿真信息的可視化查詢和分析功能的一個重要前提。這個數字模型應當具備能夠展示施工現場一些靜態和動態信息，譬如施工現場的地形地貌、施工工程建筑物和施工設施的分布位置、材料運送途徑等具體信息。實現水利水電工程的可視化仿真是利用Navisworks軟件和其他建模技術完成的，這種可視化仿真的建立由初數據的收集分析、數字模型的建立，然后使用Navisworks對其進行渲染。水利水電工程建筑的施工技術將直接關聯作用到水電水利的效益和產生的影響，它并不只是簡單的一個工程而已，它是構成整個水電水利工程的一個重要要素。
結束語：
BIM建筑信息模型在工程中的應用，使得建筑行業引發了第，它在工程中的應用不僅降低了成本，還使得工程從規劃設計到施工、運營管理各階段的質量有所提高。BIM的不斷發展，使得水利水電行業也引入了BIM理念。本文通過基于BIM技術對水利水電工程施工進行可視化仿真研究，真實準確的反應出水利水電的工程動態施工過程和仿真數據。
參考文獻：
篇11
1 虛擬現實技術的內涵及特征
虛擬現實(Virtual Reality，VR)又稱臨境技術，是一種利用計算機系統來創建和體驗虛擬世界(Virtual World)的技術。虛擬現實技術是綜合應用各種技術來制造逼真的人工模擬環境，并能有效地模擬人在 自然環境中的各種感知系統行為的高級的人機交互技術，使用戶身臨其境地感知虛擬環境中的物體，通過虛擬現實的三維設備與物體接觸，從而真正地實現人機交互。可以說人處在虛擬環境之中跟現實環境是沒有差別的。
VR技術是計算機技術、計算機圖形學、計算機視覺、視覺生理學、視覺心理學、仿真技術、微電子技術、多媒體技術、信息技術、立體顯示技術、傳感與測量技術、軟件工程、語音識別與合成技術、人機接口技術、網絡技術及人工智能技術等多種高新技術集成之結晶。其逼真性和實時交互性為系統仿真技術提供有力的支撐。它同時具有沉浸性(immersion)、交互性(interacdon)和構想性(imagination)L2 J，VR技術的發展始終圍繞這三個特征而前進。沉浸性是指用戶對虛擬世界中的真實感，此種真實感將使用戶難以覺察、分辨出其自身正處于一個由計算機生成的虛擬環境中；交互性是指用戶對虛擬世界中的物體的可操作性；構想性是指用戶沉浸在虛擬世界的多維信息空間中，依靠自身的感知和認知能力獲取新的知識，提高感性和理性認識，從而深化概念并萌發新意 J。因而可以說 ，虛擬現實可以啟發人的創造性思維。VR技術的實質是一種采用計算機技術制作仿真的假想世界的技術 J，采用計算機產生一個被仿真世界的動態、三維視覺環境，使操作者產生一種身臨其境的感覺。實現的方式主要是戴上特制的頭盔顯示器、數據手套以及身體部位跟蹤器，通過聽覺、觸覺和視覺在虛擬場景中進行體驗。
2 虛擬現實技術在高等職業教育實踐教學中的應用
2．1 高等職業學校實踐教學的現狀
我國正處于社會、經濟的快速發展時期，時代需要大量應用型人才、高技能人才。“加快培養高質量技能型人才，是當前我國職業教育面臨的緊迫任務；加強實踐教學的建設和改革，是提高技能型人才培養質量的關鍵環節”[5]。因此，高等職業教育要將學生職業技能的培養工作落到實處，實踐教學起著不可替代的作用，加強實踐性教學可提高教學效果和開發學生創造能力，進而達到鞏固理論知識、提高綜合素質和實踐能力的目的。可見，加強實踐性教學，是當前高等職業教育改革與發展的重中之重。幫助學生形成實踐操作技能和職業能力，滿足就業的需要是職業技術教育普遍的教學終端目標。
高等職業教育實踐教學通常存在的問題：(1)專業實訓設備體積較大而實訓教學的場地有限，教師在講授設備操作、使用、注意事項時，只有在設備附近的少數學生能看清楚。(2)專業實訓設備結構比較復雜、單價較高，為實訓教學增加設備的臺數勢必大幅度增加購置經費，而且每次使用機器成本較大(包括原材料、電力、機器損耗和設備維修費用，而實驗產品是不能投放市場產生經濟效益的)。(3)實驗設備更新速度相對滯后于技術更新的速度。如果按照現在的技術更新速度同步進行實驗設備的更新，投入將是非常巨大的，由此造成的浪費也是非常嚴重的。(4)由于實驗故障等原因導致的設備損耗較為嚴重。對實驗過程指導不力或實驗過程中的失誤，易導致設備非正常損耗。(5)對于沒有實踐經歷的學生在真實實驗或生產車間進行操作存在一定的危險性。因而在現實教學中，一般采用教師演示或組織學生看錄像的方式，但學生很難獲得感性認識，實驗效果大打折扣。(6)教師只能對機械外表進行講授，而機器的運作原理及內部運作無法了解，當機器運轉時內部結構無法講授(機器運轉時不能拆開機殼)；(7)在財經、管理等文科專業教學中存在單純依靠語言講授，實踐不足的現象；旅游等專業的學生實踐教學要專程到旅游景點進行，費用太高等問題。
2．2 虛擬現實技術在實踐教學中的應用特點
2．2．1 教學手段先進 用現代化計算機仿真技術展示設備，學生能真實的對虛擬設備進行操作，且操作過程清晰易懂。同時，在立體投影屏幕上顯示相應的圖像和交互操作的效果，坐在虛擬現實教室的其余近百名學生則可帶上立體眼鏡進行觀摩學習，課堂氣氛活躍，參與度高，有利于學生的正確理解和掌握。
2．2．2 降低辦學成本 用現代化計算機仿真技術，減少設備臺數，沒有原材料消耗，旅游等專業減少了異地實踐的費用，可大大降低辦學成本。
2．2．3 學習效果明顯提高 用現代化計算機仿真技術，將設備三維“虛擬”出來，并可產生互動，學生通過在計算機反復操作練習后，掌握基本操作技能的時間比以前大大減少，提高了教學質量。
2．2．4 學習興趣增強 用現代化計算機仿真技術，學生可使用計算機進行仿真操作，使一些比較枯燥難于操作的實驗、實訓變得有趣和便于掌握。
2．3 利用虛擬現實技術加強高職學校理工科學生實踐能力的培養
篇12
二、報考條件
我院博士研究生只面向現役軍人招生，報考2016年博士研究生應當具備以下條件：
1、品德優良，遵紀守法，立志獻身國防事業；未受過紀律處分。
2、軍隊在職干部按師（旅）級單位推薦、軍級單位政治部審批、軍區級單位政治部干部部門核準、總政治部干部部備案的程序進行審批，由師（旅）級單位干部部門開具介紹信。軍隊院校應屆碩士畢業生經所在院校政治機關審批同意。
3、身體健康，體能達標，年齡不超過40周歲（1976年9月1日以后出生）。
4、在職干部須獲得碩士學位，其中本院在職干部報考工學博士須有被SCI或EI收錄的以第一作者發表的學術論文；應屆碩士畢業生須完成學位論文初稿，在中文核心期刊（含錄用通知）或國際會議發表2篇以上學術論文。
5、有兩名與報考學科相關的高職人員推薦。
三、報名手續
考生持公民身份證和軍官證（學員證）于2015年9月20日至30日到學院教學實驗綜合樓研究生招生辦公室（1127室）報名，外地考生可函報。報名時應提交：
1、填制完畢的《2016年報考攻讀博士學位研究生登記表》和《報考軍隊院校研究生政治審查表》（9月1日后，院內考生可從學院研究生處網站下載；院外考生可來電索要）。
2、已獲碩士學位者，提交碩士課程成績單、碩士學位論文及評閱意見書復印件；應屆碩士畢業生提交碩士課程成績單、碩士學位論文初稿、已發表學術論文版權頁或錄用通知。
3、碩士學歷、學位證書原件及復印件(應屆生于獲得證書后補交)。
4、檔案所在師（旅）級單位干部部門同意報考的證明信。
5、一寸正面半身免冠照片3張，報名費300元。
上述手續齊備，審查合格者發放準考通知，考生可于10月9日到研招辦領取《準考證》。
四、考試安排
博士研究生入學考試總分值為600分，包括六項內容：英語筆試、數學筆試、科研學術成果計分、碩士學位論文評分、專業綜合面試、綜合素質面試，每項內容滿分100分。
考試時間擬定于2015年10月11至12日，考試地點和具體安排詳見《準考證》。
五、其他
1、考生可于2015年11月初查詢錄取情況，入學時間為2016年3月份（詳見通知書）。
2、我院提供部分往年考試試題，考生可登錄學院研究生處網站下載。
六、聯系方式
聯系人：譚繼帥（參謀） 手機：13831189507座機：0311-87992123（地）；0221-92123（軍）
E-mail：tanjishuai@126.com 通信地址：河北省石家莊市和平西路97號研究生招生辦公室（050003）
招生專業目錄
專業代碼、名稱及研究方向
導師
專業綜合（面試）
數學（筆試）
080200機械工程
01機械性能檢測與診斷
張英堂
測試技術與信號處理
矩陣理論
02地面運載平臺維修理論與技術
張培林
狀態監測與智能診斷技術
03機械振動與沖擊防護
白鴻柏
振動理論
04機電液集成系統控制技術
何忠波
車輛工程
05機械制造及其自動化
倪新華
斷裂力學
080300光學工程
01軍用光電系統設計與應用
劉秉琦
陳志斌
應用光學、物理光學、光電測試技術
矩陣理論
02激光技術
沈學舉
激光原理及應用
03光學信息安全
光學信息技術原理與應用、光學信息安全
04微納光學
汪岳峰
光電子技術
080402測試計量技術及儀器
01測試性設計與分析
黃考利
測試技術
矩陣理論
02精密儀器與微系統
王廣龍
03裝備狀態監測與故障預測
李洪儒
測試與診斷技術
矩陣理論或應用數理統計
04網絡安全技術
王 韜
計算機網絡
081100控制科學與工程
01裝備測試與故障診斷
尚朝軒
測試與診斷
矩陣理論或應用數理統計
02火力與指揮控制理論及應用
全厚德
孫世宇
數字信號處理
矩陣理論
03武器系統建模與仿真
朱元昌
系統仿真
04電子裝備自動測試、故障診斷及可靠性
蔡金燕
測試與診斷
05目標識別與信息處理技術
王春平
圖像工程
06精確制導理論與技術
楊鎖昌
精確制導、控制與仿真技術
07無人機數據鏈抗干擾技術
陳自力
線性系統理論、數字信號處理
08目標探測與識別
馬彥恒
數字信號處理、現代控制理論
09飛行器控制
齊曉慧
線性系統理論
10無人機協同控制
李小民
現代飛行控制理論、導航控制技術
11無人機信息處理與傳輸技術
王長龍
數字信號處理
12非線性系統的穩定性與控制
徐 瑞
動力系統的穩定性理論
082600兵器科學與技術
01裝備輕量化技術
鄭 堅
火炮與自動武器原理、材料學
應用數理統計
02兵器試驗理論與技術
秦俊奇
火炮專業相關理論
矩陣理論
03裝備維修理論與技術
陶鳳和
火炮與自動武器原理、現代機械測試技術
04兵器性能檢測與診斷技術
房立清
機械裝備故障診斷與預測、武器系統裝備知識
應用數理統計
馮廣斌
火炮與自動武器原理、工程信號處理、現代機械測試技術
矩陣理論
05兵器結構動力學理論與應用
王瑞林
槍炮設計原理、振動理論、電磁場理論
06武器系統仿真與虛擬樣機技術
馬吉勝
振動理論、動力學仿真
07彈道學理論及應用
宋衛東
彈道學理論、制導理論與技術
08彈道修正理論與技術
彈道學、自動控制與導彈設計理論
矩陣理論或應用數理統計
09兵器性能檢測與故障診斷
唐力偉
振動理論
10兵器新材料技術
王建江
材料學
應用數理統計
11彈藥系統設計與試驗評估
高欣寶
系統仿真技術及其在信息化彈藥工程中的應用
矩陣理論
羅興柏
爆炸及其防護技術在彈藥保障中的應用
12彈藥保障與安全技術
安振濤
炸藥理論、彈藥保障及安全風險評估
穆希輝
彈藥保障
矩陣理論或應用數理統計
13信息感知與控制技術
齊杏林
彈藥引信論證、設計、試驗及評估理論與技術
14防護材料與特種能源技術
杜仕國
防護材料與特種能源技術及其在彈藥工程中的應用
矩陣理論
15電磁發射理論與技術
雷 彬
電磁場理論、測試技術
16武器系統建模與仿真
蘇群星
武器系統仿真與模擬器設計
17紅外圖像末制導技術
高 敏
彈道學、自動控制與導彈設計理論
矩陣理論或應用數理統計
18裝備維修保障理論與技術
賈希勝
石 全
康建設
趙建民
可靠性、維修性、維修工程
應用數理統計
朱小冬
可靠性、維修性、維修工程、建模與仿真
矩陣理論或應用數理統計
19裝備維修性理論與應用
郝建平
可靠性、維修性、維修工程、虛擬仿真
20電磁防護理論與技術
劉尚合
魏光輝
電磁場理論、微波與天線
矩陣理論
王慶國
大學物理、有機化學、固體物理、電磁場理論
譚志良
電子技術基礎、通信原理、微波與天線
21脈沖電磁場測試技術
朱長青
電路分析、電磁場理論和微波技術、數電模電
110900軍事裝備學
01裝備保障信息化
盧 昱
網絡信息安全保障
軍事運籌學
02裝備保障理論與應用
石 全
軍事裝備學、戰役基本理論
應用數理統計或軍事運籌學
于永利
可靠性、維修性、維修工程、建模與仿真
軍事運籌學
柏彥奇
篇13
傳統榫卯工藝是傳統文化中的瑰寶[1]，在現代家具設計中迫切需要對其進行深入學習與研究。但是由于榫卯工藝結構復雜，在教學中此類物理教具制作困難，不能進行批量的機械化生產。并且內部榫卯結構不能通過物理教具直接觀察到，學習者不能直觀的理解其結構，這造成學習榫卯結構的過程非常困難[2]。針對榫卯工藝在研究過程中存在的此類問題，本文提出引入數字化設計中的新方法、新技術，將數字化仿真設計與榫卯工藝相結合，以“有束腰方凳”為例，進行虛擬仿真設計。利用仿真技術對榫卯結構進行數字化模型的構建，并利用虛擬裝配技術對其進行裝配和構建。這樣避免了物理教具的批量制造，降低教學成本，提升了教學效率，為榫卯結構的教學研究提供了一條新的思路，本文主要研究的是通過仿真模擬技術對傳統榫卯工藝進行研究及其數據庫的建立。
二、數字化仿真構建方法
1、數字化仿真技術含義
數字化仿真技術是以虛擬現實和仿真技術為基礎，對產品的設計過程統一建模，在計算機上實現產品從設計、加工和裝配、檢驗、整個生命周期的模擬和仿真。這樣可以在產品的設計階段就模擬出產品及其性能和制造過程，以此來優化產品的設計質量和制造過程。與傳統的工業設計相比，數字化設計技術在設計方法、設計過程、設計質量和效率等各方面都發生了質的變化，數字化工業設計將主要包括數字化建模，數字化裝配，數字化評價，數字化制造，以及數字化信息交換等幾方面。
2、數字化仿真設計流程
在現實家具榫卯工藝研究的方法是：把已有的家具進行拆解，對拆解后的榫卯結構進行測量、記錄與學習。而在Pro/E系統中，學習研究榫卯結構的方法是：首先通過對榫卯家具進行拆解，并對其結構進行精細測量；然后通過數字化設計技術，并采用數字化樣機來代替原來的物理原型，在數字狀態下進行仿真分析，對原設計進行裝配重組。這樣不需要實物原型，就可以讓更多的設計人員在不同時間不同的地點在計算機上進行榫卯結構的學習和研究。
三、數字化仿真實例
首先是建模平臺的選取，考慮到數據格式的通用性、三維模型建設的便捷性，以及數據管理方式的先進性，最終選用了軟件Pro/E作為三維建模平臺。對結構件和零件用軟件Pro/E進行建模來更直觀的展示傳統結構，以此來系統闡述榫卯結構制圖和模型制作的現代工藝流程。由于凳子是明清家具中最基本的單品，其結構也是桌、案、幾等家具的本源。本文將具有榫卯結構的束腰凳進行拆解，并對拆解后的結構進行仿真模擬。
1、定義初步產品結構
在進行詳細設計之前要對產品進行初步結構分析：首先采用自頂向下設計方法規劃出束腰凳的整體造型結構關系，即產品結構包含了一系列的子裝配件，以及它們所繼承的設計意圖。產品結構由各層次裝配和元件清單組成，在定義設計意圖時，有許多子裝配是預先確定下來的：比如對本例束腰凳進行結構分析，可以看到本例凳子一共使用了攢邊打槽裝板、抱肩榫、格肩榫這三種榫卯裝配結構。
2、數字化樣機詳細設計
在明確了設計意圖并定義了“有束腰凳”產品基本結構和框架前提下，將圍繞設計意圖和基本框架展開零件和子裝配的詳細設計。首先是子裝配件的確定，通過對基本框架的研究分析得出產品共分為三個子裝配體：攢邊打槽裝板結構子裝配體、抱肩榫結構子裝配體、格肩榫子裝配體。當子裝配體確定下來，設計基準傳遞下去之后，可以進行單個的零件設計。
2.1凳面榫卯結構仿真
從拆解圖二可以看出，凳面采用的是攢邊打槽裝板連接方式。我們將攢邊打槽裝板連接方式定義為子裝配件，在子裝配件下進行板心及邊框的詳細設計。趲邊打槽裝板的裝配結構是首先將板心裝納在四根邊框之中，然后將裝板的邊框裝配起來[3]。這種裝配結構的優點在于邊框伸縮性不大，使得整個家具的結構不至由于面板的脹縮而受影響，起到了穩定堅實的作用。
趲邊打槽裝板裝配結構定義完之后開始進行零部件的詳細設計，由圖四可以看出此裝配零部件由凳面的帶榫頭的兩根大邊和兩條帶榫眼的抹頭組成。這四根木框兩根長而出榫的叫“大邊”，兩根短而鑿眼的叫“抹頭”。經過以上分析，在Pro/E環境中建立這四根帶有榫卯結構的木框零部件。
2.2腿足的抱肩榫結構仿真
從圖三可以看出，凳面與腿足及其束腰采用的是抱肩榫連接方式，將抱肩榫連接方式定義為子裝配件，抱肩榫是束腰家具的腿足與束腰、牙條相結合時使用的榫卯結構。首先通過測繪獲得各種數據為基礎，在獲得詳細的數據基礎上，通過三維仿真建模技術，對抱肩榫結構進行子裝配件的建立。之后在子裝配件下進行牙條與腿足的詳細設計。通過對三維仿真模型的拆解可以看出來，抱肩榫子裝配件的詳細結構是在腿足上挖出肩，將牙條插掛在上面來固定四方的框架。同時掛銷進一步定位橫材和豎材，將面受到的壓力均勻傳遞到四足上，腿足上端的長短榫通過抹頭的插接固定了承重面。
2.3.腳檔的格肩榫模型仿真
通過下圖對束腰凳的拆解可以看出，數字化模型中腳檔與腿足的連接方式為格肩榫，將格肩榫裝配方式定義為子裝配體，然后分析其詳細零部件。本實例束腰凳的腿足是方形豎材，此家具用的是大格肩榫結構，肩部為尖角，格肩部分和長方形的陽榫貼實在一起的，為不帶夾皮的格肩榫，又叫“實肩”。詳細零部件構成為：格肩榫榫頭在中間，兩邊為榫肩，格肩部分和長方形的陽榫貼實在一起的，為不帶夾皮的格肩榫，又叫“實肩”。 齊頭碰在形式上有透榫。
3、數字化樣機虛擬裝配
假如在榫卯結構的物理教具裝配演示過程中，需要將裝配的各個零部件拿到裝配現場進行裝配[4]。而在Pro/E虛擬系統中，只需要在計算機屏幕上裝配零部件，查看和分析零件的配合情況，這樣可減少對物理樣機的依賴。
具體的虛擬裝配的方法是：首先是裝配建模體系結構的建立，根據有束腰凳裝配給定的功能要求和設計約束，先確定產品的大致組成和形狀，確定各組成零部件之間的裝配關系和約束關系。然后再把束腰凳分解成若干個零部件，在總體裝配關系的約束下，同步根據裝配關系對這些零部件進行設計。
其次是裝配體層次關系的定義，束腰凳的裝配體分解成不同層次的子裝配體，子裝配體又可分解成若干子裝配體和各個零件。通常將零件、子裝配體、裝配體之間的這種層次關系直觀地表示成裝配樹，樹的根節點是裝配體，子節點是組成裝配體的各個零件，中間節點則是子裝配體。裝配樹的的關系體現了實際形成裝配體的裝配順序，同時也表達了裝配體、子裝配體及零件之間的父、子從屬關系。圖6是有束腰凳的仿真裝配結果。
四、 結語
傳統榫卯結構是我國寶貴的傳統工藝非物質文化遺產，同時明式家具榫卯結構工藝也是當今學習榫卯結構的難點，所以有必要對傳統榫卯結構進行三維數字模型的仿真研究，使學習和掌握榫卯結構的過程更快捷。通過三維模型的仿真研究和實踐，探索出一套學習榫卯工藝的學習方法，為當今家具設計提供有益的參考，同時也促進了明式家具的深入研究，有助于傳統文化的廣泛傳播和發展。
本文為天津市高等學校人文社會科學研究一般項目資助 課題號：20112303
參考文獻
[1] 胡中艷，曹陽.中國古代家具設計的繼承與發展[J].包裝工程，2009，30（1）158-160
