时间：2023-09-15 17:32:09
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇计算机模拟仿真技术，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：计算机技术；土木工程；应用
计算机的广泛使用是人类智力发展道路上的重要转折点，正是因为计算机的引入，使得人类能够重新认识世界，从而更好地改造世界。随着计算机系统软件与应用软件的不断升级，计算机本身的技能得到了很大提高。土木工程中那些大型复杂的设计，常常要进行大量的计算，将计算机技术应用到土木工程设计中，一方面能够节省不必要的人力与时间，另一方面能够提高运算效率与计算精度。
1 计算机辅助设计技术在土木工程中的应用
CAD技术即计算机辅助设计与制图技术，指利用计算机系统作为辅助工具协助工程设计建立、修正、分析和优化的过程。经过多年的实践应用，CAD技术表现出来的操作快捷简单、存储方便等优势已成为土木工程设计中不可缺少的重要技术。
计算机辅助设计技术指的是设计人员通过计算机输入工程设计资料，随后计算机会自动编制程序，输出优化后的设计方案与产品的过程图。第一台具有绘图系统的计算机产生于二十世纪五十年代的美国，此时的计算机仅有简单的绘图输出功能用于工程设计。六十年代初期产生了CAD曲面技术，六十年代中期出现了计算机绘图设备，知道二十世纪七十年代才形成了完整的CAD技术，随后出现的光栅扫描显示器、手动游标和图形输入板等多样化的图形输入设备，更加促进了CAD技术的快速发展。八十年代出现的威力强大的微处理器与存储器，使得CAD技术深受中小企业的喜爱。
从20世纪八十年代至今，CAD技术先后经历了标准化、集成化、智能化等多个发展过程。并且先后推出了多种标准的图形接口软件与图形制作功能，这些都为CAD技术的推广、软件的移植与数据的共享产生了较大的促进影响；在系统方面也打破了传统的单一模式而转变为功能全面的综合系统设置，例如一些计算机辅助设计和辅助制造集成系统的相继出现等；CAD在其发展过程中还利用到了固化技术、网络技术以及并行处理能技术，使得辅助软件的作用得到的极大的提升；人工智能与专家系统技术逐渐被引入至现在的CAD应用中，智能CAD技术也在短暂的发展中得到了迅速的应用，大大提升了CAD系统的问题解决性能，引导其发展方向向着自动化转变。CAD技术在土木工程中的迅速普及，在土木工程方面解决了越来越多的工程分析难题，改变了传统的工作方式，实现了许多以往人工或者建模方法所无法实现的过程，同时提高了工作质量与效率，降低了多种工作的重复率。
2 计算机技术在材料检测中的应用
将计算机技术应用到建筑材料质量检测环节，不但能够保证建筑产品质量优良，而且有助于提高经济效益和环境效益。随着计算机技术在建筑材料质量检测中得到广泛应用，又有新的用于实验管理与报表打印两种计算机软件逐渐得到应用。
3 计算机仿真技术系统
对于现在工程结构来说，其破坏因素主要有洪水、地震、台风以及火灾等，面对这些小概率事件，大荷载参数下的工程结构难以通过实验进行验证，而计算机仿真技术则能够模拟工程构筑物在上述荷载作用下倒塌的整个过程，进而探究工程结构存在的不安全因素，由此提高工程结构的可靠性。
结构构件实验作为土木工程专业学生的必修课程，运用计算机模拟仿真技术也能达到实验的预期效果。若采用计算机模式仿真技术，制造出模拟实验的环境，当学生输入构建数据之后，便可以通过屏幕观察构件的全部过程与其内外部发生的变化，同时能够激发学生自主学习的积极性，通过操作计算机进行破坏与修复工作。
3.2 计算机模拟仿真技术在结构工程中的应用
工程结构在不同外加荷载的作用下产生的反应是很多工程师研究的课题，为了研究工程在特殊结构形式与荷载材料特性非常复杂时的性能，工程师们常常采用实验的方法对其进行测试，但是当遇到结构参数改变时，这种进行试验测试的方法就要受到场地与设备的限制。通过计算机仿真技术，这种模拟实验就更容易进行了。结构工程中，还可以运用计算机进行事故反演来寻找事故出现的原因，例如核电站、高坝等大型结构工程，若发生事故必然带来损失，又不能采用真实的模式实验来寻求事故原因，而利用计算机仿真技术则可以进行事故反演，最终分析事故发生的原因。
3.3 计算机模拟仿真技术在岩土工程中的应用
岩石多半是处于地下的，常常难以观察，利用现行的几笋鸡仿真技术则能够将岩石的内部过程展现出来，具有相当大的实用价值。如美国的斯坦福大学研制出的河口三江洲泥沙沉积模拟软件，在给定河口的条件下，便能够显现出不同大小泥沙的沉积区域和对应的厚度，这种技术在城市港口设计和河道疏通方面都有重要的指导意义。
[参考文献]
关键词：轧钢工艺；计算机仿真；设备优化
随着近年来我国钢铁产能的不断扩大，钢铁企业生产竞争日益激烈，轧钢作为钢铁生产的重要环节，对于钢材制品的品类、质量起到了举足轻重的作用。在现有产能基础的情况下，有效提升生产效率以及产品多样性关乎企业的竞争力。在不增加设备投资的情况下，采用计算机仿真技术，在现有机组敏捷生产出更多不同钢种、规格的产品符合符合钢铁企业的发展需求。
1轧钢工艺及设备的发展
轧钢是通过改变钢坯形状的压力加工过程，一方面为了得到所需的钢制品形状，另一方面为了改善钢制品内部特性。冷轧和热轧是根据轧制温度不同而划分的，纵轧，横轧和斜轧是根据不同的轧制时轧件与轧辊的相对运动而划分的。一般轧制和特殊轧制是根据轧制的成型特点划分的。近些年，轧钢工艺也在不断改进和升级，主要是受轧钢工艺发展的影响。我国在轧钢工艺方面的重大进展包括：1）铸轧一体化，由于连续、高效、可控的轧制工艺，以及计算机等高新技术的容易应用，以轧制为特征的连续轧制技术在相当长的一段时间内仍将是钢铁行业钢材成形的主流技术，但轧制工艺前后的连接技术将取得巨大进步。由于连铸的发展，初轧工序已经被逐步淘汰了。生产的薄带连铸技术是直接冷轧，使连铸和热轧过程集成。铸轧一体化将优化了整个轧制过程。2）灵活的轧制过程，应用程序的压力宽度调整技术和形状控制技术在热带钢轧制，实现自由安排轧制板的宽度。粗糙和介质轧制技术的应用在杆和线生产实现了自由轧制。冷弯焊管机器也可以实现自由规范生产。这些新技术使轧制过程灵活。3）轧钢技术进步的主得益于信息技术的应用。高新技术包括形状自动控制，自由安排，精度高、多参数在线综合测试在内，这些高新技术的应用可以优化轧钢生产。轧机最早由计算机模型控制，后来转变成人工智能控制。这些改变也是因为信息技术的发展，信息技术的发展具有优化生产周期，减少库存和降低成本的优点。
2计算机仿真技术的发展状况分析
计算机模拟技术主要是一个全面的技术，利用计算机科学和技术的成就建立模拟系统模型，并对模型进行动态实验在特定的实验条件。被广泛应用在分析、设计、运行、评价已经培训系统中，因其具有运行高效安全，且不受环境条件影响，可以改变时间比例尺的特点。自1980年代以来，随着计算机技术的发展，仿真技术已经进入了一个新时代的计算机模拟和仿真应用软件。计算机仿真技术的实用价值是增加，它已广泛应用于人们的生产和生活的各个方面，如仪器、虚拟制造、电子产品设计、模拟训练等。从90年代以来，基于计算机仿真技术，建立了一批高水平、大规模的环内硬件仿真系统，如射频制导导弹环内硬件仿真系统、红外制导导弹环内硬件仿真系统、战斗机工程飞行模拟器、战斗机环内硬件仿真系统、驱逐舰环内硬件仿真系统等，发挥了重要作用。综上所述，随着科学技术的迅速发展，计算机仿真已经成为一种不可或缺的手段，控制系统的分析、研究和设计。计算机模拟的意义在于它的应用。仿真技术的应用可以降低控制系统的开发成本，提高安全实验的过程中，调试和培训，带来巨大的社会效益和经济效益，应用于工程和非工程。目前，计算机仿真技术已广泛应用于机械制造、航空航天、交通运输、船舶工程、经济管理、工程建设、军事仿真、医疗卫生等领域。
3计算机仿真技术在轧钢工艺的实际应用探究
3.1计算机仿真软件
计算机仿真软件主要为了提高两方面能力，一是解决问题的能力，二是面向用于模块，添加功能描述和模式实验。通过仿真软件，用户使用不同的技术水平可以用他们的语言来表达不同程度的问题，与计算机方便地交流，并完成建模和仿真实验。仿真软件分为模拟语言，模拟方案和仿真软件系统。仿真语言是最广泛使用的仿真软件。仿真软件包是一种用于仿真特殊应用领域的程序系统。软件设计师设计通用程序段划分为通用子程序模块，并设计一个主程序模块调用子程序模块。仿真研究人员可以使用这个程序包，而无需繁重的编程工作。这些计算机仿真软件重要环节是仿真建模，仿真建模是建立被仿真对象的相似物或其结构形式。它可以是物理模型或数学模型，好的模型为后续仿真提供了良好的基础。
3.2计算机仿真在轧钢工艺中的实际应用
轧钢工业的不断发展，大量的系统和项目涉及有一定的复杂性和特殊性。为提高生产的安全性和经济，计算机仿真技术可以快速发现生产过程中的规则和机制，并提供有效的理论和实验依据改善产品的性能指标。小圆钢冷却床的运动是非常不同于普通圆钢轧制领域。因此，有必要研究冷却床的基本结构和工作原理。根据建立的运动模型结构，在计算机上进行仿真验证测试，使用理想的冷却床可以生产出目前最小尺寸的圆钢。本研究涉及的冷床是一种逐步旋转式冷却床。它具有两种齿板，即V形齿板和U形齿基。彼此移动，原理是以一种方式移动并同时绕另一根轴旋转。鉴于存在问题的基本结构，模拟器还必须能够从科学理论的另一个角度进行深入分析，如果是直径较小的扁钢，则很可能与模拟器不兼容。V形齿的第二个尖端，第二个V形齿的西壁相互接触，这是拼图的组成部分，它们都属于冷却床旋转的突破极限，原因之一是旋转过程中会出现不稳定，从而导致快速冷却失败。在碰撞过程中第二的v型齿小圆钢或轴，u型牙齿会向下移动，继续前进，而v型牙将新闻向下和向后移动。这实际上是必要的条件。首先，根据针对严重磨损和详细规格的模型实验的结果，对相同类型的工字钢进行建模和仿真，并在正常条件下对其进行分析。从实际情况出发，从仿真模拟数据的计算和性能可以看出，在冷却床下小圆钢运动相对不稳定的快速冷却效果非常好，并进行了数字仿真，冷却床和机芯可以被稳定地冷却，产生了良好的效果，但可控性相对较差。
3.3计算机仿真技术在轧钢生产节能的应用
加热炉属于热轧生产重要能耗设施，其功能是加热轧件到规程轧制温度，采用计算机仿真技术，对加热炉、轧件进行建模，在计算机仿真系统中对加热炉各类参数进行调整，针对不同的轧制产品，生产节奏，来料状态优化加热炉工艺参数，大幅优化加热炉空耗与轧制节奏关系，可较大幅度降低加热炉煤气消耗，通过仿真结果分析，采用计算机仿真技术，动态优化加热炉各类燃烧参数，在定制化生产过程中，产生了明显的效果，通常可降低20%左右的能耗，同时增加了余热回收。同时，通过计算机仿真技术辅助人工进行现场生产培训，利用软件进行加热炉各类工况运行状态调整，在操作的过程中，控制方式和显示变量可以任意选择，连续和不连续的干扰因素可以设置，可以进行自动或手动操作调整显示各种参数的静态和动态变化特征在操作的过程中调整。尤其是针对一些小概率且容易产生较大事故的状况，极少在实际生产中出现，采用计算机仿真技术模拟此类异常，评测操作人员技能掌握且不会发生问题，起到了较好的作用，是从事加热炉操作人员较好的辅助培训工具。
4结语
[关键字]计算机模拟技术；系统分析方法；港口工程；设计
1.模拟技术综述
模拟技术也被称为仿真技术，按照传统意义上来讲模拟技术主要包括两类：离散型模拟、连续型模拟。而以下所讨论的主要是离散型模拟，近些年来，模拟技术应用到的领域主要有：商业、交通运输、工业、军事等一些领域，被用于系统的设计、分析以及预测和诊断评估等诸多方面。因为模拟技术通常较研究的领域的“系统”方面，因此，通常比较复杂，因为构成其的元素较多而且之间的关系也很复杂，它具有不可试验性和随机性等特特点。在具体的系统研究模拟技术的时候主要包括以下几个步骤：
1.1对系统进行分析
对构成系统中的每一个部件中的元素进行数学规律上的系统规则定量化以及描述。
1.2模型构造
对系统分析后的结果来进行概念的模型构造，利用计算机语言把它转变为仿真模拟模型。
1.3模拟实验
一般情况下，仿真模拟模型都需要经过大量的实验来最终得出问题的最佳答案。但是可以结合最小综合成本的方式来实现和优化设计方案，然而，当计算成本有变化的时候还可以借助直接考察系统的运行效果来进行设计方案的比较。
在建立模拟模型的时候所需要的辅助软件包括，简单的编程语言有：SIMAN、GPSS等等；用复杂编程的高级语言如：VB、VC等；无需编程可视化的建模技术主要有Arena等。模拟技术从表现形式上可以分为动画模拟和数值模拟两种。其中，动画模拟又可以分为三维、二维动画，它和普通的动画软件效果不同，它的显示画面也是由仿真模拟驱动来完成的，随着系统中的各个构成单元的变化而发生变化的，可以形成动画的效果。
2.计算机模拟技术在港口码头工程设计中的应用
2.1码头装卸系统模拟技术在我国的应用和发展
上个世纪80年代末期，中交第一个航务工程勘察设计院有限公司的前身——交通部第一航务工程勘察设计院承担了对秦皇岛港媒码头二期工程的设计任务，对当时来说是我国最大的一个引进外资建设的港口码头工程，因为当时我国处在刚刚改革开放的时候，针对港口工程设计方面还不是很了解，这其中就有计算机模拟技术的应用。因此，南开大学和交通部第一航务工程勘察设计院以及中国科学院应用数学研究所进行合作来进行相关研究，并且在1992年开发出了“煤炭出口码头模拟模型”，成功的应用在了秦皇岛港媒码头的三期工程的设计当中。
另外，在交通部第一航务工程勘察设计院承担的国内的一些主要集装箱和散货码头工程的设计中都广泛的应用了计算机仿真模拟系统，所以，以下是针对黄骅港煤码头的三期工程为例子，介绍计算机模拟仿真技术在煤炭出口设计当中的应用。
2.2黄骅港煤码头工程的应用实例
因为在环境保护方面黄骅港煤码头的要求比较高，因此选用筒仓来代替露天的堆场是首选的方案之一。因为我国在港煤码头所采用的筒仓都是以大规模的群为先例，筒仓群的合理运用是有待进步的关键技术问题之一。此外，因为考虑到码头装船船体的利用率就会降低，因此设计人员就对煤码头的四期建设提出了采取栈桥码头两头靠船的设计方案，并且在码头上配备四台旋转式的装船机器。
2.2.1筒仓的合理规模
在黄骅港码头三期工程布置方案的设计条件下，通过对筒仓和码头的装卸工艺系统的仿真模拟，该仿真模拟模型主要包括卸车、装船以及堆厂等三个子系统，它涉及到泊位的数量、等级以及品种的比例、煤炭运量和到船型的比例、配煤的要求、数量、装卸设备的数量、类车编组、完好的额定能力和效率，以及对船和车到港所需要的随机分布函数等一系列的因素。
为了能够合理的运用筒仓，分别针对每线进行设计筒仓的情况，分为五组进行模拟实验。方案中的筒仓仓容分别为：84、96、108、120以及132万t，当筒仓达到一定大的规模以后，筒仓仓容的主要变化量是考卸车系统的作业影响来决定的。不同规模的仓容在进行卸车的时候列车平均等候时间和在港排队的长度，详见图1。
我们从图1中的模拟实验结果看来，随着筒仓仓总仓容的不断增加；列车在港的平均排队长度和平均等候时间都相应的减少。根据仿真模拟的试验来看，当总仓容为84万t的时候列车的评价在港时间为3.25h／列，很显然，如果进一步对仓容进行减少的话，将会对卸车系统的运转带来不利的影响；而当总仓容超过108万t的时候，列车在港的排队等候时间和排队长度的趋势将会变得平缓，对卸车系统的影响也相应的减少了。因此，考虑到筒仓建设的费用较高和在管理的过程中会提高水平等，建设总仓容为96万t33个筒仓的设计方案比较合理。
虽说模拟技术在我国的港口工程设计中有一定的应用，但是还是不是很广泛。针对国内的一些码头装卸系统来说，在大宗散货类的码头中应用比较广泛。
而对于集装箱码头来说，多台装卸桥进行同时作业，堆场作业往往需要在水平的位置上非配多点的特点。集装箱船要按照一定的顺序来将集装箱抵达到目的港来重新堆放。由此可见，集装箱集港的时间和装卸船的顺序不一致，为了避免出现倒箱，码头堆场的分配是涉及诸多因素的复杂的一个过程。就目前的国内集装箱码头的装卸系统模拟模型来说，过程比较简化，涉及到的堆场作业以及车流组织的模拟结果很难反映出实际的情况。建议对集装箱码头的现场资料调研分析进行加强，并且抽象的归纳出符合实际的概念模型。
关键词：计算机技术；汽车工程；研究分析
引言
科技的不断变化与发展，使得计算机信息技术不断地应用于各个领域之中，并获得了长久的发展与提升。计算机仿真技术，顾名思义就是利用计算机特有的功能，将汽车零部件以及整辆汽车的运行数据，建模方式通过计算机模拟程序进行简单的实验研究。将这种模拟技术应用于汽车工程制造之中，可以大大提高其工作效率，通过计算机可以对汽车的任意程序进行技术跟踪，实验测试，维护管理，故障检修等一系列各个阶段，缩短产品的开发周期，降低了生产成本，但与此同时，也加速了产品的更新换代，提高了产品的竞争力。
1 基于数值模拟方法的仿真分析
1.1 汽车结构方面的应用
对汽车的整车和部件进行强度分析、刚度分析、运动校核、疲劳耐久性分析及 NVH（Noise，Vibration andHarshness） 分析等。主要使用基于有限元方法、边界元方法、统计能量分析方法和计算流体力学等开发的软件。
有限元软件的开发与利用，不仅仅是因为其计算精准，而是它独有的适应能力，能够适应各种复杂的计算程序，特别是对低频结构的振动模拟与分析。可以结合不同的功能进行静力学分析，动态学分析，振动等。就目前而言，是比较常见的一种模拟方式，因此被广泛的运动到汽车结构设计当中，对于汽车工程设计的发展起着至关重要的作用。
SYSNOISE 软件就是运用有限元方法和边界元方法进行声学建模和声振建模。统计能量分析在预测和分析车内空气噪声方面侧重于应用，而预测和分析车内结构噪声方面却侧重于研究，如用统计能量分析方法进行驾驶室模型的动态响应预测。
通过数值模拟方法的分析可以达到提高优化整车及零部件的结构、提高承载能力、延长使用寿命、降低车辆噪声和减少重量的目的，从而改善整车的动力性、舒适性和经济性等性能。
1.2 汽车被动安全方面的应用
被动安全主要是指汽车在不可避免的情况下所发生的交通事故，能够在事故发生时保护车内的驾驶人员以及其他人员的安全，或者将伤害降低到最小，此时，就需要反复的进行计算机试验研究才能将损害降低最低，达到最大的优化利益。由于这种试验相对成本较高，所以不能经常性的做实车碰撞试验，只能根据计算机的方式进行测试，当试验到一定阶段的时候才能进行实车碰撞试验，这在很大程度上就降低了成本。实车碰撞结果产生的问题，计算机会自动根据实际情况进行安全设计改良与革新，最终将导致研发周期的延长。为此，计算机模拟技术在汽车被动安全中是十分重要的。
2 基于 MATLAB/Simulink 的仿真分析
MATLAB/Simulink 是对动态系统进行建模、仿真和分析的一个软件包，也可以称之为一体化仿真环境。它支持线性和非线性系统、连续时间系统、离散时间系统及连续和离散混合系统，而且系统可以是多进程的。
在 MATLAB/Simulink 环境下，系统模型可以根据实际结构搭建，调整方便，结果输出直观。Advisor 不仅可以对传统汽车（ 包括轻型车和重型车） 进行仿真，而且对电动汽车（包括纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车） 也可以进行仿真分析，可以预测多种循环工况下的车辆性能、能量消耗、排放、控制策略实施情况以及零部件的效率。
3 硬件在环仿真分析
硬件在环仿真，最初应用在结构复杂、价格昂贵的系统的开发和测试上，是将被仿真系统的一部分用数学模型描述，并把它转化为仿真计算模型，其他部分以实物（或物理模型） 方式引入仿真回路，可以对虚拟运行环境中的设备进行逼真的模拟，其特点是实时性。这种定义比较早的“半实物仿真”定义更准确。
通常硬件在环仿真的输入和输出是连续的或模拟的，在这种情况下，连续的输入必须使用 A/D 转换器转换为数字的形式。这种仿真可以充分发挥物理仿真和数学仿真的优越性，避免各自缺点。硬件在环仿真环境实现了物理硬件和软件模型的互换，从而可以在原型车不存在的情况下进行部件或整车的仿真，也可以对潜在的部件及其组合方案进行评价、筛选，直到确定最优方案。
功能强大的高逼真度 HIL 实时仿真不仅可以缩短开发周期，加快了产品上市速度，而且由于测试期间无需使用实际硬件而降低了设备成本以及相关的维护成本。HIL 仿真最显著的优点是可以对实际情况进行模拟，而不会产生实际危险。
4 虚拟现实技术
虚拟现实技术是二十世纪八十年代末开始新型的一种实用技术，采用计算机技术进行视听觉融为一体的，在某种特定环境下，进行的一种虚拟环境试验，这种试验就如同亲临现场般一样真实。随着科学技术的不断进步与发展，这种技术不断地被应用于汽车工程建设之中，并推动了汽车工程建设的发展。利用虚拟技术可以将汽车进行数字化，然后将其模拟的环境结合起来，用真实的驾驶员进行一种仿真模拟驾驶，驾驶员可以真实感受到汽车的振动，噪音等就如同在现实生活中一样，同时，可以进行各种危险技术的模拟实验，所有这一系列的数据参数以及结果都将在虚拟技术中得以体现，这样不仅仅实现了虚拟技术的现代化，更加节省了投资，可以反复的使用，测试，并不存在任何的风险。
5 高层体系结构技术
高层体系结构技术是美国在1995年提出来的一种构件计算机仿真技术的建模技术，最显著的特征就是可以通过应用层将与环境分离，最大限度的利用新技术进行标准的服务功能，该系统也有较强的适应能力，这种技术在汽车工程中得到了广泛的使用，随着不断变化发展与完善，并逐渐应用于航空航天等事业。无人驾驶飞机就是在该系统的基础上发展起来的。这种虚拟训练与交通工程仿真技术不断的结合，并越来越完善。
6 结束语
随着科学技术的不断进步与发展，人们生活水平的不断提高，对于各种计算机技术的应用越来越广泛，虚拟技术将不断的应用于汽车工程建设中，并将作为主要的发展动力推动其向前不断的变化发展，从某种程度上而言，高层建筑结构体系结构系统太过复杂，为此在汽车工程上还不能广泛的被使用，但在整个交通系统中却得到了广泛的使用与推广。在汽车工程中不断的运用计算机仿真技术，可以大大提高汽车工程工作效率，就目前而言，汽车零部件与系统的开发已经成为现代汽车行业竞争的主要两大元素之一，汽车要想立于竞争的不败之地，必须提升其硬件技术的水平，将驾驶员与主观评价等训练技能相结合在一起，进一步完善与加强虚拟技术的训练，相信在不久的将来一定会推动汽车行业的发展。
参考文献
[1]张林波.有限元疲劳分析法在汽车工程中的应用[J].计算机辅助工程，2006.
【关键词】计算机；仿真；发展
1引言
自改革开放以来，计算机技术发展不断加快，信息处理技术也得到了进一步的提升，让仿真技术拥有更为广阔的应用控制。为了更好地做出全面的运行行为分析，需要做好计算机仿真的应用与研究，最终满足提高计算机仿真技术的目的，使其在各个领域的作用都可以得到良好发挥。
2计算机仿真的发展
随着图形图像技术与计算机技术的发展，计算机仿真技术也有所提高，纵观历史发展之河，计算机仿真主要发展分为几个阶段。第一，模型试验。这属于一种古老的方式，是基于物理模型的一种试验，不仅费时费力，还浪费材料。第二，数字化仿真。通过计算机技术做好相应的分析，但是计算机分析的结果却存在局限性，无法作辅导直观的表达。第三，图像化仿真。通过三维图形技术的利用，将计算结果表达出来，具备重复使用以及科学性的优势。第四，虚拟现实技术。不但可以利用图形图像技术来对仿真结果进行表达；另外，通过触摸仪器的利用，也可以为人们传递逼真的现实环境，让人们愿意沉浸其中。
3计算机仿真技术特点
第一，根据实际的需求，可以对模型参数进行调整、修改以及补充。人们可以获取想要的结果，改善研究计划。相比传统的物理实验，仿真技术操作成本更低，不存在风险，而且更加灵活。第二，计算机模拟结果是一个极短时间的仿真，可以及时地提供生产实践指导。第三，仿真结果不仅准确，而且可靠。只要仿真模型、仿真程序以及系统模式是科学合理的，其结果就一定是准确的。传统的模拟技术属于迭代的过程，在一定程度上，一个真正系统的性能，抽象的模型，在通过假设与实验之后，受试者阅读输出与验证模型，根据相关的参数以及模型的变化进行判断，不仅效率偏低，而且还会受到环境、安全等因素的影响，很难让仿真结果符合人们的意愿。计算机仿真技术以及科学技术是基于系统仿真结果而建立起来的，在动力模型试验的条件之下，不会受到过大的环境影响，其效率更高、安全性更高，能够对时间规模进行改变，进而成为设计、运行、评估、培训系统，特别是复杂系统的关键工具。
4计算机仿真的步骤及关键技术
开展计算机仿真的步骤。第一，建立出数学模型。通过专家经验以及观测数据表达的分析，利用各种手段做出考虑，然后建立一个数学模型。第二，将数据模型程序化，利用先进的自动编程软件，通过交互式的操作，就可以将数据模型程序化完成。第三，仿真实验。在进行仿真实验之前，需要设计一套实验方案，并按照实际要求运行仿真模型，以满足实验需求。在计算机仿真的计算中，包含几个关键技术。第一，智能化仿真。通过科学技术，在整个仿真过程中植入人类的思维行为，并以知识作为其核心，进行开发研究，通过仿真技术和人工智能的相互结合，就能够仿照出接近于现实的物体和景物，满足人们的实际需求。第二，仿真面向具体的对象。由于人们主观的意识，通过功能设计的研究与发展，对图片与动画进行整合，就能够实现对象对信息的获取，最终带动系统活动。第三，人机仿真和谐。站在多媒体、虚拟以及可视化的仿真角度，就可以将计算机仿真的实际作用反映出来。第四，分布交互仿真。通过现代化网络计算机技术的运用，可以实现仿真设备的互连，让空间与时间相互配合，这样就能够达到仿真环境的虚拟。
5计算机仿真技术的应用
5.1军事领域
在军事领域中运用计算机仿真技术，主要是贯穿武器装备的设计、研制、生产、使用和维护。设计阶段，需要针对设计的实物做好仿真模型的试验，这样可以将产品设计的风险降低；研制过程，通过仿真技术，可以完成项目的检测与调试，避免出现不必要的环节，同时，研制进度也能加快；生产阶段，通过仿真模型，可以实现武器装备的测试，以确定产品是否能够满足质量标准；维护阶段，通过仿真模型可以对产品性能进行综合化评估，并建立出预控方案。在军事领域中运用计算机仿真技术，就可以将研制武器装备的周期加快，这样也可以节约成本，降低风险，将产品的综合性能提高到新的高度。
5.2教育教学领域
在教育教学领域中运用计算机仿真技术，可以满足课堂教学质量与效率的要求。通过仿真模型的教学试验仿真与动态试验的相互结合，就可以将抽象化的内容实体化，如此就能让学生对仿真计算的方法以及网络模型有一个更深入的了解，最终满足教学所需。5.3工业领域随着工业的不断发展，工业领域涉及到的项目与系统等都具备一定的特殊性与复杂性，通过计算机仿真技术，就可以提高生产的经济性与安全性，也可以对工业项目生产的机理和规定有更进一步的了解，提供理论依据以支持工业产品的性能指标。一般来说，主要是在石油化工、设备仪器、电子产品和汽车等领域使用。
6计算机仿真技术未来的发展
随着计算机科学技术的发展，计算机仿真技术发展也在不断完善。在新的发展空间、发展条件之下，计算机仿真技术发展集中在两个方面。
6.1网络化计算机仿真技术
由于当前计算机仿真系统所开发出来的并不兼容，也不能实现相互之间的转移，导致共享存在一定的难度。由于开发成本过高，并且需要耗费大量的时间，所以一直无法满足物尽其用的功能。为了将这一部分问题解决，实现网络化的计算机仿真技术，就能够达到资源共享的目的。在未来，这一趋势必定会拥有极为广阔的发展前景，并且也可以避免因为二次开发所造成的投资成本费用的大幅度增加。另外，在这一过程中，还可以得到一定共享费用的回收，带来一定的经济效益。
6.2虚拟制造技术
随着虚拟制造技术不断端深入，使得计算机仿真技术也拥有另一个重要的发展方向。在20世纪的末期，虚拟制造技术得以发展。在计算机上运用虚拟制造技术，主要是实现从产品的设计阶段到产品的出厂阶段以及企业各个级过程的控制与管理，都需要通过计算机仿真技术才能够将其实现。另外，通过虚拟制造，也使得制造技术不必再对原本的生产经验过于依赖，可以实现多维度的制造预测，这样就能够促进机械制造领域更好、更快的发展下去，让其拥有更为广阔的前景。
7结束语
随着计算机技术的不断发展，计算机仿真技术发展已经成为计算机领域的一大趋势，并且在未来的发展道路上也可以获得提高与完善。所以，以计算机为基础的仿真技术，再配合上通信技术与计算机技术，就可以促进信息化以及社会现代化的发展，再以此为基础，就可以推动仿真技术的发展。因此，我们可以清楚地了解到，不断地扩大计算机仿真技术应用领域，才能够将其应用效果扩大，让其拥有更为广阔的发展空间。
参考文献
[1]贺秀玲,姜运芳,施艳.计算机仿真技术与信息处理结合探究[J].煤炭技术,2013,07:224-225.
[2]徐庚保,曾莲芝.计算机仿真系统述评[J].计算机仿真,2012,04:1-5.
关键词：建筑施工；虚拟仿真；应用
中图分类号：TU7文献标识码： A 文章编号：
引言：建筑施工行业是传统行业之一，在当前高新技术高速发展的背景下，其行业应接受高新技术带来的优势。在进行复杂大量的建筑施工时，为了保障不间断地有节奏工作，应使各个施工环节协同运作、步调一致，而要想达到这个目的就必须事先制定准确无误的组织计划和施工方案。而运用以往的工具和计算技术，早已难以保障准确地、及时地处理大量繁琐的施工技术资料。于是本文着重对虚拟仿真技术在建筑施工的运用进行了研究和探讨。
一、虚拟仿真技术的概念
虚拟施工技术（VC）是对实际施工过程的模拟。它运用结构仿真和虚拟现实等技术，在计算机等相关设备的支持下，对施工过程中的物品、人员、财产、施工过程进行逼真演练，以便事先发现施工中可能出现的问题，并采取相应的预防措施，在优化与控制能力、缩短工期、增强施工过程中的决策、减少风险和降低成本等方面均有显著作用。[1]
二、虚拟施工所需的技术支持
虚拟施工需要众多学科领域来提供技术支持，主要包括为虚拟现实技术、优化与建模技术、计算机仿真技术以及相关的软硬件技术。具体情况如下：
2.1虚拟现实技术。它综合了传感器技术、计算机图形技术、显示技术、计算机仿真技术等众多学科，它为人机对话提供了更直观和逼真的三维画面，而且还可以在多维空间上创建一个虚拟环境，以达到身临其境的感觉。
2.2建模与优化技术。应用此原理进行工程的设计、规划、管理、施工时可以综合全面地考虑在时间、经济和技术上的最佳方案，实现利益的最大化。优化方法也是虚拟施工中的一个重要技术。建模方法实际上是虚拟施工的另一种支撑技术。虚拟施工的模型包括：设计模型、基础模型和施工模型三大方面。其中施工模型与工艺参数联系在一起，以反映设计模型与施工模型间的交互作用。因此，施工模型必须具有以下几大功能：施工数据表、计算机工艺仿真、施工规划、物理和数学模型、统计模型等。
2.3计算机仿真技术。在土木工程中仿真技术主要运用在施工技术与管理和结构计算。计算机仿真技术是虚拟施工的最重要部分。在结构工程施工方面，内力仿真分析将直接给工程施工安全提供保障。[2]
2.4软硬件基础。虚拟施工技术是数据库技术、CAD技术与计算机仿真技术、计算机网络技术、虚拟现实技术、人工智能技术等多种学科技术结合而成的。只有当软件和硬件同时发挥作用才能使仿真技术得到充分利用。
三、虚拟仿真技术在建筑施工中的应用与现实意义
在建筑施工中虚拟仿真技术的作用不言而喻：首先，它有助于相关管理制度的完善和建筑市场的管理。在招投标时，虚拟仿真技术可以直观地对投标各方的方法、成效和施工工艺进行比较，从而达到公开、透明、公正、公平的目的。这样就大幅度减少了不正当行为的出现，对规范建筑市场管理有不可估量的作用。同时，它还能帮助判断建筑设计的合理性，以便对不合理处进行及时修改，优化设计方案，这对一些重大工程极其重要。因为设计方案毕竟都有一定的局限性，它主要由设计者的知识水平和施工经验来决定，因此对于同一个施工项目不同的设计师有着不同的方案，这时就需要用到虚拟仿真技术来科学地、直观展现不同施工方法措施和施工组织的具体效果，以便定量地对各种方案进行对比，真正实现施工方案的优化。运用虚拟施工技术能对整个施工过程进行事先模拟，使技术人员能在施工前最大可能地了解到各个构件在实际工程中的相互关系和相对位置，对施工方案进行相应调整，计算其相应工况应力，对多种施工方法进行实验分析。这样对于下面几个方面将会产生重大的作用：（1）建筑工程施工方案的选择和优化，我们知道，现在的建筑物因为设计师的不同，所以，基本上每一个建筑都有它自身的风格，这就导致了我们不可能复制建筑工程的施工过程。但是，如果采用施工虚拟仿真技术，我们就可以解决因为在施工经验的基础上建立的对于施工组织的选择和优化以及施工的方法所产生的局限性的问题。同时还可以直接的看到每一种施工组织措施和施工方法相结合时产生的不同的效果。这样就可以让我们更直观的从不同的施工方案中选择出最适合的施工方法，从而更好的完成施工。（2）施工技术的革新和新技术的引入，对于施工技术人员来说，施工虚拟仿真技术不仅能让他们更好的发挥出他们的创造性而且还能在成本很低的情况下完成施工新工艺的试验。这样，我们不仅降低了其试验的风险，还能大大的缩短引入和推广的时间。（3）施工管理，施工管理过程中不可避免的会出现质量、安全等方面的隐患，而施工虚拟仿真技术在模拟施工的过程中就可以让我们很清楚的看到这些安全隐患，从而在施工过程中能有效的避免或者尽早提出解决方法。（4）安全、生产培训施工虚拟仿真技术具有实效性、全面性的技术优势，对操作人员了解操作流程起到了重要作用，保证了施工任务的安全性，同时有效提高施工质量。（5）考察建筑设计的合理性.则也需运用大型工程设计施工虚拟仿真技术，该项技术不仅方便了对需优化部位的修改，更对业主、施工单位、设计单位三方的沟通与设计交底提供了便捷准确的方法。 [3]
四、虚拟仿真技术在建筑施工中存在主要问题：
计算机硬件和仿真软件本身的发展是仿真技术能否在建筑工程施工领域得以推广和应用所遇到的主要瓶颈。目前应用虚拟仿真施工系统所面临的难题有：（1）由于虚拟仿真系统具有需要在较高的专用工作站或实验室上进行的特点，导致了开发和应用要求的硬件平台较高，从而导致了企业在自行开发系统的过程中必须投入大量的资金和人力在专用虚拟实验室的建造以及国外进口设备和软件的购买上，这势必影响着企业的资金和人力资源。另外，系统的演示受设备的限制，移动的不方便性都在企业的考虑范围内。（2）单项工程的开发需要一个方便的开发平台，这个平台的提供需要一套面向建筑工程施工的专用集成型软件系统。由于虚拟仿真系统在工程施工中几乎没有集成型软件，导致了在单项工程进行开发时，需要从国外进口相关软件平台作为支撑，再加上工程施工中影响因素较多，以上的种种因素成为了开发一个项目所需成本较高的客观因素。（3）目前，虽然我国一些大型建筑企业集团已成为开发和应用施工定额软件、施工管理软件的主力。他们通过建立自己的设计研究院，为施工企业的技术人才培养创造了条件，而且部分的工程技术人员已具有一定的软件研发能力和应用水平。但是，无论是施工企业要引进专业软件人才，还是培养自己的开发骨干，都会给施工企业的开支造成巨大的压力。[4]
五、总结：随着虚拟施工技术的进一步发展，虚拟技术在土木工程中的应用将更加深入、普遍，它能大大提高工程管理和施工的效率，保证进度的进展，节约成本，提高安全性，减少工程风险等。在虚拟现实系统的施工组织与管理下，通过建立虚拟模型和虚拟施工过程来实现工程事先模拟，这必定会成为传统的施工管理的新篇章。
参考文献
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[2]黄明.虚拟现实技术在建筑施工中的应用 [J] -硅谷2010(8)
摘要：随着制造业规模化、自动化及复杂化程度的加深，虚拟制造技术应运而生，它是现代科学技术与生产技术发展的产物，它的主要作用是通过计算机虚拟模型来模拟产品的制造过程，进而对产品性能进行预测、检测和评价。本文首先对虚拟制造技术的内涵及关键技术进行分析，然后进一步展望了虚拟制造技术在钢管行业应用的前景。
关键词：虚拟制造 钢管行业 仿真
虚拟制造技术是20世纪80年代首先由美国提出的一个新概念，它的作用主要体现在制造系统正式运行之前对其进行评估和预测，对产品的开发、制造、营销及回收进行监控及协调。随着社会经济的发展，钢管行业也逐渐融入世界市场，面临着来自世界市场的竞争压力，虚拟制造技术在钢管行业的应用将会给钢管行业带来新的机遇和调整。
一、虚拟制造的内涵
先进的信息技术、仿真技术和计算机技术是虚拟制造的基础，其工作思想正是依靠这些技术在产品的设计阶段对制造活动中的人物、信息及具体过程进行全面的仿真，以便对制造过程进行有效的评估及预测，并在正式运行之前发现可能存在的问题并采取防范补救措施，最终目的是提高生产效率，降低企业成本，缩短企业的生产周期，进而提高企业的整体竞争力。
虚拟制造是结合多学科、多领域知识的一项技术，在计算机上体现的虚拟制造系统是整个技术的核心，它拥有产品和制造过程的全部信息，包括虚拟设计、制造和控制产生的数据、相关知识和模型信息。按功能分类，虚拟制造系统包括以下三种子环境：
1.虚拟制造设计中心：为虚拟设计、虚拟制造向设计者提供各种工具，以便设计出符合标准的产品模型。2.虚拟制造加工中心：研究开发产品制造过程模型和环境模型，对产品的生产计划和工艺规划进行可行性评估。3.虚拟制造控制中心：对产品设计、产品原型、生产计划、制造模拟和控制策略进行评价。
二、虚拟制造技术的关键技术
1.建模技术。虚拟制造系统的建模是生产模型、产品模型、工艺模型的信息系统。生产模型是在加工过程中，各类实体对象模型的集合，它可以分为静态描述和动态描述两方面，静态描述即对系统的生产能力和市场特征的描述，动态描述则是在静态描述的基础上对产品生产的全过程进行预测。产品模型包括毛坯、中期产品模型、目标产品模型，完备的产品模型是产品实施过程中全部活动集成的保证。工艺模型是将工艺参数与产品设计数学结合起来，它反应了生产模型和产品模型之间的交互作用。
2.仿真技术。仿真技术就是对复杂的现实系统进行“仿真”，依靠计算机对现实系统进行抽象和简化并形成仿真模型并运行该模型，得到一系列统计数据。产品仿真和加工过程仿真是产品制造过程仿真的核心，产品仿真就是在产品设计和生产的上游反馈和评估设计结果，加工过程仿真包括切削过程仿真、装配过程仿真和检验过程仿真等。
3.虚拟现实技术。虚拟现实技术营造的是一种动态的虚拟环境，人可以借助一定的借口进入到该虚拟环境，参与和操纵该环境中的仿真物理模型，并且能够和过去的、未来的甚至虚拟的人物进行交互，这种动态的交互需要更多的技术及设备支持。在生存过程中使用这种虚拟现实技术，使得人从主观上对虚拟产品和制造过程产生存在感，加深人们对虚拟过程的正确理解和直观感受。
三、虚拟制造技术在钢管行业的应用展望
1.虚拟制造技术在轧辊设计与制造中的应用。轧辊在钢管制造中有重要的地位，它是冷轧或热轧无缝钢管或其他各种形式的钢管的基础，但是轧辊的设计和制造受到多种因素的制约。虚拟制造技术可以对轧辊的设计、加工、装配的各个环节统一建模，并实现设计开发建模仿真、设计思维过程和设计交互行为仿真，锻造过程仿真切削过程仿真及检验过程仿真，从而克服传统轧辊设计制造模式周期长、制造成本高的缺点。虚拟的轧辊设计和制造过程使得钢管生产厂家不受时间和地域的限制，通过计算机网络进行设计和加工，共享资源，在轧辊设计与制造的各个环节都能发挥作用，这将有助于提高轧辊设计与制造的效率，进而降低钢管企业的生产成本。
2.虚拟制造技术在热轧无缝钢管生产中的应用。在热轧无缝钢管生产中，虚拟制造技术的使用主要体现在管坯加热工艺模拟和荒管再加热工艺模拟，管坯加热和荒管再加热是热轧无缝钢管生产的关键环节之一。虚拟制造技术首先要建立以钢管温度为对象的控制模型，然后通过仿真系统对加热炉的温度和管坯的加热时间进行仿真，该仿真过程是动态的，在收集实时监测数据的同时进行动态协调，并对加热速度进行控制，使得达到最佳的管坯穿孔温度或荒管再加热温度，最终实现在生存周期内不断优化生存过程的目标。
3.虚拟制造技术在冷拔钢管生产中的应用。虚拟制造技术在冷拔钢管生产中的应用主要体现在为钢管的无芯棒拔制生产过程进行建模仿真。为解决金属在变形过程中因纵向延伸和横向流动所导致的管壁内层金属流动不均匀等问题，引入虚拟制造技术可以进行总体协调、动态优化，也可以对材料硬度、弯曲回弹、轮廓尺寸等问题进行仿真模拟。通过计算机模拟的这个模型，可以及时调整各项参数，减少失误与浪费。
四、总结
虚拟制造技术的运用需要结合多学科、多领域的知识，它的使用离不开制造技术与仿真技术，它涉及到仿真、虚拟现实、数据继承、优化等多个领域，可见虚拟制造技术在未来还有很大的扩展空间和发展前景，尤其是在钢管行业中的应用潜力巨大，相信在未来会给钢管行业的设计与制造带来新的革命。
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关键词 虚拟制造技术；信息化；仿真技术
中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）20-0010-02
当今随着科技进步和人类生活水平的提高，消费市场已经逐步进入需求个性化、多样化、快速响应的时代。在竞争日趋激烈的全球市场环境下，消费产品企业必须能够更好地满足市场快速反应的需求，即要以更短的产品开发周期，个性化的产品服务，更高的产品质量，更低廉的制造成本和更好的售后服务来赢得客户市场。为应对快速变化的产品变更，制造企业的生产加工活动必须与时俱进，具备柔性的生产加工能力。随着近年来计算机软硬件技术的快速发展和生产管理理念升级，20世纪90年代以来产生了很多创新的概念和方法，虚拟制造（Virtual Manufacture，VR）就是其中一种全新的制造体系和模式创新方法。在虚拟制造系统中，充分利用信息技术、三维仿真技术、计算机技术对制造系统进行系统化组织与分析，在基础上采采集相关的数据进行系统建模，从而不断优化整个设计过程。整个过程采用虚拟制造技术，并没有制造实物产品，而是利用计算机进行模拟整个制造过程。从而可以做出更为准确的决策与优化方案，大大提高了企业的快速响应和市场开拓能力，降低企业决策风险。
1 虚拟制造技术简介
1.1 虚拟制造技术简介
目前，信息技术技术发展日新月异，信息技术的迅猛发展给制造业的发展提供了巨大支持。从世界制造业发展潮流来看，信息技术与制造业的不断融合是必然的趋势。在这个领域产生了很多新概念，其中虚拟制造技术引起了广泛的关注。所谓虚拟制造技术是采用计算机仿真与虚拟现实技术，在高性能计算机及软件技术的支持下，实现产品设计工艺规划、制造流程、性能分析、质量检验，并进行过程管理与控制。从这个概念我们可以看出，虚拟生产技术并没有生产出实物产品，这是与传统的制造加工过程最明显的不同。虚拟生产技术将传统的设计加工过程在计算机上进行虚拟演示，在计算机整个模拟过程中，设计师可以清楚看到产品虚拟加工的整个过程，设计人员可以随时在虚拟的空间中根据市场需要和用户需求对产品设计进行不断的修改和完善。虚拟制造技术的出现只有几年的时间，但对制造业的影响是巨大的，虚拟技术摆脱了传统制造业设计、生产的不可逆性，优化了产品的设计流程，提高了产品的设计质量，缩短了产品的研发周期，在极短的时间内迎合市场需求，生产出用户受欢迎的产品，占领市场，赢得竞争优势。
1.2 虚拟制造的关键技术
虚拟制造技术是制造技术的一大突破，也是未来制造技术发展的潮流。事实上，虚拟生产技术涉及范围很广，应用也比较广泛，其核心技术分别是信息技术、仿真技术以及虚拟现实技术。
1.2.1 信息技术
在现代制造技术中的信息技术主要包括管理信息系统（MIS）技术、生产排程系统、仓储管理系统（WMS）、配送优化系统等。通过虚拟制造系统应用，可以模拟这些系统运行情况，设计合理的系统功能和数据库结构。
1.2.2 仿真技术
计算机仿真技术是以计算机系统为基础，根据用户的要求建立实际系统的数学模型，并使之转换为仿真模型，在不同的工况下在计算机系统中运行演示，从而真实地展现实际系统运行状态的过程。仿真技术主要优点有：
1）减少方案设计与开发时间。
2）减少运营瓶颈的风险。
3）降低方案改善成本。
1.2.3 虚拟现实技术
虚拟现实技术是一种综合计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术以及仿真技术等多种科学及时而发展起来的计算机领域的新技术。
它包括以下关键技术：
1）动态环境建模技术。
2）三维显示和传感器技术。
3）实时三维图形生成技术。
4）系统集成技术。
2 虚拟制造技术在家电制造业中的应用
家电是制造业中竞争最为激烈的领域之一，我国的家电企业经过短短几十年的发展，通过人性化的产品设计、敏捷的市场反应能力和低廉的制作成本，目前已经在以高科技为依托的家电市场上找到了立足点，特别是以电视、空调、冰箱为代表的大家电在国内市场占有率超过70%。家电业为了提高产品的市场竞争力，对产品的制造技术的应用力度明显加大，随着CAD，CAM等技术的广泛应用，家电产品在产品设计和质量标准上得到了大大改善，产品更新换代速度加大，市场竞争力不断加强，其中虚拟制造技术的使用更使得家电产品设计与制造发生了根本性的改变。下面本文分别对虚拟制造技术在家电制造业中的虚拟设计、虚拟产品制造来阐述虚拟制造技术在家电制造业的应用。
2.1 虚拟设计在家电产品设计中的应用
设计阶段是家电产品走入市场的最重要阶段，这个阶段对产品的质量和成本具有重要影响。在家电产品设计阶段利用虚拟技术是家电设计领域的一大突破，家电设计师们利用虚拟技术对家电产品这个过程进行计算机模拟，与以往的实物模型设计不同，采用虚拟技术后，设计师们对虚拟的家电产品进行零部件装配，大大提高了设计效率和质量。还可以通过动画演示来展示家电产品的性能和结构，发现问题及时进行修改和补充，尤其是对家电产品的零部件进行有限元分析，来对家电产品的可加工性、可采购性、可装配性等因素进行分析，并参考客户反馈的意见进行优化综合优化设计，必要时用快速成型样机予以验证。
虚拟产品设计主要包含以下两类。
1）增强的可视化系统。
利用先行的CAD系统进行建模，在对数据格式进行转换后输入虚拟环境系统进行进一步的设计；目前的虚拟设计系统大都属于这种类型。
2）基于虚拟现实的CAD系统。
CAD技术最早的应用就是在设计中，将虚拟技术用于CAD系统中，创建虚拟现实的集成化CAD系统，这种系统不再是传统的二维交互手段进行建模，而直接是进行三维设计，用户可以在这种虚拟环境中进行设计活动，大大提高设计效率。另外，这种系统也支持其它的输入方法，如语音识别、手势和眼神跟踪等。整个系统操作方便、简单易懂，设计人员经过简单了解后就可以进行操作，不需要进行专门的培训，因而拥有广阔的应用市场。
2.2 虚拟产品制造在家电生产中的应用
虚拟产品制造在家电生产中的应用主要是虚拟家电产品生产线制造流程。利用计算机仿真技术，模拟产品生产整体流程，对生产线规划方案进行评估，择优选择设计方案，大大降低产品生产风险，降低后期生产线改造成本，并对部分难以通过手工分析的复杂控制逻辑模块进行仿真分析，验证优化生产线控制逻辑，以实现设备、人员、物料、生产计划的最优化运作。图1为虚拟制造分析流程。
图1 虚拟制造分析流程
进行生产系统仿真分析主要包含以下步骤：系统分析收集数据抽象系统模型建立仿真模型运行仿真模型仿真实验输出结果并分析。图2为仿真技术在生产线规划中的应用。
2.3 应用虚拟制造技术可以给家电企业带来的好处
1）为家电制造企业提供高质量的设计产品，虚拟制造技术在家电生产领域的应用，改变了家电产品设计模式，降低了设计成本，设计师们可以在计算机虚拟环境中正确处理家电产品生产成本与效率之间的关系，帮助管理者做出正确的决策，获取最大利润。
2）家电产品开发中使用虚拟制造技术，可以在建模方法、虚拟运动仿真中的运动链简化和等价转换的精度评价等技术或应用上有所创新，
3）家电制造企业采用虚拟制造技术，可以迅速根据市场的发展以及用户的要求来修改产品设计，实现了家电产品的定制化设计和生产，为家电产品迅速占据市场形成竞争优势提供了巨大帮助。
图2 虚拟制造中的生产系统仿真技术
3 总结
结合本文所述和相关文献知识，虚拟制造技术是制造技术的一大突破，虚拟制造技术在制造行业的使用可以大大提高制造业的生产效率，降低成本。对家电制造行业而言，随着家电市场竞争的日益白热化，传统的家电生产方式已经滞后于家电市场的发展以及用户的实际需要，急需创造新的制造技术突破口。在这方面，虚拟制造技术的使用更使得家电产品设计与制造发生了根本性的改变，帮助家电企业迅速的适应市场需求、形成竞争优势。当然，虚拟制造技术在我国发展不过短短几年，还处于理论研究阶段，对于我国制造行业而言，要积极借鉴国外成熟的虚拟制造技术理论，与我国实际相结合，在生产实践中不断完善和强化，最终进行大规模的推广和应用。
参考文献
[1]王爱云.虚拟制造技术研究现状及展望[J].矿山机械，2007（12）.
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关键词：下雨下雪计算机模拟
0 引言
冬天是下雨和下雪较多的季节，目前很多都是用Flash软件来模拟下雪和下雨的过程，Microsoft Visual Basic是广泛应用的通用的可视化编程软件开发工具，具有非常强大的图形处理功能，加之VB 简单易学，使用方便，有许多功能强大的处理图形图像的控件与函数，便于实现较为逼真的软件模拟环境。同时实现此功能的VB程序代码实现比较容易，而且采用面向对象的编程方法，可以很方便地进行扩展。
1 实现方法
由于是在计算机屏幕上模拟下雨和下雪现象，因此当“雨滴”或“雪花”到达屏幕底部时要进行复原，用Rangomize初始化随机数发生器，并采用两种不同的方法触发：在模拟“下雨”的程序中，利用一个计时器，通过不断地绘制不同圆心和半径的小圆来表示“雨滴”。在模拟“下雪”的程序中，采用无限循环，并利用DoEvents函数，当双击鼠标左键时，才使模拟程序中断循环，并返回。具体实现流程如图1和图2所示。
2 程序实现和模拟效果
定义全局数组Snow(1000，1)表示“雪花”在屏幕上的坐标，Scolor(1000)表示坐标点的颜色，Snumber为设定的“雪花”数量。Rain(1000，1)表示“雨滴”在屏幕上的坐标，Rsize(1000)为“雨滴”大小，Rdelta(1000)为间隔。主要程序如下：
Dim Snow(1000, 1),Scolor(1000), Snumber As Integer
Private Sub Form_Load()
Fsnow.Show
DoEvents
Randomize: Snumber = 400
For j = 1 To Snumber
Snow(j, 0) = Int(Rnd * Fsnow.Width)
Snow(j, 1) = Int(Rnd * Fsnow.Height)
Scolor(j) = 10 + (Rnd * 20)
Next j
Do While Not (DoEvents = 0)
For ls = 1 To 10
For i = 1 To Snumber
oldx = Snow(i, 0)
oldy = Snow(i, 1)
Snow(i, 1) = Snow(i, 1) + Scolor(i)
If Snow(i, 1) > Fsnow.Height Then
Snow(i, 1) = 0
Scolor(i) = 5 + Rnd * 30
Snow(i, 0) = Int(Rnd * Fsnow.Width)
oldx = 0
oldy = 0
End If
coloury = 8 * (Scolor(i) - 10)
coloury = 60 + coloury
PSet (oldx, oldy), QBColor(0)
PSet (Snow(i, 0), Snow(i, 1)), RGB(coloury, coloury, coloury)
Next i
Next ls
Loop
End Sub
Private Sub Form_DblClick()
End
End Sub
运行后得到的效果如图3所示：
■
Dim Rain(1000,1), Rdelta(1000), Rsize(1000) ,Rnumber As Integer
Private Sub Form_Load()
Randomize
Rnumber=1000
For i = 1 To Rnumber
Rx1 = Int(FRain.Width * Rnd)
Ry1 = Int(FRain.Height * Rnd)
Rdelt1 = Int(500 - (Int(Rnd * 499)))
Rsize1 = 25 * Rnd
Rain(i,0) = Rx1
Rain(i,1) = Ry1
Rdelta(i) = Rdelt1
Rsize(i) = Rsize1
Next
End Sub
Private Sub Timer1_Timer()
For i = 1 To Rnumber
Circle (Rain(i,0), Rain(i,1)), Rsize(i), BackColor
Rain(i,1) = Rain(i,1) + Rdelta(i)
If Rain(i,1) >= Frain.Height Then
Rain(i,1) = 0:
Rain(i,0) = Int(Frain.Width * Rnd)
End if
Circle (Rain(i,0), Rain(i,1)), Rsize(i)
Next
End Sub
Private Sub Form_DblClick()
End
End Sub
运行后得到的效果如图4所示：
■
3 结束语
将常见的天气现象用图形化的编程语言实现计算机模拟，取得了较好的效果，本文只是对较普通的现象进行了模拟。由于天气现象变化无常，要准确及时模拟各种天气现象，还需要设计复杂的算法和进行高级的编程。总之，通过计算机模拟天气现象，对自然界的现象有了进一步的理解和认识，为今后进一步的开发研究奠定了基础。
参考文献：
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想要玩vr游戏，首先要安装vr游戏，除了购买vr头显之外，还需要购买控制器，对于这一点还是需要了解的。不过需要注意的是，VR设备不能玩传统3D游戏，主要是因为在游戏制作方面，有很大的区别。
PC端VR头显的一个优势就在于支持位置追踪，因此需要空间来供你施展，一般情况下几平米就够了。在完成VR头显与电脑的连接后，根据教程来扫描空间，完成定位安装就可以了。
对于部分用户来说，在玩vr游戏的时候，可能会出现头晕的状况，若用户遇到这种情况，在玩vr游戏的时候，建议不要离景物小又多的地方过近，远一点的话景物移动速度就会降低。
资料拓展：虚拟现实技术(英文名称VirtualReality，缩写为VR)，又称灵境技术，是20世纪发展起来的一项全新的实用技术。
虚拟现实技术囊括计算机、电子信息、仿真技术于一体，其基本实现方式是计算机模拟虚拟环境从而给人以环境沉浸感。随着社会生产力和科学技术的不断发展，各行各业对VR技术的需求日益旺盛。
（来源：文章屋网 ）
【关键词】建筑仿真;虚拟现实技术;三维图形
随着计算机技术和信息技术等高新技术的快速发展,仿真技术也得到迅速的推动,并在高技术的发展中越显其重要作用,能够应用在各个领域。近三十年来视景仿真环境与技术发展历程展望了视景仿真环境与技术进一步发展的趋势。
虚拟现实(Virtual Reality,简称 VR)是指为用户提供一种模拟现实的操作环境,利用计算机生成逼真的三维视觉、听觉、触觉的感观世界,使人们对所研究的对象和环境获得身临其境的感受,从而提高人类认知的广度和深度,拓宽人类认识客观世界的“认识空间”和“方法空间”,最终达到更本质地反映客观世界的实质。视景仿真是仿真动画的高级阶段,也是虚拟现实技术的最重要的表现形式,它是使用户产生身临其境感觉的交互式仿真环境,实现了用户与该环境直接进行自然交互。其中,作为表现三维视觉仿真中的建筑技术就显得非常重要了。
一、建筑仿真有三个非常鲜明的特征
1、运动是实时的,计算机呈现给人们的图形图像所表现的场景运动是与人们在现实生活中所见的一样,运动节奏光滑平稳;
2、建筑是三维的。能够允许观察者从不同的角度来浏览建筑特征,细节丰富、逼真,满足人们的视觉感受,使人们产生身临其境的感觉;
3、它是可交互的。允许通过键盘、鼠标或其它计算机输入设备、计算机程序对建筑浏览过程进行实时控制,对其中的物体进行规划和操作。
二、建筑仿真与虚拟现实技术的应用范围
建筑仿真与虚拟现实技术可以表现大型工程漫游,展示各种拟建设的工程项目,为国际和国内工程设遨游计投标建立多种层次、细节丰富的虚拟模型,真实再现工程竣工后的情况。用户可选择不同路径进入
该项工程的任意部分;也可为已建设或正在建设的各种工程项目展示其周边环境、内部、固定设施的配套情况。又可以应用于名胜古迹的仿真旅游,展现名胜古迹的景点,可以任意选择路径装修各景点,乐趣无穷。
三、制作逼真的建筑模型的实现方法
三维计算机表现是采用计算机模拟现实中的三维空间物体。在计算机中构造三维的几何造型,并赋予表面材料、颜色、纹理等特性,然后,设计造型的运动、变形,灯光的种类、位置、强度及摄像机的位置,焦距,移动路径等,最终生成图象,并可以将制作的动画输出到其他硬件录制设备,三维计算机动画不仅可以模拟真实的三维空间,而且还可以产生现实世界不存在的特殊效果。建筑仿真可以使用3DMAX软件制作。3DS MAX是美国著名软件开发公司 AUTODESK 继 AUTOCAD 后推出的又一力作。该系统软件在三维造型、场景模拟、视觉效果、动画制作等各方面具有强大的功能。
一、通过几何体和二维图形利用编辑命令完成模型的建立,创建出形象比例精确的建筑模型。3D Studio MAX还可制作出山、水、波纹、波浪、颗粒及非规则形体,如:人体、植物等。利用3D Studio MAX 中丰富的材质和质感,可以对整个实体或部分实体进行颜色、明暗、色裹、反射,凹凸和透明度等进行编辑,再通过设定物体、相机、光源和路径来制作动画。物体可进行变位、旋转、缩放、伸压等变形,光源可为环境光、泛光灯、聚光灯,并可设置任意多个相机的位置,方向和角度,方便进行灵活调整,在动画实时预演功能中,及时观察物体效果。另外,还可以利用3D Studio MAX 中淡入淡出,模糊,光晕,星光闪烁,雾雨,声等,很多特殊效果,制造特技处理,可产生超乎现实生产的变幻莫测的神奇效果。
二、使用“纹理贴图”图片,用来替代详细的模型。3DMAX软件中丰富的材质贴图技术用纹理、不透明、法线凹凸贴图、光照等技术而不是增加几何造型复杂度来提高逼真度。用来创建低多边形数的模型来简化和减少实时应用的程序要求。在对应位置的多边形表面上这样处理可以减少模型的多边形数目和复杂程度,提高图像绘制输出时的显示速度。达到使用较少的多边形创建更现实的细节的能力。只要视点不过于靠近实体,纹理贴图并不会降低场景的逼真程度。比如制作天安门城楼,用相机对五个方向(上、、左、右、前、后) 共拍摄五张照片,通过“展平的UVW贴图”命令处理成大图像。计算机可以从这些图像里产生任意方向的图像,从而使用户有身临其境之感。
三、利用“全景导出器”进行360 度球形全景的渲染。这样渲染出来的建筑模型,可以从任意的方向观看建筑。其视点和视角是任意可变的,视点可推进,也可拉远,可上升,也可降低,视角和转动的速度完全由用户自己控制,这跟用户观察实景的过程是完全一致的。给人以身临其境的视觉满足感。
【参考文献】
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[2]徐素宁,等.虚拟现实技术在虚拟旅游中的应用,中国图像图形学报,,2003
[3]杨键,耿卫东,等. 基于图像的虚拟景观漫游. 计算机辅助设计与图形学学报,2001 , (3)
作者简介:
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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