虚拟仿真技术优点精选(九篇)

第1篇：虚拟仿真技术优点范文

[关键词]虚拟仿真;实验教学;轨道交通;三位一体;一纵四横;三层六型

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.20.157

[中图分类号]G434 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2015）20-0-02

1 研究背景

随着我国高速铁路的迅猛发展以及“高铁出海”战略的提出，社会对轨道交通类人才的需求急剧增加。因此，为相关行业培养和培训技术人才和熟练技工的需求也日趋紧迫。地处淮海经济区和铁路交通枢纽（徐州）的江苏师范大学，立足于为区域经济社会发展提供技术人才和科技服务，加快了轨道交通类专业人才的培养，在理论教学的同时，也注重对学生的实验教学。

实验教学是理论教学的延续，学生通过亲历实验过程，能够加深对理论教学的理解，有助于对课堂教学知识的消化和吸收。实验室建设是实验教学的重要平台和保障基础，可以提升学科专业水平，提高人才培养质量。

目前，我国轨道交通专业实验教学和实践培训存在如下问题：真实平台设备价格高昂，占地面积大，难以同时实现多人的标准化实训和考核;对涉及不可逆的操作，极端的环境，不可控天气条件的运行状况无法进行真实教学和研究。然而，基于虚拟仿真技术的实验教学方法具有投资少、安全性高、拓展性强的优点，可为轨道交通专业实验教学的开展提供有力支持。

2 虚拟仿真技术概述

虚拟仿真技术是以计算机仿真技术、多媒体技术和网络技术为依托，用一个虚拟的仿真系统来模仿真实系统的技术。虚拟仿真实验教学中心是通过虚拟仿真技术，模拟真实的实验设备和实验场景，使学生通过人机交互的方式在模拟的实验场景、实验设备中开展相关实验，达到在虚拟现实环境中，完成各种实验教学活动的目的。它是虚拟仿真技术、计算机技术和专业理论知识等多学科融合的结晶。在实验教学中引入虚拟仿真技术，具有以下几点优势：第一，虚拟实验设备可以代替昂贵的真实设备，同时节约实验室用地，降低实验室建设成本，有利于缓解经费紧张压力;第二，仿真实验的引入突破了实验时间、空间的限制，有利于实验教学的开展和实验设备的利用，进而有利于推进实验教学的改革;第三，虚拟仿真技术可为实验教学提供良好的环境，有利于学生创新能力的培养;第四，虚拟仿真技术使得实验环境更接近现实，有利于缩短学生进入相关行业的适应期。

3 构建虚拟仿真实验教学平台

根据教育部公布的“十二五”发展规划，工程实验室应在信息集成技术、虚拟仿真技术和智能制造技术等方面寻求突破，并大力推广和应用虚拟仿真技术。构建虚拟仿真实验教学平台、开展网络实验教学，不仅可以改进实验教学方法，还可以缓解实验设备和实验硬件资源不足等问题，有利于改善和提升实验教学的效果。基于此，江苏师范大学利用现有实验室条件和软件平台，积极筹划轨道交通信号与控制虚拟仿真实验教学中心的建设，主要包括“三位一体”实验平台、“一纵四横多分支”实验体系和“三层六型”实验项目。

3.1 “三位一体”实验平台

轨道交通信号与控制虚拟仿真实验教学中心的建设目标主要有三个，其一是提高学生的工程实践能力和创新能力;其二是培训职工的职业技术能力和应急处理能力;其三是提升科学研究与试验的支撑能力。因此，首先建立了实验教学虚拟仿真平台，进而搭建实践培训虚拟仿真平台，在此基础上，进一步建设了科研服务虚拟仿真平台。三部分功能互补、相辅相成，共同构成“三位一体”多功能虚拟仿真实验平台（见图1），实现了“实验教学、实践培训、科研服务”的有机融合。

图1 “三位一体”实验平台

3.2 “一纵四横多分支”实验体系

在“三位一体”多功能虚拟仿真实验平台的基础上，按照“能实不虚、虚实结合、相互补充”的原则，以专业核心课程知识点为依据，以轨道交通全过程过程操作规范为标准，以安全运行控制为要求，建设由“行车控制”“运行车辆”“牵引供电”和“运输组织”四大部分构成的“一纵四横多分支”实践教学资源体系（见图2），以满足学校、企业和区域的虚拟仿真实践教学需求，实现校内外、本地区及更广范围内的资源共享，形成虚拟仿真实验教学中心的可持续发展。

图2 “一纵四横多分支”实验体系

3.3 “三层六型”实验项目

根据教育部高等学校本科专业课程实验设置要求，轨道交通信号与控制虚拟仿真实验教学中心将虚拟仿真实验分为基础层、应用层、提高层三个层次，包含验证型、演示型、综合型、设计型、科研型、创新型六种实验类型。其中，教学虚拟仿真实验属于基础层，注重专业知识基本原理的理解和验证，有验证型、演示型仿真实验项目46个;实践培训虚拟仿真实验属于应用层，注重专业知识的综合应用，培养学生的工程实践能力，提高职工的专业技能与职业素质，共有综合型、设计型项目42个;科研服务虚拟仿真属于提高层实验，共有科研型、创新型项目14个，全部面向学生、教师、轨道交通相关企业和相关科研院所开放，注重研究能力和创新能力的提升。

4 结 语

虚拟仿真实验教学中心作为高校实验教学的一个发展方向，以其依托的虚拟现实技术、网络技术、仿真技术和专业知识，拥有了传统实验室难以具备的优势：建设维护成本低，平台扩展性好，利用效率高等。轨道交通信号与控制虚拟仿真实验教学中心的建设，充分利用了上述优点，改进了本学科本专业的实验室布局和结构，搭建了“三位一体”虚拟仿真实验平台，形成了“一纵四横多分支”的实验体系，开发了“三层六型”实验项目。通过虚拟仿真实验教学中心的建设和实验教学方法的改革，希望能够提高学生的创新能力和实践动手能力，提升相关企业职工技能培训的效果，进而为高校实验教学的改革和创新提供一定的参考和借鉴。

主要参考文献

[1]孙爱娟.职教领域虚拟仿真教学资源建设与应用探析[J].中国电化教育，2012（11）：109-112.

[2]李平，毛昌杰，徐进.开展部级虚拟仿真实验教学中心建设提高高校实验教学信息化水平[J].实验室研究与探索，2013（11）：5-8.

[3]马文顶，吴作武，万志军，等.采矿工程虚拟仿真实验教学体系建设与实践[J].实验技术与管理，2014（9）：14-18.

[4]李炎锋，杜修力，纪金豹，等.土木类专业建设虚拟仿真实验教学中心的探索与实践[J].中国大学教学，2014（9）：82-85.

第2篇：虚拟仿真技术优点范文

关键词：虚拟仿真技术；电子信息类专业；教学

虚拟仿真技术，是一种借助于计算机进行图形处理，实现图像再现的方法，将其引入电子信息类专业教学中，有助于提高教学质量与学生兴趣，拓展学生的知识面，丰富课堂的教学内容，培养学生的应用创新意识与能力。

一、虚拟仿真技术及其在电子信息类专业教学中的应用优势

虚拟仿真技术在电子信息类专业教学中的应用，主要体现在两个方面，一是虚拟仪器，二是仿真。其中，虚拟仪器利用“软件即仪器”的思路，借助于虚拟仿真软件，实现了一系列仪器的功能。仿真是指借助于模型开展电子信息类实验，通过仿真软件等的模拟功能，模拟实验环境与过程，达到教学实践与理论相结合的目的。

虚拟仿真技术在电子信息类专业教学中的应用，改变了传统的以教师为中心的单项输入式教学模式，通过指导性的虚拟实验设计与自主学习活动设计，增强了学生的主体地位，最大化地节约实验教学成本，打破了时空的限制，可在任何地点、任何时间进行电路仿真，便于利用便携式硬件及虚拟仪器验证仿真结果，极大地提升了实验效果。学生可以借助于虚拟仿真技术迅速完成实验，避免了大量枯燥的反复操作，提升了教学实验测量、显示精度，节约了该环节所需时间，为学生提供了更多实验探索设计的机会，同时，还确保了实验过程的安全性。

二、电子信息类专业教学中虚拟仿真技术的典型应用

1.Multisim软件

该软件是NI公司所研发的一款专业化电子仿真软件，具有操作简便、易上手等优势，其元器件十分丰富，而虚拟实验仪器更是功能强大，不仅提供了万用表、示波器等多种常用仪器，还兼具虚拟网络分析、频谱分析等功能，操作方便。该软件在电路类课程中的应用十分广泛，由于通信子线路课程具有较大的难度，理论知识过于抽象，因此，理论教学无法使学生深刻地理解。若想采用专业化通信设备，就要投入庞大的资金，这也是很多学校无法承担的，因此，可以借助于虚拟仿真软件模拟实验过程。

例如，在讲解调制解调器时，为了帮助学生理解三种调制，可以利用Multisim软件进行二极管桥型调幅电路的绘制，借助于“虚拟示波器”XSC1，就调幅信号所观测到的波形进行展示，这样学生可以清晰地看到波形变化与调载幅度变化保持一致，频率、相位并没有发生变化，学生可以对任意参数进行修改，并对波形变化规律进行观察，无需担心会对测试仪器造成破坏。利用该软件帮助学生学会如何使用虚拟示波器，再碰到实物示波器时，学生就能从容地操作了。

2.Proteus软件

该软件包括ISIS、ARES两个软件，其中，ISIS是一款电子系统仿真软件，能够对模拟、数字、模数混合电路进行仿真，并对微控制器系统及其电子元器件进行仿真，实现了软硬件的充分结合与实时仿真。以单片机课程中的LED点阵为例，其虽然结构较为简单，但加上驱动电路，要想使学生理解其显示原理仍较困难。可以利用Proteus软件，绘制8×8点阵电路图，点阵行采用74LS245作为驱动，由P2口进行控制，点阵列由P1口进行控制，并动态显示出来，再将源代码装入单片机，即可实现模拟仿真。采用该软件仿真极大地调动了学生的兴趣，便于其更好地理解LED显示原理。

3.MAX+plus II软件

该软件包括设计输入、处理、校验、编程下载等四大部分，提供诸如VHDL、AHDL等多种硬件设计的输入语言功能。该软件为硬件编程提供了条件，实现了硬件的在线升级，可以根据自身需求设计出独一无二的集成电路，因而在数字电子技术课程中有广泛的应用。例如，在设计一位全加器时，包括三种输入ain、bin、cin和两个输出sum、cout，通过绘制其内部原理图，软件可自动生成全加器逻辑符号，并对其逻辑波形进行观察。通过对波形时序关系进行分析，明确所设计全加器是否存在错误，是否需要修正。若无问题，可以选择菜单中的芯片型号，如选取EPM7128SLC84-15芯片，并对管脚重新加以分配、定位，将编程进行下载，完成操作过程。

三、结语

如今，虚拟仿真技术已经成为创新型电子信息类专业人才培养的必要手段。通过虚实结合、虚实互补模式，提高学生综合应用、工程实践与创新的能力，同时，实现了电子信息类专业教学资源的开放化与深度共享，全面提高电子通信类专业的教学效果。

参考文献：

第3篇：虚拟仿真技术优点范文

【关键词】虚拟仿真技术；建筑工程；施工

近年来随着社会经济的不断发展，计算机技术也开始普及，并在建筑工程中得到广泛应用，促进了管理水平与施工技术的提高，对施工科学的进步与发展也起到了非常重要的作用。现阶段建筑施工中主要应用的软件系统有CAD辅助系统、智能管理系统以及办公自动化系统等等，这些计算机技术的广泛应用对传统施工理论是一种改造与发展，同时也为传统的施工方法带来了新的理念，目前在建筑施工过程中应用虚拟技术已经成为可能，通过虚拟技术的应用，建筑施工将会创造更大的经济效益与社会效益。

一、虚拟仿真技术在建筑施工中的应用

虚拟现实技术主要结合了计算机方针技术、计算机图形技术以及现实技术等多种学科的优势于一身，使人机交互对话成为了可能，为其提供了更加真实、直接的三维界面，同时还在多维的信息空间中搭建虚拟的信息环境，用户在使用时会产生一种身临其境的感觉。虚拟现实技术一方面结合了仿真技术的优点，另一方面为用户提供更加真实的环境效果，在很多领域中都有非常广泛的应用。

仿真技术是基于系统动态模型的一种实验方式，具有经济性与安全性的优势，在很多领域中都有广泛的应用，例如航空航天、电力、交通等等，此外，在煤炭、化工等领域中也有很好的应用。

二、虚拟仿真系统在建筑施工中应用的意义

虚拟现实技术主要指在工程施工过程中对施工进行模拟，首先需要在施工之前掌握各种构建在结构中的相互关系即相对位置，在实验中通过多种方法，对工况应力进行计算，使方案得到优化，其产生的意义主要可以从以下几方面进行探讨。

（一）优化施工方案

在建筑工程施工过程中，施工组织、施工方法的选择都要建立在一定的施工经验基础上，从这一方面来说具有一定的局限性。与此同时，现代建筑都具有鲜明的个性，所以施工就不能完全重复，虚拟仿真技术的使用可以在方案中将施工组织与施工方法科学、直观的展示出来，并将方案的对比定量完成，这对于方案的优化是非常有利的，促进了最有施工的真正实现。

（二）引入新的施工技术

虚拟仿真技术在工程施工中的应用可以最大限度的降低技术人员对施工工艺进行试验的成本，帮助施工人员革新思路，同时还可以将新技术的成效完美的展示出来，大大缩短新技术的引入与推广时间。

（三）施工管理更加便利

施工仿真技术可以对施工全过程进行事先的模拟，在模拟的过程中就可以将施工管理中容易出现的安全、质量等隐患及时找出来，并采取相应的措施对这些隐患区域进行强化，使施工现场的管理效果及施工质量得到明显提高。

（四）便于进行安全生产培训

施工虚拟仿真技术可以将施工过程情况直观的显示出来，有了这种技术的帮助，操作人员就可以更加全面的来哦接操作流程，做到优质的完成工程施工任务。

（五）大型工程设计

施工虚拟仿真技术可以对设计是否合理进行考察，从而可以更好的修改拟改进部位，获得的设计效果将会更加令人满意。同时，设计的方针对设计单位与施工单位以及业主之间进行设计交底也是非常有利的。

（六）建筑市场管理

在招标过程中，施工虚拟技术可以直观的对比各方的成效，评标的公正性与透明度因此得到增加，这对建筑市场的规范性管理是非常重要的。

（七）其它方面

施工虚拟仿真技术的开发一定会带动虚拟现实技术的广泛应用，应用到建筑业的其它方面，并充分带动城市规划的优化和虚拟现实技术的发展。

三、建筑施工中虚拟仿真系统的研究与应用前景展望

（一）应用现状

现阶段虚拟现实始终作为一门新兴科学而存在，虚拟建造直到现在也没有得到一个十分明确的提法，现阶段的研究主要集中的理论、研究以及系统的层面上。

（二）应用展望

仿真技术是否可以在建筑施工领域中得到广泛引用，主要取决于仿真软件及计算机硬件的发展，现在虚拟仿真技术在工程施工中存在的问题主要有：1）虚拟仿真系统的开发及应用对硬件的要求比较高，而且要在专用的实验室或工作站中进行，进行系统开发时需要投入大量的人力和资金，同时演示过程中还会受到设备的限制，移动起来也不是很方便。2）在开发单项工程时，需要用到从国外进口的VR软件平台。因为现在工程施工中几乎没有成型的虚拟仿真系统软件，所以需要开发一个新项目，这需要较高的成本，开发出的系统应该是专用的集成型的软件系统，从而为单项工程的开发奠定坚实的基础。3）现阶段我国的一些建筑集团已经建立了属于自己的设计研究院，这无疑为施工企业技术人才的培养创造了有利条件。

目前我国一些施工企业洪的技术人员已经具有非常高的技术研发能力，很多建筑施工集团已经成为施工软件研发的主力军。另外，一些高校和科研机构也开始极力开发工程施工中涉及的技术软件，在工程实践等方面对集成控制等技术进行积极的探索与引用。真个工程施工领域中的计算机辅助软件正在逐步形成，并为人工智能理论与方法的推广奠定了基础。

随着仿真技术应用的领域越来越广泛，相关软件也取得了突飞猛进的发展，同时新的仿真平平台、计算方法以及编程技术将会体现出更好的可扩展性，并在多种领域中得到应用。此外，对仿真系统进行的微机化探索在在不断发展之中，并已经取得了一定的成效，这为虚拟现实在微机上的应用成为了可能。通过对集成型、通用性施工软件的开发，一定会加快软件的普及速度，并使单项工程的开发成本得到降低。

结语：

综上所述，目前高新技术已经开始日益发展，建筑也一定要勇于创造，积极吸纳新技术，从而促进工程施工技术的不断发展，为现代化的实现创造条件，这成为建筑工程施工企业适应激烈的市场竞争的重要途径。

参考文献：

[1]杜晓刚. 虚拟仿真技术在建筑施工中的应用分析[J]. 中华民居，2011，（6）.

[2]郑亚文. 虚拟仿真技术在建筑施工中的应用研究[J]. 施工技术，2009，（12）.

第4篇：虚拟仿真技术优点范文

【关键词】虚拟现实适度仿真低成本化

虚拟现实技术(简称VR技术)是基于计算机技术及数据处理技术的沉浸式交互技术，也就是基于计算机技术等现代科技，人为产生的可以综合感知以模拟特定环境的虚拟交互技术。用户可以借助相应的设备以人类自然的方式与虚拟环境对象进行交互影响，从而产生类似真实环境的体验。

一、虚拟现实系统的构成

虚拟现实系统的设计开发须涉及到人工智能、计算机科学、电子学、传感器、计算机图形学、智能控制等多个学科，一般来说完整的虚拟现实系统由以下几部分构成：

1.传感器模块：是用户与虚拟环境的接口，一方面接受用户的操作并将其作用于虚拟环境；另一方面将操作结果以综合形式反馈给用户，使用户形成对虚拟环境的感知。

2.检测模块：用于检测分析由传感器模块接收到的用户操作，并将其转换为系统操作指令传输给控制模块操控虚拟环境。

控制模块：是仿真系统的核心部分，既可以仿真控制虚拟环境以应对用户操作，又可以将虚拟环境的反馈通过反馈模块控制传感器使用户获得仿真体验。

3.反馈模块：接收来自控制模块的处理信息为用户提供实时反馈。

4.建模模块：获得现实世界的三维表示，并由此构成对应的虚拟环境。

二、虚拟现实系统的关键技术及成本构成

虚拟现实系统的关键技术及成本构成主要包括以下几个方面：

1.动态环境建模技术：虚拟环境的建立是虚拟现实技术的核心内容。动态环境建模技术的目的是获取实际环境的三维数据，并根据应用的需要，利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。三维数据的获取可以采用CAD技术（有规则的环境），而更多的环境则需要采用非接触式的视觉建模技术，两者的有机结合可以有效地提高数据获取的效率。这里的开发成本主要表现为环境三维模型和贴图带来的系统空间及时间占用，如果不能较好的优化模型和贴图将会严重影响整个系统的视觉效果及运行速度，大量浪费计算机系统资源，甚至导致复杂场景环境无法实现。

2.实时三维图形生成技术：三维图形的生成技术已经较为成熟，其关键是如何实现“实时”生成。为了达到实时的目的，至少要保证图形的刷新率不低于15桢/秒，最好是高于30桢/秒。在不降低图形的质量和复杂度的前提下，如何提高刷新频率将是该技术的研究内容。随着新一代高性能图形处理器三维渲染技术的实用化，经过适当优化模型贴图的虚拟环境实时生成已不再是系统设计的成本瓶颈了—大多数主流图形处理器已可以轻松胜任此项任务，不必再增加额外的开发成本。

3.立体显示和传感器技术：虚拟现实的交互能力依赖于立体显示和传感器技术的发展。现有的传感器技术还远远不能满足系统的需要。例如，数据手套有延迟大、分辨率低、作用范围小、使用不便等缺点；虚拟现实设备的跟踪精度和跟踪范围也有待提高，因此有必要开发新的三维显示技术。由此可见，现有的立体显示和传感器技术还远远不能满足高仿真度虚拟环境的构建要求，并且由于技术的不成熟性还极大的提高了系统开发的成本。据统计系统开发成本的40%以上将消耗在该方面，因此是低成本虚拟现实系统开发必须解决的问题。

3.仿真控制技术：自然环境中的各物体之间是有相互作用的，简单的说就是各种力场的存在特性。几乎所有的运动和交互动作都要涉及到约束力学，这意味着仿真环境及身处其中的用户应该在合理的作用力影响下活动。因此虚拟现实系统需要模拟环境中出现的大量物体的材料及物理力学特性，单从需要仿真的数量及类型上看就会极大地增加系统实际的工作量及成本，更何况虚拟环境中物体之间纷繁复杂的相互影响关系了。事实上针对这些问题现代工程物理学也没有一种简单有效的解决方法，故而要想找到合理简单的数学模型并最终形成算法是虚拟现实技术的重要研究方向。就目前的情况来看仿真度要求越高算法的实现就越困难，系统开发成本就越巨大。

4.系统集成技术：由于虚拟现实中包括大量的感知信息和模型，因此系统的集成技术起着至关重要的作用。集成技术包括信息的同步技术、模型的标定技术、数据转换技术、数据管理模型、识别和合成技术等等。目前的虚拟现实系统开发通常都是单独开发相关的部分，致使系统存在开发难度及工作量巨大、可重复利用率低、通用性差等缺陷，这也是系统开发中成本高昂的重要原因之一。

三、低成本化虚拟现实系统解决方案分析

使虚拟现实系统在工业产品设计生产方面无法大规模应用的高昂开发成本，主要来源于高精度三维环境模拟，高度真实的动力学仿真设计及高度沉浸感的交互式感觉器及三维显示技术等几个方面。综合来看，虚拟现实系统对虚拟环境及虚拟交互的仿真度要求越高则系统的开发成本就越大，因此有必要提出适度仿真的概念，以解决当前高成本阻碍应用的问题，至于完善的问题尽可以在应用扩展的同时，随着技术的发展逐渐解决。

首先，合理的选择虚拟三维环境模型的建模方式和优化方法就可以大大节省对系统资源的消耗，如手工建模方式中的可编辑多边形建模，就可以在环境或物体尺寸精度要求不高的情况下，以少量的多边形网格和极少的代价获得非常精致的视觉效果，而使用有效的优化方法还可以进一步提高网格的效率。同时选择通用化成熟的商品建模工具也可以大大提高建模的效率，使原来用编辑手段实现的效果开发变得简单、快捷，这就大大降低了相应的成本消耗。

其次，在工业产品的大多数虚拟现实应用中，降低对传感器及立体显示的似真度要求也可以在降低成本的前提下保持相对较好的环境沉浸感，比如，技术比较成熟的环幕显示技术，虚拟洞穴显示技术虽然还不是立体显示技术，但其视觉效果已可以满足大多数的沉浸交互应用了，而使用传统的鼠标指点设备代替复杂的数据手套等高技术传感器，虽然对用户的沉浸体验有很大的影响，但依然可以满足大多数的低成本系统的要求，而开发成本却可以极大下降。

第5篇：虚拟仿真技术优点范文

关键词：虚拟制造技术；建模；仿真；发展趋势

中图分类号：S220.6 文献标识码：A

0 引言

随着全球化经济和计算机技术的高速发展，传统制造业开始了根本性变革。虚拟制造技术应运而生。它通过计算机建立虚拟和仿真环境对产品的设计开发、制造、装配等各方面进行模拟运行并实现，预先发现各种问题，完成产品的一次性制造成功。因此虚拟制造技术是现代制造技术发展的必然趋势。

1 虚拟制造技术的国内外研究现状

虚拟制造技术应用前景诱人，以美国为首的西方工业国家在95年前已基本完成应用基础技术的研究，正向实际应用全面过渡。目前已在飞机、汽车等领域获得了成功的应用，如波音777全面采用虚拟制造技术，其整机设计、部件测试、整机装配以及各种环境下的试飞均是在计算机上完成的，使其开发周期从8年时间缩短到5年。福特和克莱斯勒公司与IBM合作开发的虚拟制造环境用于其新型车的研制，开发周期由36个月缩短至24个月。由此可见，国外的研究已经趋于成熟。

我国科研机构、高等院校和企业目前正处于理论体系初步研究阶段，与国外相比还有很大差距。

2 虚拟制造技术的内涵

2.1 虚拟制造技术的定义

虚拟制造技术是以虚拟现实和仿真技术为基础，在计算机上实现产品从设计、加工和装配、检验、使用整个生命周期的模拟和仿真。这样可以模拟出产品及其性能和制造过程，优化产品的设计质量、制造过程、生产管理和资源规划，以达到产品开发周期和成本的最小化[1]。

2.2虚拟制造技术的特点

虚拟制造技术可以对生产制造对象以及企业管理过程进行全面的模拟。特点如下所示[3]：

（1）模型为本

虚拟制造采用计算机仿真建模，所以必然涉及到产品模型，环境模型，过程模型。产品模型包含全部的产品信息；环境模型包括各种工装，厂房以及对产品起支撑及支持作用的信息；过程模型包含研发设计、工艺路径、加工参数、装配可行性、干涉检查、静动力学分析等信息。

（2）信息集成为本

虚拟制造技术的根基是仿真技术，所以它必须实现各种仿真软件的兼容，包括产品模型、环境模型、过程模型之间的信息集成。

（3）高精度仿真为本

高精度的仿真需要必然要求实现高准确度、高可信度、仿真结果的生成主要是依靠模型的VVA（Verification Validation and Accreditation）技术来实现。

2.3虚拟制造技术的关键技术

建模技术[2]

虚拟制造技术首先要通过对制造过程的统一建模才能用计算机仿真，所以建模技术是虚拟制造技术的基础支撑技术。

仿真技术

仿真就是将制造过程中建立的模型用计算机分析优化。包括产品性能仿真、生产规划仿真、实际制造过程仿真等。

控制技术[4]

控制技术指建模过程、仿真过程所用到的各种管理、组织与控制的技术和方法。包括模型部件的组织、调度策略及交换技术，仿真过程的工作流程与信息流程控制，成本估计技术。动态分布式协作模型的集成技术冲突求解及基于仿真的推及技术模型及仿真结果的验证和确认技术。

3 虚拟制造技术的发展趋势

随着制造战略的发展， 虚拟制造技术在产品制造、设计、装配等方面的应用已经越来越广泛。它也逐步从局部应用转化成向集成应用发展，在复杂的高科技产品的开发设计过程中逐步加大对基于虚拟现实技术的虚拟制造技术的应用。

4 结语

虚拟制造技术是一项极具发展前景的技术，它是多学科、多技术的综合产物，可以提高产品质量，缩短生产周期，提升企业的效益，从而增强企业的竞争力。随着我国对虚拟制造技术研究的深入，其广泛应用的趋势会日益明显，终将成为企业发展的必由之路和必然选择。

参考文献

[1]文明珠.浅谈虚拟制造技术及发展应用[J].信息与电脑·理论版,2010，(3)：21.

[2] 米宝山,李雪莉.浅析虚拟制造技术及应用[J].科技信息,2011，(21)：70,150.

第6篇：虚拟仿真技术优点范文

【关键词】虚拟仿真技术；“医学生-孤寡老人-孩童”模式；“春夏秋冬”健康养生体验中心

Virtual Simulation Technology is applied to the Process of Traditional Chinese Medicine Culture Transmission

YUAN Ye-min

（Liaoning university of traditional Chinese medicine information engineering school 2014 grade，Shenyang Liaoning 110032，China）

【Abstract】This paper introduces the limitations of modern Chinese medicine culture in communication， and expounds the advantages of virtual simulation technology in the transmission of Chinese medicine culture. Based on virtual simulation technology， the establishment of communication mode of three generations and healthy health experience center are to promote the spread of Chinese medicine culture.

【Key words】Virtual simulation technology；“Medical students-Widowers-Children” model；“Spring and summer autumn and winter” healthy health experience center

1 中t药文化在传播中的局限性

中医药文化传播是通过各种直接或间接的载体和路径向人们宣传中医药文化，让更多的人认识和了解中医药，从而达到认知中医、运用中医和传承中医的水平[1]。在计算机技术飞速发展的21世纪，中医药文化的传播不仅面临着机遇，也面临着巨大的挑战。目前，中医药文化在传播质量、传播范围和被接受程度上，都还存在着局限性。

随着计算机技术的发展，一种新兴的教学手段――虚拟仿真技术逐渐成熟。为了促进更新中医学文化传播的内容，提高其传播质量，扩大其传播范围，增强群体的接受程度，把虚拟仿真技术运用到中医药文化传播中已成为一种趋势。

2 虚拟仿真技术在中医药文化传播中的优势

虚拟仿真技术包括虚拟现实技术和仿真技术。虚拟现实技术是一门快速崛起的计算机技术，它通过多媒体技术与仿真技术相结合生成逼真的视、听、触等信息，使参与者以自然的方式与虚拟环境进行交互作用，能够身临其境地参与到虚拟环境事件的发展变化过程，从而获得最大的控制和操作整个事件的自由度[2]。而所谓“仿真”，就是构造出一个“模型”（包括实际模型和虚拟模型）来模仿实际系统内所发生的运动过程，这种建立在模型系统上的试验技术称为仿真技术或模拟技术[2]。虚拟现实以仿真技术为基础，仿真引擎是虚拟现实的核心，在中医药文化传播过程中的应用，二者是相辅相成的关系。与传统的传播方式相比较，虚拟仿真技术具有四大优势。

2.1 沉浸传播，提高传播质量

虚拟仿真技术通过计算机建立三维虚拟环境，使体验者产生身临其境之感，体验者从视觉、听觉、触觉方面感受到的事物和自然感觉一样真切。在该环境下认识、了解和感受中医药文化，这种“沉浸性”的感觉使人们更为真实地接触到中医药文化，便于人们更好地理解、学习中医药文化，这就大大提高了中医药文化的传播质量。

2.2 交互传播，扩大传播范围

体验者在三维的虚拟环境中，可以操作其物体，及时、实时地得到反馈的信息，这称之为交互。在这种三维交互中，体验者是交互作用的主体，与虚拟事物客体间可以进行信息的交换。这种交互传播可以建立在远程控制技术基础上，实现异地实时交互的效果，从而扩大中医药文化的传播范围。

2.3 自主设计传播，增强接受程度

基于虚拟仿真技术建立的三维虚拟环境，具有自主设计功能。体验者根据自身需求，可以对虚拟环境中的系统功能模块进行自行设定，设计出适合自己的虚拟现实环境。这项功能可以满足不同人群的学习需要，增强其对中医药文化的接受程度。

2.4 绿色传播，节约医疗资源

虚拟仿真技术不仅提供了更多的虚拟现实体验，而且也大大减少医疗模型的使用，降低学习体验成本，规避现实操作中的危险与不安全隐患，降低环境污染，实现绿色教学，节约医疗资源。

3 传播内容与方法

以各科常见病、多发病为素材。运用虚拟仿真技术诠释常见病、多发病的主要病因、发病特点、主要症状、治疗方法和预防措施。建立视觉、听觉、触觉以及形体、手势一体的多维化综合信息集成处理环境，使体验者获得身临其境之体验。利用虚拟仿真技术所提供的感知功能，让体验者感受体验中心随着季节、气候等的变化，而产生的相应变化，学习四时养生知识，达到健康养生的目的。

3.1 “医学生-孤寡老人-孩童”模式

孩童是祖国的未来，家庭、社会、国家对他们的教育早在其牙牙学语时就已经开始了。养老院，这里是一个被孤立的角落。高等中医院校的学生埋头于堆积如山的理论知识课本，而在学校的教学模式下不能熟练地掌握临床实践技巧。将幼儿园、养老院、高等中医院校开办在一起，并在养老院建设中医药虚拟仿真体验室，创建虚拟现实系统，典型虚拟现实系统模型图如图2-1，组成“医学生-孤寡老人-儿童”三代沟通中心，在这里会有奇妙的化学反应发生。笔者认为这对于中国目前的学龄教育、孤独老人、中医学生实践能力等问题都会有深远的影响。

图1 虚拟现实系统模型

医学生为孩童、老人科普中医药文化的知识，讲解一些常见病、多发病的主要病因、发病特点、主要症状、治疗方法、预防措施和突发疾病的应急措施，以及健康养生的常用方法。三个不同年g阶段的主体在同一个虚拟现实环境下相互交流学习，从而收获快乐、获得知识、感受中医药文化的魅力。虚拟仿真体验室全年对中医学生免费开放，但是当他们体验完之后，必须陪伴老人一段时间。这段时间里，孩童也自愿来到这里，汲取中医药文化的精华。建立“医学生-孤寡老人-孩童”三代沟通模式，实时传播中医药文化。

3.2 “春夏秋冬”健康养生体验中心

在社区建设“春夏秋冬”健康养生体验中心，一年四季供社区住户免费体验。中医养生学是中医药文化的重要组成部分之一，是祖国医药学伟大宝库中的一支奇葩，符合中医“治未病”的理论核心。在目前看病难、看病贵的现象之下，中医的“治未病”的理念，一定程度可以解决看病难、看病贵的问题，进而缓解社会矛盾，有利于构建和谐社会。世界万物想要发展，重在顺应自然。四时养生，是根据一年中四季的时间、气候、物候、阴阳等变化规律，来调摄人体生命活动，达到人与自然和谐统一，从而增进健康、延年益寿目的的一种养生方法。具体包括：春三月养生、夏三月养生、秋三月养生、冬三月养生，“春夏秋冬”健康养生体验中心即包括这四个部分。

利用虚拟仿真技术所提供的感知功能，让体验者感受体验室里随着季节、气候等的变化，而产生的相应变化。由于传感器技术的限制，目前虚拟仿真技术所能提供的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉等[3]。构建虚拟仿真系统，虚拟仿真系统主要由五个模块构成，如图2。该系统包括四大板块的内容：起居，饮食、情志、运动和服饰，春夏秋冬四时的板块形似略有不同，以春季养生要略为例，如图3。使人们能在虚拟环境中观察、聆听、触摸、漫游、闻赏不同节气的变化以及养生要略，并与虚拟环境中的事物进行交互，学习抽象和复杂的人类感知特性，达到传播中医药文化的良好效果。

图2 虚拟仿真系统的构成

图3 春季养生要略

3 价值效用

长期以来，中医药文化承担着为人类健康保驾护航的任务，这也是我国医药卫生事业的重要特征和显著的优势。把虚拟仿真技术技术运用到中医药文化的传播过程中，可以加强中医药文化发展的优势，开创中医药文化事业持续健康发展的新局面，让千百年来的中医药专家的思想得到传承。通过各方面的力量，提升我国中医药事业的发展水平，加强医疗健康领域的国际合作，充分调动资源、整合力量、提高效率[4]。

3.1 加强中医药文化发展的优势

虚拟仿真技术与中医所独有的“预测未来疾病的发生、性质、趋势”相结合，使人们更为直观地了解中医药文化中“治未病”的思想。虚拟仿真体验室给人们展现的是虚拟的环境，其实进一步而言，就是没发生会发生疑惑可能发生，即未来的情况，因此虚拟仿真技术在加强中医药文化发展的优势方面有很大的促进作用。

3.2 开创中医药文化事业持续健康发展的新局面

目前，社会上存在一些特色的技术方法创新跟中医药发展不协调等现象，使得中医药产业破坏严重，中医药文化传播面临条件差、人才匮乏的问题。把虚拟仿真技术应用于中医药文化传播中，开创中医药文化事业持续健康发展的新局面。

3.3 传承中医药文化的核心思想，弘扬中医药文化

中医药文化在数千年风雨历程中积累了养生保健的丰富经验，这是中医药文化事业得以继承和发展的重要因素之一。中医药文化强调顺应自然，维护人类与自然的和谐；注重形神兼养，维持心身的和谐；倡导保养精气，以提高机体防御和抵抗疾病的能力。这些养生保健的思想原则，对21世纪医学发展趋势而言，具有前卫作用，值得传承。在虚拟仿真技术的基础上弘扬中医药文化，使之得以薪火相传、生生不息。

4 结束语

具有悠久历史传统的中医学文化，在新世纪的潮流中该走向何处？目前，需要充分利用现代科学技术，体现中医药文化的优势。虚拟仿真体验室是中医药文化与计算机技术深度结合的现代产物，是推进中医药文化传播建设的重要内容。在如今西方文化盛行的时代，应该利用中医药文化自身的特色和优势，与多学科相结合，充分利用现代科学理论和计算机技术，为中医药文化传播所用，对未来中医药文化发展必将带来新的气象。21世纪，一门既能保留中医学传统精华，又能融会现代先进科学成果，具有新世纪时代特色的中医学，将展现于世界医学之林[5]。

【参考文献】

[1]徐桢，王晓青.中医药文化传播路径分析及对策研究[J].成都中医药大学学报，2012，35（3）：94-96.

[2]张希黔，黄声享.建筑施工中的新技术[M].北京：中国建材工业出版社.2005： 11-12.

[3]杨胜华.气动喷嘴式触觉再现装置的仿真与试验研究[D].大连：大连海事大学， 2008.

第7篇：虚拟仿真技术优点范文

关键词：虚拟仿真；实验室建设；采矿工程

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）10-0141-03

东北大学采矿工程专业，根据学科发展需要及培养卓越性人才的需求，适应教育部开展部级虚拟仿真实验教学中心建设要求，从2010年开始建设部级虚拟仿真实验教学中心。

采矿工程专业的课程应用实践性强、紧密结合生产实际，教学大纲要求学生深刻理解采矿工艺、岩石力学等理论并能够联系实际解释实际工程施工过程中的岩土体失稳、破坏问题及其防护原理。野外考察和现场实例无疑是弥补这一缺陷的重要内容，但遗憾的是，由于受到现场条件、人力、物力和财力的限制，很难在教学中实际操作。现场和物理试验虽直观，但由于各学校实验室观测手段、经费等条件的限制，传统的教学内容已经不适应新形势对创新人才能力培养的要求，不能体现时代特色和新的教育观念，缺乏理论联系实际的有效方法。因此，需要对传统的教学内容进行改革，实现“教与学的互动、理论与实践的结合、能力与兴趣的共增”这一教学目标。

一、东北大学采矿工程部级虚拟仿真实验教学中心建设

随着数值计算方法、虚拟仿真技术与计算机技术的发展，这些方法和技术为采矿、岩土及其岩石力学实验提供新的辅助教学手段。利用现代计算力学新理论、新方法和计算机可视化技术，对岩石的变形与破裂过程进行数值仿真和试验，不仅可以达到采矿、岩土工程设计及岩石力学实验辅助教学的目的，而且可以突破传统现场工程实践周期长、危险性大以及岩石实验观测难、分析难、重复难等多种弊端，是采矿、岩土工程实验教学改革的一条新路。

数值试验和虚拟仿真技术注重于对一些由于经费、时间、难度等因素的制约而难以在实验室再现的现象进行虚拟显现，更强调运用数值实验的结果加深对未知现象的探索，具有通用性强、方便灵活、可重复性等特点。所以，针对采矿、岩土工程实践周期长、危险性大以及岩石实验观测难、分析难、重复难等多种弊端，通过建立虚拟仿真教学实验室开展实践教学，帮助学生深刻理解工程设计原理，掌握理论知识，提高学习兴趣和创新能力，理论联系实际，提高实验教学效果，对于产学研有机结合具有重要意义。东北大学采矿工程专业为解决采矿工艺优化设计、岩土力学实验、采矿围岩岩体失稳数值仿真模拟等大型复杂实验中物理实验设备昂贵、维护费用高以及采矿现场安全性差等缺点成立综合性虚拟仿真实验教学中心。

本虚拟仿真教学实验中心在发展的过程中遵循“物理实验与虚拟实验并重”、“科学研究指导教学实践”的实验教学理念。中心的建设主要依托于国家采矿工程重点学科、教育部金属矿山深部开采重点实验室、辽宁省岩土力学实验教学示范中心、东北大学―东北建筑设计院合办的辽宁省岩土工程研究中心、长江学者创新团队、招金集团东北大黄金学院。经过快速发展的4年，中心至2013年已形成了系统性的虚拟仿真实验教学平台，虚拟仿真成为教学的重要内容。2013年，建立东北大学-山东招金集团有限公司部级工程实践教育中心。2014年，中心所授课程《采矿学》获部级教学成果奖。2015年，东北大学采矿与岩土工程虚拟仿真实验教学中心获批省级虚拟仿真教学中心，为中心今后的发展提供了更好的契机。

二、东北大学采矿工程部级虚拟仿真实验教学中心实践

东北大学虚拟仿真教学实验中心主要承担采矿工程、资源勘查工程、测绘工程、安全工程、工程力学5个本科专业及其他相关专业的虚拟优化设计、数值仿真计算、数字矿山、地质测量、虚拟安全工程训练等实验、实训课程。此外，还服务于全校本科生各类创新竞赛和研究生的课题研究。中心目前设有4个实验室：矿山测量与数字矿山虚拟仿真实验室，采矿优化设计虚拟仿真实验室，岩石破裂过程与大规模并行计算数值实验室，安全环境及装备虚拟仿真实验室。

以上4个虚拟仿真实验室，开设各类虚拟仿真实验。中心面向全校相关专业承担课程实验教学、设计实践教学、工程训练实践教学。根据不同专业的教学需要，在虚拟仿真实验教学中实施了分类教学，对采矿、岩土、安全、资源勘查、测绘、力学专业学生开设基础型实验、设计型实验、综合型实验，部分同学选作创新型实验。另外，中心作为大学生课外科技创新设计与制作的主要支撑单位，为其提供设备仪器、场所和指导。

以下以采矿优化设计虚拟仿真实验室的露天矿境界与开采计划优化设计虚拟仿真实验，全面介绍本实验教学中心的教学实践过程。

第8篇：虚拟仿真技术优点范文

关键词：虚拟仿真实验；实验教学；土木工程；实验室建设；

作者简介：徐明(1972—)，男，黑龙江大庆，博士，研究员级高级工程师，实验教学中心副主任，主要研究方向为实验教学及实验技术

1土木工程专业的实验教学特点

土木工程专业的实验与实践教学具有行业的特殊性。

(1)空间体量巨大。土木工程的服务对象是建筑物、桥梁、隧道，一般体量巨大。现在世界最高的建筑物高度超过800m，桥梁的最大跨度达1991m，超高层建筑物的单根柱子、单根桩基的承载能力上万吨。进行这些结构或构件的实体实验几乎是不可能的，即使是缩尺实验，也存在实验构件及加载设备体量大、实验环境恶劣、实验费用高的问题，限制了学生的参与。

(2)施工周期长。土木工程的建设周期一般比较长，世界最高建筑物———迪拜塔的建设历时6年，通常一幢普通的住宅楼施工工期也需要1年以上。由于时间的限制，学生的认识实习和生产实习无法得到工程建设全过程的体验。

(3)工程参与方多。土木工程存在不同的建设参与方(建设方、设计方、施工方、监理方等)，在学生认识实习和生产实习过程中，往往只能体验其中某一方的工作，无法从不同参与方的视角去感受和经历工程。

(4)危险性高。土木工程实验很多是破坏性试验，并且是脆性破坏，具有一定的突然性，学生在实验过程中的安全问题十分突出。同时，由于施工现场工序复杂、人员众多，而很多学生又缺乏施工经验和对危险源的判别能力，这使得很多施工单位在安排学生的认识实习和生产实习时存在顾虑。

(5)实验难度大。在土木工程的实验中，灾害环境(如台风、火灾、地震、滑坡和泥石流等)的模拟设备造价高(大型地震模拟振动台的造价上亿元、大型风洞的造价几千万元)。灾害环境实验难度大、危险性大、费用高。

为解决土木工程传统理论教学与学生工程化培养之间的矛盾，拓展实验及实践教学的深度和广度，提高实验教学的实效，实现理论教学与实践教学的紧密结合，特别是进行灾害环境对土木工程影响的分析、解决重大工程的防灾问题，尽可能减少实验成本和潜在危害，东南大学在课堂理论教学、原有实体实验、认识实习和生产实习的基础上，利用专业的仿真软件，采用多媒体技术以及网络通信平台，构建了具有高度真实感、直观性和精确性的虚拟仿真实验教学平台，作为实体实验及实践教学的有益补充和创新［1－5］。

2实验教学资源建设

早在2005年“工程结构设计原理”与2006年“建筑结构设计”国家精品课程建设期间，东南大学就开始组建土木工程计算机辅助结构设计实验室，此后结合“土木工程施工”、“工程合同管理”、“结构力学”及“工程结构抗震与防灾”几门国家精品课程和其他相关课程的建设，又相继成立了土木工程施工虚拟仿真实验室、土木工程管理信息化等实验室。2013年通过资源整合，依托部级土木工程实验教学示范中心，成立了东南大学土木工程虚拟仿真实验教学中心。

中心面向土木工程、建筑学、交通工程及其他相关专业，形成了“三层次、四模块、五结合”的教学体系。

(1)三层次：按照人才培养需求与教学规律，将实验教学内容划分为基础训练、提高训练和创新训练；

(2)四模块：按专业知识体系与工程实践规律，搭建土木工程设计、施工、管理、创新实践4个虚拟仿真实验平台；

(3)五结合：与理论课程相结合、与实体实验相结合、与科研项目相结合、与实际工程相结合、与企业实践相结合。

其中，四模块的18门实验课程支撑8门专业主干课程与12门实体实验实践课程，辐射其他16门专业课程，基本覆盖了土木工程专业的主要专业课。

2.1土木工程结构分析与设计虚拟仿真模块

模块主要包括：(1)基本构件虚拟仿真、楼盖设计虚拟仿真及单层工业厂房设计虚拟仿真等基础训练层次的虚拟仿真实验项目；(2)建筑结构抗震虚拟仿真、高层建筑结构设计虚拟仿真、大跨空间结构设计虚拟仿真及桥梁结构设计虚拟仿真等提高训练层次的虚拟仿真实验项目；(3)复杂结构虚拟仿真、基于MTS混合实验、大跨桥梁抗风虚拟仿真、结构构件抗火虚拟仿真等创新训练层次的虚拟仿真实验项目，是“工程结构设计原理”、“建筑结构设计”与“工程结构抗震与防灾”这3门部级精品资源共享课的重要建设内容。

结构分析与设计虚拟仿真实验项目充分体现了CDIO(conceive-design-implement-operate)的工程教育理念［6－7］，是从工程的构思到概念设计，再进行仿真分析，根据仿真分析结果对概念设计进行优化调整，最后按优化后结构进行施工图设计的全过程虚拟仿真实验，实现虚实结合的实践教学。

以特色实验项目“基于MTS系统混合模拟实验平台”为例，传统的建筑物抗震防灾实验大多数是对整个结构进行的，由于整体实验成本较高且实验项目较多，导致实验场地和实验时间安排紧张。为了提高实验项目的实际效果和设备的有效利用，将结构的大部分替换为数值子结构并采用计算机进行仿真，而只有小部分结构在实验室进行足尺实验(见图1)。仿真实验具有参数可调、实验方案可扩展、不存在硬件损耗的特点，能够加深学生对实验的理解；实体实验具有真实可靠、直观性强的特点，能够提高学生的动手能力和观察能力。采用计算机仿真实验与实体实验相结合的手段，可以有效提高学生综合应用所学知识的能力。同时，实时混合实验作为目前最先进的抗震防灾实验手段之一，有助于培养学生的创新意识，提高学术水平。

2.2土木工程施工虚拟仿真模块

该模块主要包含基本施工技术虚拟仿真、复杂工程施工技术虚拟仿真及关键施工技术仿真分析3部分。基本施工技术虚拟仿真主要包括土方、桩基础、模板、钢筋工程等施工过程的虚拟仿真，是模块的基础训练部分；复杂工程施工技术虚拟仿真主要是针对超高层建筑结构、大跨空间结构、大跨桥梁结构等典型工程施工全过程的虚拟仿真，向学生介绍最新的施工技术和复杂工程的施工组织，它是模块的提高训练部分；关键施工技术仿真分析部分主要针对全新的施工技术，通过对施工过程中关键部分的仿真分析，确保施工的顺利和安全，它是模块的创新训练部分。

以典型实验项目“大跨桥梁结构施工虚拟仿真”为例，该实验项目以铜陵长江大桥工程为案例，与中铁大桥局集团和柳州欧维姆机械股份有限公司合作完成。对该工程的施工全过程进行了虚拟仿真，包含桩基础施工、沉井施工、主塔施工、钢桁梁吊装施工、斜拉索施工等子系统(见图2)。通过该项目的学习，学生可以了解大跨斜拉桥施工的主要步骤、施工工艺、技术措施等。

2.3土木工程管理虚拟仿真模块

该模块包含工程项目管理、工程造价管理、工程合同管理和工程管理BIM综合4个部分。传统的信息技术类课程教学模式比较注重信息系统管理知识的介绍和基础软件操作，但是存在信息技术类知识体系在不同部分之间的割裂问题，使学生难以形成结构化、模块化的专业信息技术能力和素质。土木工程管理虚拟仿真实验平台对传统课程设置模式进行了改革，根据多学科对信息技术的应用需求，注重学生专业核心能力的培养，形成信息技术类实验课程平台。

以典型实验项目“工程管理BIM综合虚拟仿真”为例，该项目根据给定的工程项目设计(包括建筑、结构、设备等)方案、相应的城市规划条件以及有关的地理环境数据，从施工单位、设计单位或咨询单位的角度进行项目建筑设计方案的多维可视化仿真(见图3)，并利用BIM模型进行辅助施工管理，包括项目的日照分析、建筑能耗分析、绿色建筑评价、建筑体量计算等。

2.4土木工程创新实践虚拟仿真模块

本模块主要分为基于创新训练计划的虚拟仿真和基于学生参加科技竞赛的虚拟仿真两部分，以满足学生课外研学课程的需要，在实验项目的设计上充分体现CDIO的工程教育理念。学生根据项目的要求，利用已学的专业知识，对结构进行概念设计，然后运用仿真分析软件进行模型计算分析，根据仿真分析结果对模型设计进行优化，完成实体模型的制作，将制作好的模型进行加载或让其完成特定功能。通过本模块实验项目的训练，可以加深学生对各类结构体系、设计分析的理解和认识，使学生在知识运用能力、创新能力、动手能力、团队协作精神等方面得到全面提升［8－9］。

以典型实验项目“创新结构体系虚拟仿真实验”为例(见图4)，要求学生设计并制作创新结构模型，以反映学生的力学概念、结构概念和创新思维。实验项目鼓励节能减排、循环经济的创新思路，旨在通过指导学生对结构概念设计、基本构件受力状态、空间结构体系及特点、典型工程案例分析等内容的学习，培养学生勤于观察与思考，并动手制作结构模型的能力，使学生能够从结构整体上把握建筑物的结构体系及受力特点，并通过学习报告、制作模型及加载体验的方式提高学生的动手实践能力和创新意识。

3教学特色

3.1依托优质教学资源建设虚拟仿真实验平台

土木工程虚拟仿真实验教学中心长期坚持实体实验项目建设和虚拟仿真项目建设相结合，通过部级教学团队的规划，完善了实验教学体系，并将学生实验训练的学时数比例由总学时的19%增加到25%。中心依托部级土木工程实验教学示范中心，与理论教学紧密结合，进行虚实结合的实验教学资源建设，有力地支撑了6门国家精品课程、5门部级精品资源共享课程和1门部级视频公开课的建设，提升了课程建设和专业建设的水平。2013年，土木工程专业以优秀成绩第4次通过住建部高等教育土木工程专业评估委员会的评估，在2012年的全国学科评估中，东南大学土木工程学科名列全国第三。

3.2来源于科研项目，面向创新能力培养

中心依托“国家预应力工程技术中心”、“混凝土与预应力混凝土教育部重点实验室”等国家和部省级科研基地，不断地将最新科研成果转化为虚拟仿真实验项目。通过把科研成果转化为实验教学内容，把科研方法融入实验教学活动，向学生传授科研理念、科研文化、科研价值，使学生了解科技最新发展和学术前沿动态，激发科研兴趣，启发科研思维，培养科研道德，提升学生科学研究和科技创新能力。

3.3来源于工程实践，面向工程实践能力培养

中心的大量虚拟仿真实验项目来自于真实的工程实例，是以实际工程为背景，解决工程实际问题为目标的“实战型”项目。通过真实项目的演练，指导学生综合运用专业知识，进一步培养学生的工程素质和实践能力，为社会输送合格的“来之能战”的毕业生。

已将典型重大工程转化为实验项目的实例有：

(1)山东博物馆屋盖薄壁箱型结构虚拟仿真；

(2)广州南站大跨空间结构温度应力虚拟仿真；

(3)广州白云机场复杂铸钢节点虚拟仿真；

(4)润扬长江大桥大跨桥梁抗风虚拟仿真；

(5)深圳大运会体育馆钢结构安装施工虚拟仿真；

(6)沪通长江大桥桥梁沉井施工全过程虚拟仿真。

3.4面向防灾减灾，开展灾害虚拟仿真

现代土木工程的最大威胁来自于各种自然灾害和人为灾害———地震、台风、海啸、火灾、爆炸、泥石流等。各种灾害因其巨大的时空尺度而难以再现，因其复杂的生成原因而无法重复，所以要借助现代虚拟仿真技术进行演示。中心依托云计算中心每秒37万亿次峰值浮点计算能力，运用大型虚拟仿真分析软件，开展地震、台风、火灾及爆炸等灾害的模拟，提升学生防灾意识和减灾水平。

第9篇：虚拟仿真技术优点范文

【关键词】电动汽车；虚拟测试；技术

为了进一步满足环保需求、解决能源危机问题，纯电动汽车的发展受到越来越广泛的重视。纯电动汽车的推广可以有效减少汽车尾气与城市噪音，改善环境，节约能源。研究电动汽车技术，有利于我国在下一轮的新能源汽车产业上获得技术上的制高点，在汽车领域中，不再受制于发达国家，并推动我国电动汽车技术的未来发展，迎接新时代能源革命的到来。因此，进一步重视对纯电动汽车的研究是非常必要和迫切的。

1.电动汽车的发展现状

我们国家在电动汽车的研究上给予了高度重视。“九五”期间将电动汽车发展列入国家重大科技产业工程项目中；“十五”、“十一五”期间，在国家科教领导的批准下，成为“863”计划重点专项之一，为电动汽车技术研究投入了大量的科研经费。目前，许多具有代表性的企业在电动汽车技术方面具有相当的研发实力，并取得了相应成果。例如：一汽的奔腾B50、比亚迪的F6、威志B50、精灵EV等。2009年奇瑞又推出的麒麟M1-EV搭载的336V的大功率电动汽车电驱动系统，配备的高性能锂电池表现出较好的动力性和操控性。2008年11月，比亚迪公司的F3DM双模电动汽车已经获得国家工业和信息化部的量产批准和上市批准，这些都表明我国目前的电动汽车技术的发展已经步入了良好的发展轨道。

西方发达国家在电动汽车的政策制定、贷款发放与税收方面也额外重视和鼓励，各种规模的电动汽车公司都取得了较好的成绩。他们在电动汽车的研发方面各有侧重，比如日本的本田、丰田等企业持续专注混合动力汽车的发展，而美国的福特、通用汽车则偏向于燃料电动汽车。

电动汽车是以电动机、控制器与电源组成的以电驱动系统为基础的新能源车辆，是一个与现代交通网络便于结合的智能系统，更是实现清洁、智能、高效的道路运输的一个全新系统。从环保、能源角度来看，电动汽车的未来都会有一个广阔的发展市场。

2.电动汽车虚拟测试技术概述

虚拟测试技术主要借助于电子计算机的发展，将反映测试系统与过程特征的各种测试信息应用虚拟现实（VR）技术加以主动式的表达和处理，并由相应的硬件和软件所构成的虚拟测试系统。电子虚拟技术在性能预测、强度计算上提供了准确、快速的计算工具。利用电子计算机技术，在虚拟测试技术中进行数据采集处理，对测试过程进行正、逆交互作用式规划、优化与仿真分析。虚拟测试技术是多种技术的综合，其关键技术包括虚拟环境生成技术、测试信息建模技术、三维人机交互技术、信息融合与决策分析技术、虚拟测试性能评价技术等已经取得了显著的发展。近年来，国内外己有很多关于虚拟测试技术的研究。

将虚拟测试技术引入到电动汽车的硬件在环评估上，是电动汽车测试技术的一项重大开端。电动汽车虚拟测试技术可以方便的测试出汽车结构如何影响汽车性能，特别是当汽车参数变化时，实际车辆的实验测试不出其影响，而利用虚拟测试法，则可以利用一些高性能的软硬件分析这种参数的微小变化对车辆性能的影响。电动汽车的虚拟测试技术也可以对汽车的各种运动工况进行模拟仿真。现实中一些无法通过试验考查的、或者由于工况的原因而不易通过实车试验考查的情况，但是这些工况对整车性能影响却较大，这类工况的的检验又显得非常重要，此时，我们可以利用计算机仿真虚拟测试方法加以实现。

利用计算机仿真进行的虚拟测试，实现的成本较低，在产品开发过程中具有预测性，可以提高产品开发的成功率。在新产品与新技术开发过程中，开发人员必须综合考虑整车系统中各部分的参数匹配，从而使整车性能达到最佳。利用计算机仿真虚拟测试方法，可以在样车试制出来前，通过计算机仿真来全面分析设计参数与整车系统之间性能匹配问题，以此减少设计开发过程中的盲目性；可以在很短的时间内对各种设计方案进行运算与分析，并在较短的时间内找到最优方案；可以在更少的费用下，深入分析产品对整车性能的影响。通过硬件在环技术的结合，在进行实车测试前，电动汽车虚拟测试技术可将汽车的零部件性能、蓄电池性能、动力性能等更可靠、正准确的测试结果模拟出来。此外，整车开发过程中，很多部件的工作是瞬变的，这种变化有时是无法用仪器来检测的，但是可以利用各种规律，如动力学定律等，对其进行建模与分析。

利用电动汽车虚拟测试方法能使开发人员在产品设计阶段，对整车参数进行分析与优化，大大提高了产品设计的成功率、降低了产品的设计开发费用、缩短了汽车研制周期、提高了设计产品的性能，使产品在市场竞争中获得较大优势。这些对于竞争激烈的汽车产业来说，有及其重要的意义。所以说，针对电动汽车虚拟测试平台的研究，是一项很有意义、很有前景的技术创新。

3.虚拟现实技术及应用

虚拟现实技术是基于人工创建和体验虚拟世界的计算机系统。虚拟现实将真实感的传达和交互综合了起来。二十世纪八十年代，美国VPL公司的创始人拉尼尔首次提出“虚拟现实（VR）”。近年来，虚拟现实技术受到国内外学者的日益重视，并且已经在航空航天、科研、军事、娱乐等各个领域得到了广泛应用。

利用虚拟现实技术，可以很方便的在计算机上产生虚拟的测试环境，对被测产品进行各种性能测试与检验；并且，可以通过视觉、听觉、触觉作用与人，使测试者产生身临其境的感觉，可以像在真实环境中完成各种预定的测试项目。

在机械工程领域中，虚拟现实技术的研究主要集中在虚拟设计、虚拟制造、虚拟装配方面。在产品的外形设计、装配仿真、虚拟样机、机器人遥操作、产品工作性能测试、产品生产过程仿真与优化配置等各个方面得到广泛应用。

虽然我国的虚拟现实技术的研究起步较晚，但是已经引起了业界及政府的高度重视。国家自然科学基金与863计划中已经将虚拟现实技术的研究列入了研究项目中。目前，国内在虚拟样机方面的研究工作主要集中在各大高校。北航是最早进行虚拟现实技术研究的单位之一，侧重于航空仿真与基础性研究，已经开发出了适合飞行员训练的虚拟现实系统。吉林大学的汽车动态模拟国家重点实验室针对汽车汽车防爆制动系统混合仿真试验台进行了分析与研究，建立了硬件在环仿真的车辆模型、轮胎模型、路面模型及ABS液压系统模型，同时，对建立的模型进行了硬件在环仿真实验。

【参考文献】

[1]曹秉刚.中国电动汽车技术新进展[J].西安交通大学学报，2007，41，（1）：114-117.