刘倩宏

(长春理工大学光电信息学院，长春 130000)

虚拟仿真技术的应用

刘倩宏

(长春理工大学光电信息学院，长春 130000)

在机械工程实践生产中，仿真平台可以对机械工程实验中的操作舱、机械制动器等提供一些技术上的支持，虚拟仿真技术在机械工程实验操作中发挥着十分重要的作用。本文结合虚拟仿真技术在机械工程实验中的应用进行了详细的分析与探讨，希望为虚拟仿真技术在机械工程中的应用提供正确的发展方向。

虚拟仿真技术；机械工程；实验

用一个虚拟的系统模式模仿另一个真空系统的技术就是我们通常所讲的虚拟仿真。这种技术又被称为虚拟现实技术或是模拟技术。近年来，计算机技术的发展为人类探索新的试验研究领域做出了巨大的贡献。广义的讲，虚拟仿真技术一直有效地应用在人类认识自然界客观规律的历程中。在计算机技术领域的发展中，其渐渐形成自己独有的体系，为人类未来科技发展开辟新的发展路线，而这项技术在机械工程实验中的应用也越来越广泛。建立仿真平台是虚拟仿真技术通过计算机虚拟现实技术和利用硬件的仿真技术的基础上形成的，其主要目的是为了实现对机械制动效果的可视化分析。随着科学技术水平的不断提高，机械工程的实验设备也有了全新的变化。传统的实验设备由于价格昂贵，实验过程中很多技术还不够成熟，导致实验操作变得复杂。由于体积结构的原因，也给实验的操作带来一定的难度。为了满足当前机械工程实验的需要，就要对过去老旧的仪器设备进行淘汰，所以，在现代技术不断发展过程中，虚拟仿真技术成为机械工程实验中较为普遍的现象。

1 虚拟技术在机械工程中的作用

1.1 有效缩短了产品的开发周期

在我国的机械产品研发中，大部分都已经运用上了计算机仿真技术。仿真技术除了可以仿真实现产品的研发和生产外，还能够在不消耗资源和能量的前提下反映出产品的真实发展状况。虚拟技术主要是运用虚拟模型来取代现实模型，验证相关的设计方案，这样一来，有效避免了传统的设计模式中出现的问题，减低了新产品的开发周期，全面提升了新产品设计的品质和效率。

1.2 降低了产品的开发成本

施工技术人员运用虚拟仿真软件可以在不同的虚拟环境下，模拟系统的真实运行状态，然后再运用计算机对设计中存在的问题进行及时有效的修改，并通过对系统的改善选出最优的设计方案，这样能够极大地减少实验成本。相关技术人员还要按照自身的经验，将成本分解到各个零部件中，对比零部件的实际价格与预计成本之间的差异，从而达到降低产品开发成本的目的。

1.3 提高产品的制造概率

虚拟技术通过对实际制造活动中的人、事物以及制造过程开展仿真活动，在虚拟环境中获取数据信息，及时发现机械制造工程中有可能会遇到的问题，通过虚拟技术来落实对机械制造产品的预见与决策。在机械产品大批量的生产过程中，施工技术人员还要采取积极有效的预防方法，保证产品能够一次性制造成功。

2 虚拟技术在现代机械工程中的应用

2.1 虚拟制造

虚拟制造技术是我国施工技术人员运用计算机仿真技术和虚拟现实技术为整个机械工程制造作支撑，通过对产品的设计及制造等过程开展一系列的工作，并在产品的设计阶段对其进行仿真，然后预测产品的功能与特性，并预计产品的成本，从而高效、灵活地开展生产，保证新产品在开发过程中能够一次成功。虚拟制造技术的应用可以转变当前现行的制造方式，对今后我国制造业的发展产生非常深远的影响，进而全面带动我国机械工程的全面发展。

2.2 虚拟仪器

虚拟仪器是以计算机技术为媒介并结合了电子技术而发展起来的一种智能化设备。虚拟仪器与传统的仪器相比，特点比较突出的地方在于虚拟仪器的功能创新。它主要是利用计算机软件，将计算机采集到的信息对硬件进行及时调整。虚拟仪器还可以使用和传统仪器相同的硬件系统，运用计算机中的各种软件来实现传统仪器实现不了的功能，几乎是完全不同的测量，进而有效降低了测试仪器的使用费用。虚拟仪器还有一个特点，就是其操作非常简单方便，这也在一定程度上降低了测试仪器的操作和维护时间。

2.3 虚拟产品开发

虚拟产品在开发过程中，主要运用的就是计算机及相关的工艺技术，在装配和制造过程中还会运用到相关的数据信息，依照数据信息来创建基于产品的总体模型。而在虚拟产品的开发环境中，施工技术人员可以将虚拟产品当作是一个数学模型，这样不仅可以更为方便地对其进行修改，而且还能够减少实验成本，从而达到提升产品品质的目的。

3 虚拟仿真技术在机械工程实验中的典型应用

3.1 带传动性能测试实验

机械工程专业实验室的一个重要组成部分是带传动性能测试，这也是虚拟仿真技术在整个机械工程试验中非常典型的应用手段之一。这一测试试验可以更为直观地让技术人员观察带传动和弹性滑动现象，通过对数据的分析来达到控制带动问题的目的。

3.2 数控加工仿真实验

数字加工技术是综合计算机应用技术中的微电子技术和机械加工技术。但是，数控机床的价格非常高，并且运行程序的设置相当复杂，这也在一定程度上限制了机械工程实验的整体效率。虚拟仿真技术，可以保证技术人员对机械机床的加工环境及相关流程有一个系统的认知。

4 虚拟实验室建设构想

在进行虚拟实验室建设思路设计时，首先，要保证实验室操作实践的最终目的与机械工程专业知识体系是协调统一的，然后，再去具体研究实验设备的稳定性和安全性。其次，要根据实际的实验状况来构建虚拟的仿真平台，根据仿真平台的构建来运用仿真器材代替传统操作实验中的事物操作。

5 结语

虚拟仿真技术有效克服了传统实验中的一些难以解决的实验问题，提升了技术人员实验操作的参与度，摒除老旧的知识，并将虚拟实验与现代科学技术手段进行紧密结合，全面促进机械工程实验的综合发展。对于机械设计来说，其根本目的是为了设计出科学合理的产品，这一产品也可以称之为装配体。传统意义上的装配体设计都是一个自下而上的设计过程，这种设计过程在实际设计中比较容易产生装配体各个部件的设计目的与预计设计出现不一致的现象，而虚拟仿真技术的应用就是为了有效避免这些问题。虚拟仿真技术不仅可以让施工技术人员简化自身的设计流程，而且还能够最大程度上降低设计时间，从而全面提升机械工程的整体效率。

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[3] 丁克勤，乔松，方铭杰.基于虚拟仿真技术的起重机械动力学评价方法[C]//中国力学学会学术大会论文摘要集，2009.

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[5] 张琴.虚拟仿真技术在建筑施工中的应用[C]//第十届建设行业企业信息化应用发展研讨会论文集，2006.

[6] 李国成，丁烈云，查晓雄.虚拟仿真技术在钢-混凝土组合结构施工中的应用[C]//中国钢结构协会钢-混凝土组合结构分会第十次年会论文集，2005.

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[9] 丁克勤，乔松，方铭杰.基于虚拟仿真技术的起重机械动力学评价方法[C]//中国力学学会学术大会论文摘要集，2009.

[10] 张琴.建筑虚拟仿真技术在建筑企业的应用[C]//第九届建筑业企业信息化应用发展研讨会论文集，2005.

Applicationofvirtualsimulationtechnology

LIU Qian-hong

(College of Optoelectronic Information, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130000, China)

In the practice of mechanical engineering, the simulation platform can provide some technical support for operation cabin and mechanical brake in mechanical engineering experiment. The virtual simulation technology plays a very important role in the mechanical engineering experiment. In this paper, the application of virtual simulation technology in mechanical engineering experiment is analyzed and discussed in detail, hoping to provide correct development direction for the application of virtual simulation technology in mechanical engineering.

Virtual simulation technology; Mechanical engineering; Experiment

TD407

A

1674-8646(2017)21-0124-02

2017-09-30

刘倩宏(1985-)，女，本科，助教。