地下工程实验教学虚拟仿真数值建模平台建设探索

地下工程实验教学虚拟仿真数值建模平台,作为培养土木工程专业学生的工程实践能力和创新创业精神的重要载体,其本身建设至关重要.在建设地方高水平大学的重要战略机遇期,结合上海理工大学国家级装备制造虚拟仿真实验教学中心既有资源,分析了地下工程虚拟仿真实验教学平台建设的意义和目前土木工程系地下工程实验教学资源的现状,指出了实验教学存在的短板和问题,说明了地下工程实验教学虚拟仿真数值建模平台建设的必要性和迫切性.并从平台搭建紧密结合地下工程数值模拟软件,紧密依托地下工程三维可视化软件,紧密融合校企合作基地和实践资源,以及紧密贴合师资资源和实验室队伍建设等四大方面阐述了地下工程实验教学虚拟仿真数值建模平台建设的基本思路和方法,以便推进地下工程专业方向的特色建设,为国家和上海市战略性领域的人才培养提供坚实基础.

晶闸管强迫换流虚拟仿真实验建模与分析

针对120°导电型逆变器中晶闸管的强迫换流过程复杂,传统硬件实验无法完成测试的现状,研究了晶闸管强迫换流虚拟仿真实验的建模方法。该方法利用Simulink工具箱搭建晶闸管三相桥式串联二极管式电流型逆变器实验模型,仿真分析了交流电动机反电动势和漏阻抗对换流过程产生的影响、换流二极管的临界导通条件和换流电容的充放电过程,测试了反电动势负载条件下三相全桥电流型逆变器的谐波影响。仿真结果表明,该模型能够直观和真实地反映逆变器中晶闸管的强迫换流过程,提供了有效的虚拟仿真实验教学资源。

基于虚拟现实的虚拟仿真建模及渲染技术

虚拟现实技术能够创造出逼真的虚拟环境,为能够更加快速地建立模型,该文结合相关工具和Unity3D平台开发仿真建模及渲染技术。通过工具收集真实地形的数据,然后进行相关的数据处理并生成数据集合。通过使用Unity3D中地形工具进行数据读取和快速制作三维场景模型,为提高模型的渲染逼真度使用高清渲染管线对场景模型进行光照等渲染处理。通过对该技术的研究,该技术能够使三维场景的逼真度提高及渲染程度非常好,模型细节也能观察,同时该技术也能被运用到毁伤评估仿真、虚拟训练等方面。

现代建筑设计中数字化建模与虚拟仿真技术的应用研究

数字化建模与虚拟仿真技术在现代建筑设计中扮演着重要角色。本论文探讨了这些技术在空间布局优化方面的应用与效果。首先,介绍了数字化建模技术对建筑空间的精确描述和模拟能力,以及虚拟仿真技术对空间性能和效果的评估能力。其次,探讨了这些技术在建筑设计中的实践应用,包括空间布局的精细优化和功能性分析。进一步讨论了这些技术对建筑设计创新和发展的推动作用。最后,指出了未来这些技术在可持续发展和生态环保方面的潜力,以及面临的挑战和问题。该论文对数字化建模与虚拟仿真技术在建筑设计中的应用与发展进行了全面深入的探讨,为相关领域的研究提供了重要参考。

空间并联指向机构实验平台动力学建模与仿真分析

为了提高学生的动力学建模和分析能力,基于3自由度3-转动副-转动副-转动副-转动副-转动副(3-RRRRR)空间并联指向机构实验平台,开展动力学建模与仿真分析研究。首先,分析3-RRRRR空间并联指向机构实验平台的结构特征,建立并联指向机构平台的运动学模型;然后,利用拉格朗日乘子法推导并联指向机构平台的刚体动力学模型,基于四阶龙格库塔(Runge-Kutta)算法求解机构平台动力学模型,通过数值仿真分析不同驱动速度对并联指向机构平台动力学响应的影响;最后,采用ADAMS虚拟样机仿真验证动力学模型及模型求解的正确性。该研究为空间并联机构实验平台刚体动力学建模和仿真分析提供了有效方法,为机构动力学分析与控制奠定了理论基础。

海洋采油平台天然气泄漏扩散实验与数值模拟分析

基于中国石化胜利油田典型海洋平台,搭建缩比为1∶22的实验平台,选取储罐、天然气处理系统及三相分离器等设备作为气体泄漏源,开展基于Froude数相似理论的甲烷泄漏扩散规律测试实验,同时,采用泄漏及爆炸分析软件FLACS建模,进行典型泄漏工况的数值模拟。通过气体泄漏实验和数值模拟结果对比,两组数据的总平均误差为8.70%,验证数值模型具有较好的预测精度;结合数值模型和实验数据,进一步分析了海洋平台甲烷泄漏的扩散规律,为海洋平台油气泄漏安全风险防控提供了理论和数据支撑。

双级磁悬浮超静载荷平台建模与指向控制研究

随着遥感成像卫星对地观测分辨率的不断提升,光学载荷对于载荷平台的指向精度、稳定度和隔振性能提出了越来越高的要求。提出一种双级磁悬浮超静载荷平台技术方案,建立了其两级三体多自由度动力学模型,提出并设计了双级磁悬浮指向隔振控制方法,并进行了动力学与控制仿真验证。结果表明:相比传统的主被动隔振平台和单级磁悬浮超静平台,双级磁悬浮超静载荷平台的指向、隔振性能更优。

海洋工作平台波浪补偿控制模型的建立

传统的波浪补偿设备以补偿升沉方向的扰动为主,波浪补偿精度较低,为了更好地补偿海浪对船舶的非线性扰动,提高波浪补偿技术的精确度,本文使用SolidWorks建立了Stewart并联六自由度平台的三维模型,对波浪补偿控制系统的设计及仿真分析进行了研究。首先,本文介绍了双层并联六自由度运动平台结构设计,对海洋波浪补偿试验装置进行了分析,列出了上、下Stewart平台的运动参数。其次,建立了双层并联六自由度平台动力学模型,并建立了六自由度运动平台的坐标系,描述了各坐标系间的变换关系。最后,利用MATLAB进行动力学仿真,设置了双层六自由度并联运动平台的模型参数。

基于遥感图像的虚拟地形仿真建模方法

传统虚拟地形建模通常采用基于人工设计的过程化生成方法,无法满足军事仿真等需要对真实环境进行还原的仿真建模任务.针对此类任务,提出了一种基于遥感图像的虚拟地形仿真建模方法,其核心是地形混合纹理生成网络(landscape blended texture generation network, LBTG-Net).该方法利用地形混合纹理生成器(blended texture generator, BTG),在风格鉴别器(style discriminator, SD)以及多级分类损失的约束下生成地形混合纹理贴图,基于该混合纹理贴图生成结果对地形环境进行程序化构建.该方法包含2个核心特点:(1)对输入遥感图像进行准确的地表覆盖类型分类,以保证对输入遥感图像环境的还原;(2)生成高质量地形混合纹理贴图,以提高虚拟地形建模质量. LBTG-Net使用Sentinel-2多光谱遥感图像数据集进行训练和验证.实验结果表明,该方法在各地表覆盖类型分类评价指标下均有良好表现,能够在准确还原输入遥感图像的环境分布的同时完成高质量虚拟地形仿真建模.

虚拟环境中单幅结构场景图像三维建模仿真

文章提出虚拟环境中单幅结构场景图像三维建模仿真。通过摄像机采集单幅结构场景图像,并提取图像中的待建模物体,将待建模物体分解为多个独立的语义部件,以相应的基元拟合各部件轮廓,实现虚拟环境中的三维建模仿真。实验结果表明,设计方法所构建天坛实景三维模型的平面精度在X方向的中误差为0.051m,在Y方向的中误差为0.038 m,在Z方向的中误差为0.042 m,满足Ⅰ级建模精度需求,证实了该方法性能良好。

虚拟仿真教学平台的实践与探索——以环境设计专业景观设计课程为例

目的:为符合信息时代社会发展的客观趋势,以及积极响应国家教育数字化战略、推动教育智能现代化,文章对虚拟仿真技术在高校实验教学中的应用展开讨论。文章以环境设计专业的景观设计课程为例,阐述虚拟仿真教学平台在景观设计实验教学中的优越性,介绍景观设计实验教学的课程改革思路和虚拟仿真教学平台的建设框架与建设内容,探讨虚拟仿真教学平台的构建策略,并对教学改革效果进行评价分析。方法:从资源库建设、教学实施系统建设、教学方法探索、教学评价体系构建、师资队伍及管理体系建设等多个方面总结虚拟仿真教学平台的正向影响及平台构建策略。结果:虚拟仿真技术能够全面展现景观设计效果,通过虚拟现实技术,学生能够身临其境地体验真实效果,从而在学习过程中深切领略景观设计的魅力和乐趣,有利于激发学生的学习兴趣、培养学生的自主学习能力。此外,虚拟仿真实验教学不仅能够补充和完善设计类专业课堂难以实现的教学功能,还能够培养学生的多维思维和创造性思考能力,提升其空间感知能力,激发其想象力,从而提升学生的实践创新能力。结论:虚拟仿真平台能够为景观设计实验教学提供新的思路和方法,对提高环境设计专业的教学质量具有积极意义。

基于SolidWorks的导线卡线器三维建模及运动仿真

为解决导线挂线时的滑线、跑线问题,提高卡线器的设计效率,通过分析卡线器的结构和工作原理,以SKLT-60卡线器为主要研究对象,基于三维软件SolidWorks及其Motion插件,进行零件建模、虚拟装配及运动仿真,得到卡线器的夹嘴夹持力、上夹嘴运动轨迹、摇杆极限位置及滑块行程随时间的变化曲线.仿真结果表明:夹嘴夹持力、传动角及拉环行程满足设计要求.将虚拟样机技术和运动仿真技术相结合,对卡线器进行仿真分析,具有较好的模拟效果,缩短了产品开发周期,还能根据仿真结果进行结构优化,为类似设计提供了一种快捷、可靠的方法.

复杂系统虚拟样机协同建模/仿真支撑平台

为了将建模 /仿真 /项目管理技术协同、集成地应用于复杂系统虚拟样机的全生命周期 ,构建了复杂系统虚拟样机协同建模 /仿真 /项目管理支撑平台。该平台建立在Windows操作系统、TCP/IP网络协议、商用关系数据库以及支持异地协同及仿真资源共享的仿真网格基础上 ,支持复杂系统设计目标下各分系统的协同建模与仿真。该平台的四层结构分别为技术支持层、角色 /权限管理层、功能驱动层和用户界面层。文章还对系统设计、开发与应用过程中的各类数据、模型、工具、人员以及过程进行管理与优化 ,并对各层次的功能设计、实现方案以及研究现状进行了具体说明。该平台可为产品的全生命周期设计和评估提供支持 ,达到降低成本。

CO_(2)气体保护焊的焊缝形貌建模及虚拟化仿真系统开发

建立了CO_(2)气体保护焊工艺参数与焊缝几何尺寸(熔宽、熔深)之间的多层感知机神经网络预测模型,并基于焊接试验数据训练模型,确定了模型的数学解析式;通过分析焊缝截面和表面形貌特征,建立焊缝形貌的虚拟化仿真模型;通过python编程开发了焊缝形貌预测与虚拟化仿真系统。结果表明:所建立的多层感知机神经网络预测模型对熔宽预测的最大偏差为0.097 mm,模型拟合优度为0.999269,对熔深预测的最大偏差为0.051 mm,模型拟合优度为0.999567;建立了以焊缝熔深和熔宽为输入变量的焊缝截面形貌数学模型和以焊缝熔宽为输入变量的表面形貌数学模型。

综合传动系统虚拟样机建模与仿真平台研究

液力机械综合传动系统是现代履带装甲车辆的主要传动形式,都为系列化产品。传动系统虚拟样机技术是提高设计质量,缩短研制周期的重要技术之一。通常的方法是采用分块建模,手动组装,效率低,难以满足新型传动系统及部件快速设计性能仿真的需要。采用自顶向下设计方法,基于模块化和参数化思想,以动力学软件ADAMS为开发平台,综合运用ADAMS/Solver语言和cmd命令建立一个以模块为基元、能够自动化搭建车辆传动系统的虚拟样机建模仿真平台。应用表明,该平台满足了传动系统性能仿真平台快速构建的需要,达到缩短传动系统的研制周期的目的。

含间隙实验教学平台动力学建模、仿真与试验

运用理论建模、虚拟样机仿真和实验等方法对含移动副间隙实验教学平台进行研究。利用拉格朗日乘子法建立含移动副间隙二自由度九杆机构的动力学模型;通过Solidworks和ADAMS建立含移动副间隙二自由度九杆机构的虚拟仿真模型;搭建含移动副间隙二自由度九杆机构的实验教学平台。通过MATLAB、ADAMS和实验结果的对比分析,验证动力学模型的正确性。结果展示了移动副间隙作用机理及其动力学响应规律,为多连杆机构动力学建模分析提供了有效的方法。

基于MDA的虚拟仪表建模与仿真平台设计

目前,模拟器在现代教学与训练中得到了越来越广泛的应用,虚拟仪表成为模拟器研制中不可或缺的重要模拟组件,呈现高度化集成、综合化显示的发展趋势,如何快速地构建虚拟仪表仿真应用成为项目研制中的突出问题.本文以虚拟仪表的仿真为中心,基于MDA的思想,构建了虚拟仪表建模与仿真平台,并对平台中的基础性图元、设备图元、语义、类代码生成等关键性模型组件的设计实现方法进行了探讨.实际应用表明,利用该平台可快速实现虚拟仪表软件的开发,具有效率高、柔性强的优点.

电子节气门分数阶建模与数值仿真验证

建立电子节气门的分数阶动态模型,并对其有效性进行了数值仿真验证。通过基于dSPACE实时仿真系统的电子节气门试验平台采集节气门开度数据,并利用无向图分析采集数据的可靠性。借助MATLAB/Simulink软件搭建电子节气门的分数阶和整数阶动态模型,分析节气门开度数据与所采集试验数据在同工况下的相似度。分析结果表明,存在多个分数阶次使得分数阶动态模型的相似度高于同工况下的整数阶。

含转动副间隙实验教学平台动力学建模及实验仿真

为培养机械工程类专业的学生具有分析精确机构和实践动手的综合能力,通过理论建模、数值计算、虚拟样机仿真分析等方法对含转动副间隙六杆机构实验教学平台进行动力学分析。建立转动副间隙数学模型;构建含转动副间隙六杆机构的动力学数学模型,并通过Matlab进行数值求解;基于ADAMS建立含转动副间隙六杆机构的虚拟样机模型,验证所建数学模型的正确性。可有效地帮助机械工程类专业的学生更好地掌握机构动力学的分析与仿真方法。

基于光纤传感技术的三维虚拟仿真场景建模

为打造逼真的虚拟环境,带给用户身临其境的体验感,基于光纤传感技术建立三维虚拟仿真场景模型。采用光纤传感技术采集场景数据,利用平均法去除传感器工作过程中混入的光源噪声、散粒噪声和电路热噪声;将快速原型法作为建模语言,部署仿真场景中各类物体的拓扑关系;采用折叠边算法计算所有顶点的二次误差,将误差值最小的点作为模型新顶点,根据边长和曲率,计算折叠代价,不断更换折叠代价最小的边,直至建模效果满足要求后停止迭代,完成仿真场景建模。实验表明,所建模型获取的变压器位置坐标与实际坐标仅相差0.5 m,变电站三维虚拟仿真场景建模精度最高可达99.8%,所建模型进行场景目标信息采集误差较小,场景建模精度较高。