Modeling and simulation of ocean mining subsystem based on virtual prototyping technology

According to the virtual prototyping technology and the theory of dynamics of multi-rigid-body system, a virtual prototyping of ocean mining vehicle was constructed by using 3-dimensional entity modeling software ((Pro/E),) automatic dynamic analysis of mechanical systems(ADAMS) and advanced visual software(AVS). After 32 new modules were developed with C++ at AVS platform, the interface problems of the 3 types of software were solved effectively and a visual environment for ocean mining subsystem was constructed. Based on the similarity (theory) and similarity experiments, the validity and reliability of the virtual prototyping were verified. By using the (constructed) virtual prototyping, the relevant parameters, such as cutting depth, rotation speed of roller,marching speed of mining vehicle can be adjusted one by one. After repeatable virtual tests and analysis its corresponding dynamic characteristics, the structure parameter of mining vehicle and the parameter of mining process can be optimized fast and accurately. The experiment and simulation results show that, under the controlled mining parameters, 4 function expressions between the average force of single pick,average torque,average cutting power,energy consumption ratio and cutting depth are obtained. The maximum force of a single pick is less than (11090N) and the maximum torque of the roller is less than 3600N·m.

基于Virtual Lab的偏振光的仿真模拟

偏振光的学习与研究工作极大地依赖于实验的展开,为解决实验过程中场地欠佳、操作繁杂、结果不理想等问题,引入虚拟仿真软件Virtual Lab。通过对光学中基础的偏振光现象进行建模,获取几类基本偏振状态直观的人眼视图、数据视图以及3D光路流程图,建立一个完整的时空图像,为其物理过程的解析提供了一种可视化手段,也为偏振光实验结果的分析、比较验证提供了依据。

基于虚拟样机的调距桨机构动力学分析

在CATIA软件中对调距桨机构进行三维建模,将调距桨三维模型导入ADAMS软件进行虚拟样机的构建和动力学仿真。为了进一步探究机构间隙对调距桨动力学性能的影响,分别进行全运动副全接触虚拟样机建模。仿真结果表明,全接触建模虚拟样机仿真时间更长,但对机构间隙的引入更贴近真实工况。

考虑切削轨迹可视化的加工线仿真研究

针对柔性加工线仿真软件鲜有兼具实时数据驱动的设备动作仿真与切削轨迹可视化仿真问题,研究了自动加工线可视化仿真建模要素,提出了基于数据-机构-逻辑的虚拟样机仿真框架与柔性加工线仿真中数据建模方法,通过仿真运动副实现虚拟设备的动作仿真,通过虚拟刀具路径3D可视化模块实现加工线中数控机床刀具切削过程的轨迹可视化仿真,研究了用于虚拟设备逻辑控制的QCode指令系统,设计并开发了面向柔性加工线仿真的虚拟样机原型平台软件,在汽车零部件加工线实例中进行了应用验证,仿真应用表明该虚拟样机软件在兼顾加工线设备动作仿真和刀具轨迹可视化仿真的有效性。

基于Java3D和3DMAX的虚拟实验元件建模与可视化研究

分析并研究了基于Java3D和3DMAX协同工作的虚拟实验元件建模与交互式可视化方法;重点解决了在两种技术协同过程中模型内部处理与局部坐标系调整、wrl文件模型的重新组合、组件旋转时局部坐标系变化、组件旋转与连接等建模与可视化技术问题;并设计开发了具有良好特性的三维网络虚拟实验室平台,其具有平台无关性、动态性与实时性。

基于VP的虚拟实验室原型设计与实现

文章根据虚拟实验室的特点及发展现状,讨论了基于VP的虚拟实验室的基本结构框架,并以电气信息类实验室为例,重点研究了如何建立虚拟元件库、虚拟实验平台。文章的最后给出了一个虚拟实验室基本原型的具体实现。

深海钴结壳螺旋采集式采矿头仿真研究

利用虚拟样机技术,采用Pro/E软件三维参数化建模、ADAMS软件可视化仿真,建立了一个钴结壳螺旋采集式采矿头的虚拟样机.结合虚拟样机和相似理论建立了一个具有双螺旋线、可安装36个截齿的采矿头试验台,并通过大量试验验证了所建立虚拟样机的正确性,为采矿头的结构参数和运动学、动力学参数的优化提供了设计平台和验证场所.

BIM虚拟技术在铁路隧道施工管理中的应用

针对铁路矿山法隧道施工中的进度和技术管理现状,利用建筑信息模型(BIM)可视化技术,研究面向工程结构化对象的施工BIM模型创建方法,包括结构化的构件命名规则和建模精度要求,同时探索施工技术方案的3D模型可视化设计的方法及优势。利用BIM虚拟仿真技术,研究施工方案的4D模型虚拟施工推演及优化的方法和流程。最后,建立基于BIM软件的自动核算阶段工程量的方法和流程。依托项目进行具体的技术和方案示范,结果表明,BIM虚拟技术有益于提高隧道施工进度和技术管理水平,提供施工组织设计和项目管理决策的可视化技术手段。

虚拟样机可视化支撑平台的研究与实现

虚拟样机的开发过程实质上是一种基于模型的不断提炼与完善的过程。虚拟样机作为复杂的系统工程项目,强调的是资源的共享及团队的协同工作。而虚拟样机可视化支撑平台是虚拟样机支撑平台的一部分,其任务是支持建立包括武器装备虚拟样机协同设计、开发以及运行、评估全过程的可视化工具集。就研究开发武器装备虚拟样机可视化支撑平台中的协同可视化技术和框架的研究与实现进行了总结。

基于虚拟模型的水稻冠层叶面积计算方法

水稻冠层的叶面积是分析水稻生长状况的重要参数,传统叶面积统计方法效率较低且误差较大,难以对植株冠层不同高度层的叶面积进行测量。针对传统水稻冠层叶面积统计方法的薄弱点,该文提出一种基于虚拟模型的水稻冠层叶面积计算方法。该方法首先通过田间试验获取的水稻形态参数,建立虚拟水稻模型,然后基于该模型计算植株整体叶面积以及两株水稻在一定株距下不同高度层内叶片面积的大小,从而为水稻种植管理措施的优化提供参考。该文算法与长宽校正法相比,在整株叶面积统计结果上,二者相差在5%左右;每层叶片面积实际测定和仿真结果的比较,两者误差在10%之内。该方法对于水稻冠层叶片面积统计具有一定的实际意义。

六足仿生步行机器人足端工作空间和灵活度研究

基于六足仿生步行机器人机构学特性的研究,采用数值分析法求解了机器人步行足的足端工作空间,利用虚拟样机技术计算了机器人的灵活度,从两方面综合衡量六足仿生步行机器人的工作能力,并以六足步行机器人各腿节比例关系的确定为例,介绍了六足步行机器人结构优化的具体方案。所用方法同样适用于六足仿生步行机器人其他结构参数的优化,也为六足仿生步行机器人的合理驱动和精确控制提供了理论依据。

基于虚拟原型的机械多体系统建模可视化

针对虚拟样机意义下的机械多体系统性能分析,提出一种直接从产品虚拟原型中的零件设计模型和装配模型获取多体系统物理性能属性和空间拓扑结构的理论和方法·将设计模型按照多体系统空间拓扑结构描述,直接映射为抽象的可视模型,并以此向求解模型过渡,从而最终获得对多体系统运动学和动力学的求解,使虚拟样机过程能在短时间内得以成功实施,达到整机动态性能分析的目的,获得满意的结果·最后,通过一个典型的机车车辆模型验证了文中方法的可行性·

基于虚拟样机多体振动系统的可视化设计研究

基于动力学虚拟样机技术,结合多体动力学分析理论,研究了多体振动系统的可视化设计方法。以ADAMS为平台,结合Pro/E中的三维可视化模型,建立了多体振动系统虚拟样机,以及利用软件ANSYS和虚拟样机相结合建立了柔性体。在虚拟样机环境下,运用装配过程可视化、动力学可视化、工作过程及运动学可视化方法对系统进行设计研究,证明了该方法的有效性。实践表明,利用虚拟样机对多体系统进行可视化设计可全面提高产品的设计质量,获得振动系统的重要性能参数。

基于异构网格耦合的产品多物理场有限元数据集成与可视化仿真

在产品虚拟样机多物理场的性能分析和仿真过程中,由于分析目的和分析工具各不相同,各种物理场的有限元网格模型和仿真结果数据都是异构的。如何将异构有限元网格模型的几何和物理信息进行耦合,集成到虚拟环境中进行网格图形显示与结果数据可视化仿真是亟待解决的问题。提出产品多物理场异构有限元网格的几何特征映射与仿真结果插值方法,分别提取各异构网格模型的拓扑信息,建立过渡网格模型,根据空间相对位置将各异构网格节点与过渡网格模型节点进行耦合映射,实现异构网格模型物理属性到几何特征的映射。开发基于异构网格耦合的机械产品虚拟样机多物理场可视化仿真系统。

基于虚拟样机技术的浮吊补给作业动态特性仿真研究

浮吊在海上作业受波浪载荷作用,产生复杂的非线性动态特性,易引发安全事故。将吊索作为柔性体,考虑吊重运动和船体运动的耦合,基于多体动力学建立了刚柔耦合浮吊作业的虚拟样机模型,仿真计算得出浮吊在海上补给作业的相关动力学特性。结果表明:被补给船位置,波浪激励频率、吊索初始长度和下降速度等对浮吊的安全作业有重要影响。

基于VP的网络协同虚拟实验室的研究开发

该文简述了虚拟原型、虚拟实验室、计算机支持的协同操作。研究开发了一个基于虚拟原型支持协同工作的虚拟实验室系统———基于VP的电路协同虚拟实验室。该系统用Java语言实现,运行于Internet环境,采用先进的B/S结构。在系统开发中进行了三层软件结构的设计、应用服务器的设计、应用层协议设计、网络数据库开发、虚拟实验平台、虚拟元器件库设计。

PUMA-560机械手虚拟装配过程中的视觉分析和变换计算的研究

传统的产品开发过程中,对产品装配性能的分析和评价通常都是借助实物模型来完成的,这种方法既费时、费力、准确性差,又不能及时、方便地进行修改,延长了产品的设计过程,造成了财力、物力的浪费。文章利用反向工程的思路,借助PUMA-560机械手来完成虚拟装配过程中的视觉分析和变换计算的试探性研究。在推导出机器人运动学正反解的基础上,通过Pro-e建立装配关系模型,并在此基础上进行了视觉装配数据的分析,最后通过四种不同情况下的坐标变换分析,提出了四种相应的计算方法,推导出装配机器人的正确的位姿,实现智能装配。

液压系统设计与试验的虚拟样机技术

本文在介绍了虚拟样机技术的基础上 。

多转子-轴承系统虚拟样机建模及仿真

以LMS Virtual．Lab Motion为开发环境建立了某传动箱多转子一轴承系统虚拟样机，导入PRO／E模型文件进行简化，建立实体模型。针对目前所建立的齿轮传动系统虚拟样机过于简化的情况，建立了考虑时变啮合刚度的非线性扭转振动模型。通过组合副和用户自定义程序，实现了齿轮副和轴承端的耦合振动模型。仿真结果表明：通过虚拟样机仿真的方法获得载荷谱是可行的，其可用于深入研究传动箱的振动分析、强度校核和寿命预测。

三维医学体数据与工程分析集成

医学假肢的生产制造和力学分析都迫切需要建立医学体数据与工程分析的接口,而目前的三维可视化软件却很少有能对体数据进行导出并用于后续工程分析。本文在对实现三维医学体数据与工程分析集成所涉及的工程数据格式进行研究的基础上,应用自主研发的医学图像处理平台(M IPP V 1.0),实现了三个可以用于工程分析的接口:STL、IGES和APDL接口,通过接口将重建的人体器官体数据导出成高精度的工程数据格式以及利用A nsys的APDL语言工具对A nsys进行二次开发,实现自动快速的有限元建模,用于后续的有限元分析,为医学体数据与工程分析的无缝集成提供了通用的解决方案。