虚拟样机技术

虚拟样机技术主要内容背景技术概述技术体系结构关键技术虚拟样机技术的应用背景1.物理样机难以解决的问题.T上市时间Q质量C成本S服务E环境2.先进的信息技术和仿真技术的发展提供了技术基础.虚拟样机技术(VirtualPrototype)成为各国研究的新的热点.虚拟样机技术概述虚拟样机技术是一门综台多学科的技术，该技术以机械系统运动学、动力学和控制理论为核心，加上成熟的三维计算机图形技术和基于图形的用户界面技术，将分散的零部件设计和分析技术(如零部件的CAD和FEA有限元分析)集成在一起，提供一个全新研发机械产品的设计方法。它通过设计中的反馈信息不断地指导设计，保证产品寻优开发过程顺利进行。虚拟样机技术概述虚拟样机技术是在CAX如(CAD、CAM、CAE等)/DFX(如DFADFM)等技术基础上的发展，它进一步融合信息技术、先进制造技术和先进仿真技术将这些技术应用于复杂系统全生命周期、全系统、并对它们进行综合管理、从系统的层面来分析复杂系统支持由上至下的复杂系统开发模式.利用虚拟样机可代替物理样机对产品进行创新设计测试和评估缩短开发周期降低成本改进产品设计质量提高面向客户与市场需求的能力.虚拟样机的体系结构虚拟样机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。一个复杂系统通常由电子、机械、软件及控制等子系统组成，其虚拟样机体系结构如图所示虚拟样机的关键技术虚拟样机系统总体技术1工程设计环境、产品功能、可视化环境之间的集成技术2多领域产品开发环境之间的集成技术3多领域分布建模集成技术4多领域分布协同仿真技术5CAD/CAE/CAM/DFX的集成技术6建模仿真工具的集成技术虚拟样机的关键技术系统建模技术虚拟样机的关键技术系统仿真技术虚拟样机支撑环境虚拟样机的支撑环境应该具备以下特征：(1)便捷、可靠地提供开发过程所需的各类模型、支持工具、资源和支撑系统，以利于协同工作和有效地使用建模与仿真技术.(2)支持不同功能学科、政府和工业部门的数据、模型、仿真应用和其他支撑系统（网络、工具）等之间的互操作与重用.(3)提供先进的支持多领域的建模/仿真环境.(4)支持虚拟现实/可视化显示.(5)支持并行工程方法学.(6)最大限度地采用当前现存的流行产品和标准以尽量减少发新的工具和支撑系统.(7)具有开放性、可扩展性和灵活性允许不同的实现方法.虚拟样机支撑环境一个支持虚拟样机系统开发的支撑环境主要包括:虚拟样机开发环境标准数据交换格式分布式产品模型数据库数据交换格式（DIF）工作流基本产品执行规则仿真分析人员产品数据过程状态领域视图模型分布式产品模型数据库组织产品过程项目工具VP开发环境虚拟样机支撑环境虚拟样机开发环境：分为系统框架层、分系统框架层、应用系统层和多领域协同工作层.PPPO视图资源管理器工具视图系统框架层分系统框架层应用系统层多领域协同工作层设计工具PPPO建模管理工具CSCWD软件VR支撑软件数据转换工具机械分系统电子分系统软件分系统控制、动力学仿真分系统项目管理（P）产品管理（P）过程管理（P）组织管理（O）标准的计算环境（CORBA/RMI/RTI/HHTP）网络和数据库系统硬件和系统软件环境虚拟样机的应用美国福特汽车公司采用网络并行设计技术设计制造的新型SS1型赛车从开始设计到上道测试仅用了9个月时间。同样的，通用汽车公司将虚拟样机技术引入汽车制造中。虚拟样机的应用波音公司采用虚拟产品开发技术成功地研制出世界上第一架“无纸客机”波音777双喷机型，接着又研制出新一代737客机。虚拟样机的应用世界上最大的工程机械制造商卡特彼勒公司的工程师采用虚拟样机技术，对装载机和挖掘机的工作装置进行了上万个工位的运动和受力分析。谢谢！