建筑虛擬仿真技術(shù)精選(九篇)

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第1篇：建筑虛擬仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵字：虛擬仿真技術(shù)；建筑施工；應(yīng)用

中途分類號：TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

系統(tǒng)仿真是以多種學(xué)科理論為基礎(chǔ)，以計算機及其軟件為工具進(jìn)行試驗研究的理論和方法論體系。仿真技術(shù)顧名思義，是把自然界中的物理現(xiàn)象通過一定的物理和數(shù)學(xué)模型在計算機上模擬來得到實際場變量的分析，有助于預(yù)知關(guān)心的物理現(xiàn)象。簡單的說，仿真技術(shù)是對系統(tǒng)模型的一種試驗技術(shù)(是對系統(tǒng)動態(tài)模型的一種實驗手段)，在安全性和經(jīng)濟性方面有較大的優(yōu)越性。

一、虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在國際上是一個熱門研究課題，其應(yīng)用已取得引人注目的成效，在國內(nèi)也引起了廣泛的重視。當(dāng)人們需要構(gòu)造當(dāng)前不存在的環(huán)境、人類不可能到達(dá)的環(huán)境或構(gòu)造虛擬環(huán)境以代替耗資巨大的現(xiàn)實環(huán)境時，虛擬現(xiàn)實技術(shù)是必不可少的。隨著計算機硬件、軟件技術(shù)的發(fā)展以及人們越來越認(rèn)識到它的重要作用，虛擬仿真技術(shù)在各行各業(yè)都得到了不同程度的發(fā)展，并且越來越顯示出廣闊的應(yīng)用前景。虛擬現(xiàn)實的廣泛應(yīng)用前景使之成為目前最具影響力的技術(shù)之一。軍事領(lǐng)域、航天技術(shù)、建筑設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、教育培訓(xùn)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、石油化工等等，虛擬戰(zhàn)場、虛擬城市、甚至“數(shù)字地球”，無一不是虛擬技術(shù)的應(yīng)用。虛擬仿真技術(shù)將使眾多傳統(tǒng)行業(yè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)生革命性的改變。虛擬仿真技術(shù)在建筑方面的應(yīng)用主要有：大型建筑先期演示和論證；建筑設(shè)計領(lǐng)域；結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域(工程結(jié)構(gòu)分析、巖土工程分析)；房地產(chǎn)展示領(lǐng)域(全方位的數(shù)字化沙盤、數(shù)字化投標(biāo)領(lǐng)域、房地產(chǎn)展示、施工流程的數(shù)字化模擬)。本文主要闡述虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用。

二、虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用方式

（一）用當(dāng)前流行的三維動畫軟件3DS MAX、虛擬現(xiàn)實軟件3DVRI、多媒體編排軟件NeoBook、編程工具C#來實現(xiàn)模擬施工和虛擬建筑場景漫游。

3DVRI制作出來的虛擬仿真系統(tǒng)主要功能有：全方位互動漫游功能；即時輸出功能；數(shù)據(jù)實時查詢及修改功能；語音定位功能；導(dǎo)航圖功能。

事先用3DSMAX軟件做好建筑場景及主體的3D模型以及各施工模塊的3D模型，然后用3DVRI虛擬現(xiàn)實軟件對動畫場景進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換為3DVRI實時三維系統(tǒng)，最后用NeoBook軟件在3DVRI實時三維系統(tǒng)中按照需求寫入不同的指令，為實時三維系統(tǒng)添加交互功能，可以利用專業(yè)編程工具如C#等軟件對實時三維系統(tǒng)中的模型及動畫進(jìn)行精確控制，并可編寫更復(fù)雜的交互功能程序，最終為可獨立運行的3DVRI施工模擬虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。此方案對于多種施工方案的展示、施工工序的編排比較有用，但無法對于施工方案進(jìn)行預(yù)見性的模擬。

（二）用專業(yè)的建筑虛擬現(xiàn)實軟件(如奔特力Bentley、Multigen、Veger等)，結(jié)合部分編程技術(shù)，實現(xiàn)具有較強人機交互能力、模擬建筑施工過程，以選擇合理的設(shè)計方案以及合理的施工方案。

本方案更為專業(yè)和智能，能預(yù)見性地發(fā)現(xiàn)施工方案中的不足，便于指導(dǎo)施工，可以有效地提高施工水平、消除施工隱患、防止施工事故、減少施工成本與時間。此方案的軟件購置費用比較高。

比較著名的是英國Bentley建筑工程系列軟件公司提供的系列建筑仿真軟件，目前已經(jīng)在中國建筑、工程以及建造領(lǐng)域得到一些應(yīng)用，主要在各建筑設(shè)計院使用，在施工中企業(yè)的應(yīng)用還屬于起步階段。Bentley工程軟件系統(tǒng)公司首席執(zhí)行官Greg Bentley宣布了兩項新的中國計劃，以支持中國的大規(guī)模基建投資。首先，Bentley亞洲總部將進(jìn)駐北京，為中國的基建領(lǐng)域提供全面配套的軟件產(chǎn)品；其次，即將啟動的Bentley Power計劃，使中國用戶可在初期免費注冊專業(yè)的計算機輔助制圖／設(shè)計(CADD)軟件服務(wù)。

三、建筑施工中應(yīng)用虛擬仿真系統(tǒng)的意義

（一）建筑工程施工方案的選擇和優(yōu)化。

建筑工程施工的施工方法及施工組織的選擇和優(yōu)化主要是建立在施工經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，存在一定局限性。同時，現(xiàn)代建筑基本都具有鮮明的個性，建筑工程施工成為不可完全重復(fù)的過程。使用施工虛擬仿真技術(shù)將可以直觀、科學(xué)地展示不同施工方法和施工組織措施的效果，可以定量地完成方案的對比，有助于施工方案的選擇和優(yōu)化，真正實現(xiàn)最優(yōu)施工。

（二）施工技術(shù)革新和新技術(shù)引入。

施工虛擬仿真技術(shù)一方面能使廣大施工技術(shù)人員低成本地試驗施工新工藝和革新思路，有助于創(chuàng)造性的充分發(fā)揮，同時能真切展示新技術(shù)的成效，縮短建筑業(yè)新技術(shù)的引入期和推廣期，降低新技術(shù)、新工藝的實驗風(fēng)險。

（三）施工管理

施工虛擬仿真技術(shù)能事先模擬施工全過程，能提前發(fā)現(xiàn)施工管理中質(zhì)量、安全等方面存在的隱患，因而可以采取有效的預(yù)防和強化措施，提高工程施工質(zhì)量和施工現(xiàn)場管理效果。

（四）安全、生產(chǎn)培訓(xùn)

施工虛擬仿真技術(shù)能實時、直觀地顯示施工過程的實際情況，有助于操作人員全面了解操作流程，優(yōu)質(zhì)安全地完成施工任務(wù)。

（五）大型工程設(shè)計

施工虛擬仿真技術(shù)可以考察建筑設(shè)計是否合理，可以方便地對擬改進(jìn)部位進(jìn)行修改，從而得到滿意的設(shè)計結(jié)果。設(shè)計的仿真也有利于設(shè)計單位與業(yè)主、施工單位進(jìn)行設(shè)計交底。

（六）建筑市場管理

施工虛擬技術(shù)在招投標(biāo)過程中能直觀對比各方的施工方法和成效，增加評標(biāo)的透明度和公正性，有利于建筑市場的規(guī)范管理。

（七）其它方面

開發(fā)施工虛擬仿真技術(shù)必然帶動虛擬現(xiàn)實技術(shù)廣泛地應(yīng)用于建筑業(yè)其它方面，帶動以下幾方面的進(jìn)步：城市和市政規(guī)劃的優(yōu)化；投資者的投資意圖及市場推銷；建筑機械設(shè)計；仿真和虛擬現(xiàn)實技術(shù)。

四、總結(jié)：

總而言之，隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，各種新型技術(shù)都已經(jīng)開始投入實踐。建筑業(yè)也必須敢于創(chuàng)新，勇于嘗試，這是建筑行業(yè)發(fā)展自身、壯大自身并適應(yīng)時展的唯一途徑。

參考文獻(xiàn)：

第2篇：建筑虛擬仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù)；土建類專業(yè)；高職；

作者簡介：劉鎮(zhèn)（1978-），男，大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，碩士，注冊一級建造師、造價師，研究方向為工程管理、工程造價。

中圖分類號：G712

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1001－7518（2012）17－0034－02

一、虛擬仿真技術(shù)的含義

仿真技術(shù)，也被人稱之為模擬技術(shù)，即用一個系統(tǒng)模仿另一個真實系統(tǒng)的技術(shù)。而虛擬現(xiàn)實技術(shù)則是在仿真技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，當(dāng)前仿真系統(tǒng)正在向虛擬環(huán)境的系統(tǒng)演變。虛擬現(xiàn)實技術(shù)和仿真技術(shù)作為對現(xiàn)實世界的模擬，都是基于模型而開展的，都是對現(xiàn)實世界盡可能的再現(xiàn)，因此，由仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)兩者相結(jié)合形成了虛擬仿真技術(shù)。

虛擬仿真技術(shù)是指運用計算機和專用物理效應(yīng)設(shè)備，借助相應(yīng)的系統(tǒng)模型，對實際的或假想的系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)動態(tài)試驗研究的一種新技術(shù)，具有可控性、經(jīng)濟性、快速性等特點，有助于解決抽象與實體之間相互聯(lián)系的問題。

二、目前虛擬仿真教學(xué)與高職土建類專業(yè)教育的關(guān)系

職業(yè)教育是以就業(yè)為導(dǎo)向的教育，技能教育是職業(yè)教育的核心，同樣職業(yè)教育信息化也要為職業(yè)技能服務(wù)，信息技術(shù)已經(jīng)成為提高教育質(zhì)量的重要手段。教育部《關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見》（［2006］16號文件）指出，要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，開發(fā)虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實驗。

當(dāng)前，建筑技術(shù)含量要求越來越高，不斷呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)多樣、工藝復(fù)雜、施工難度加大等特點，這就需要教育和培養(yǎng)出更多的建筑技術(shù)人才，不僅能進(jìn)行工程設(shè)計，而且具有較強的實踐技術(shù)指導(dǎo)和管理能力。根據(jù)2010年統(tǒng)計，開辦土建類高職學(xué)校達(dá)1099所、專業(yè)3423個、招生人數(shù)307412人。數(shù)據(jù)表明高職土建類教育不僅規(guī)模大、分布廣，而且發(fā)展速度快。高職土建類教育在強調(diào)系統(tǒng)地設(shè)計基于學(xué)科系統(tǒng)性原則的理論教學(xué)體系基礎(chǔ)上，應(yīng)系統(tǒng)地設(shè)計基于工作過程化的實踐教學(xué)體系。而虛擬仿真技術(shù)通過交互式環(huán)境、情景復(fù)現(xiàn)功能，實現(xiàn)對抽象概念的具體化，對傳統(tǒng)教學(xué)進(jìn)行革新的一種方式，能夠很好的滿足“情景教學(xué)”與“項目教學(xué)”需要。目前，虛擬仿真技術(shù)已在多學(xué)科領(lǐng)域的教學(xué)及實踐中使用，并且虛擬仿真技術(shù)已運用于工程建設(shè)。這些都表明了在土建類教學(xué)中采用虛擬仿真技術(shù)是可行的、必要的。

三、虛擬仿真技術(shù)在土建類專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

（一）形象直觀，利用情景教學(xué)

心理學(xué)指出：傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，學(xué)生一般只能吸收不到三成的內(nèi)容，并且隨著時間推移，所掌握的知識會逐步遺忘。[3]同時，研究證實：閱讀到的信息我們能學(xué)習(xí)到10%；聽到的信息我們能學(xué)習(xí)到18%，但所親身體驗過的事我們能學(xué)習(xí)到80%。毫無疑問，學(xué)習(xí)體驗是最好的方式。土建類學(xué)科是一門技術(shù)復(fù)雜多樣，設(shè)備材料繁多，實踐性強的學(xué)科，在教學(xué)中需要學(xué)生有親身經(jīng)歷體驗。虛擬仿真技術(shù)通過虛擬現(xiàn)場情景，仿真施工工藝和過程等，充分調(diào)動學(xué)生的積極性。將學(xué)習(xí)目標(biāo)與教學(xué)主題相結(jié)合，通過形象直觀的方式讓學(xué)生學(xué)習(xí)知識。在情景體驗教學(xué)中，教師與學(xué)生更加的積極主動，使教學(xué)效果得到明顯提高。

（二）提高學(xué)生空間想象能力

土建工程是將二維表現(xiàn)的設(shè)計圖紙實現(xiàn)為三維的、立體的、復(fù)雜的建筑物。這就對學(xué)生的空間立體想象能力提出了較高的要求。但剛接觸該專業(yè)的學(xué)生，總有想象不出或理解困難的感覺，以往授課中需要通過教師繪圖、模型展示等，但效果一般。利用虛擬仿真技術(shù)，能夠模擬出建筑物的建筑構(gòu)造，能夠真實展示建筑物的各個結(jié)點，空間布局、立體圖形的生成過程。通過虛擬仿真技術(shù)能夠使學(xué)生置身虛擬建筑空間內(nèi)，從而對這些建筑空間的認(rèn)識和理解更形象、更全面、更深刻。

（三）改進(jìn)管理類課程授課方式

在土建類專業(yè)課程體系中，存在很多管理類的課程，這些課程突出特點是很難看到真實場景，甚至在學(xué)習(xí)中也不可能親身經(jīng)歷，只能閱讀到成果性資料。以工程招投標(biāo)與合同管理為例，標(biāo)書制作、合同簽訂，開標(biāo)過程等，教學(xué)中很難體驗這類過程的工作流程和內(nèi)涵。虛擬仿真技術(shù)則能夠虛擬相關(guān)情景，讓學(xué)生在課堂中，分角色扮演，經(jīng)歷開標(biāo)、評標(biāo)、談判這些工作，使學(xué)生得到充分體驗，真實的領(lǐng)悟，從而有效的促進(jìn)管理類知識轉(zhuǎn)化，完成項目教學(xué)。

（四）促進(jìn)實踐教學(xué)

土建類專業(yè)的實踐課程是非常重要的，對學(xué)生理解知識點，以及理論與實踐相結(jié)合有著很強的促進(jìn)作用。土建類專業(yè)需要的實訓(xùn)項目及設(shè)備種類數(shù)量繁多，各院校受資金、場地、安全教學(xué)管理等多方面的制約，很難具有全面的實踐條件，而虛擬仿真技術(shù)利用自身優(yōu)勢，能夠很好的促進(jìn)實踐教學(xué)。

第一，保證實訓(xùn)科目的質(zhì)量，節(jié)約成本。為確保實踐項目教學(xué)的效果，傳統(tǒng)的實踐教學(xué)模式需要巨大的資金投入及購置教學(xué)所用的設(shè)備，并且在教學(xué)過程中會消耗大量的材料，容易淘汰教學(xué)儀器和設(shè)備，因此很難滿足教學(xué)所需。從教學(xué)資源全過程管理來看，虛擬仿真技術(shù)實踐減少投入包括占地、建筑投入、設(shè)備投入、材料投入、指導(dǎo)教師投入，經(jīng)過考察統(tǒng)計可以降低30%~80%。同時也降低實訓(xùn)污染（如粉塵實訓(xùn)、噪聲污染等），而學(xué)生因為得到多次實踐機會，效果也遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)教學(xué)。

第二，容錯功能強，可開展探究性實驗。土建類專業(yè)實踐存在較高的安全風(fēng)險，尤其是學(xué)生到施工現(xiàn)場實訓(xùn)，而企業(yè)也為回避對安全事故的各種約束處罰而不愿意接收學(xué)生現(xiàn)場實訓(xùn)。為了防止意外事故的發(fā)生，通常是采取增加實訓(xùn)操作過程的相關(guān)約束條件來確保師生的安全。但限制的越多，與實踐就越脫節(jié)，教學(xué)質(zhì)量難以得到保障。虛擬仿真技術(shù)可引導(dǎo)學(xué)生積極在仿真實踐中進(jìn)行實訓(xùn)，不必?fù)?dān)心出現(xiàn)任何以外的風(fēng)險，保證實訓(xùn)安全性（設(shè)備安全、人身安全）。通過運用虛擬仿真技術(shù)，教師在教學(xué)中可以設(shè)置各種不同的故障等狀態(tài)，“虛擬”不同的事故，學(xué)生通過反復(fù)試驗，運用各種方式方法，分析問題、解決問題，在這方面實際實訓(xùn)是無法做到的。

第三，科學(xué)定量考核，與職業(yè)資格接軌。在土建類的實踐項目的考核常常僅是一份報告（施工組織設(shè)計、合同、招投標(biāo)文件等）或是實踐指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生在實踐中的表現(xiàn)，依靠主觀給學(xué)生評定成績。而在虛擬仿真實踐的軟件中，可根據(jù)不同需求，設(shè)計不同性質(zhì)的考試、考核方式。而虛擬仿真實踐軟件通過采取隨機出題、海量題庫、在線考試等方式，保證考試考核的公平、真實。從而實現(xiàn)了考教分離、分量一致，實現(xiàn)了以考試、考核額成績來衡量教學(xué)質(zhì)量、評價教學(xué)效果、評估學(xué)生的學(xué)習(xí)能力的可能性。

四、如何制作虛擬仿真教學(xué)軟件

仿真教學(xué)軟件的研制的總體過程基本上可劃分為兩大階段，即教學(xué)設(shè)計階段和軟件制作階段，如圖1所示。

虛擬仿真教學(xué)軟件制作是一項復(fù)雜的項目管理工程。編制適應(yīng)高職教育的虛擬仿真軟件要把握以下幾點:

（一）樹立職業(yè)教育理念

教學(xué)設(shè)計應(yīng)以教育科學(xué)的觀點和方法為指導(dǎo)，按照職業(yè)教育額教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)對象的特點等，結(jié)合國家相關(guān)職業(yè)（工種）標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化教學(xué)軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與模塊設(shè)計，并選擇適當(dāng)?shù)拿襟w信息，使其在系統(tǒng)中得到有機結(jié)合，以實現(xiàn)課程與實訓(xùn)的教學(xué)目標(biāo)。

（二）創(chuàng)作團(tuán)隊進(jìn)行腳本編寫

腳本作為仿真教學(xué)軟件的第一關(guān)，事關(guān)教學(xué)實訓(xùn)內(nèi)容的正確性與科學(xué)性，貫穿于腳本編寫之中的教學(xué)設(shè)計，決定了教學(xué)軟件的生命。

土建類虛擬仿真軟件腳本通常由具有豐富教學(xué)與實訓(xùn)經(jīng)驗并了解現(xiàn)代教育技術(shù)的人來編寫。因此，需要組成專業(yè)教師、現(xiàn)場工程師、教育技術(shù)專家組成的創(chuàng)作隊伍。腳本創(chuàng)作中的整體結(jié)構(gòu)要依據(jù)研制大綱的要求進(jìn)行，除了在保證科學(xué)性的前提下，重視教學(xué)實訓(xùn)項目、任務(wù)、技能點、操作步驟的設(shè)計，重視文字符號圖形的標(biāo)準(zhǔn)化外，還要格外重視屏幕設(shè)計，重視交互性設(shè)計，重視操作工藝、安全規(guī)范等方面的設(shè)計。

（三）素材制作要保證質(zhì)量

素材不僅是構(gòu)成教學(xué)軟件的基本單元，也是教學(xué)軟件完成系統(tǒng)合成的重要前提與基礎(chǔ)。素材的制作（包括三維建模）是制作環(huán)節(jié)中耗費時間最多的環(huán)節(jié)，據(jù)統(tǒng)計，素材制作將占用70%~80%的制作工作量，因此，素材制作是數(shù)字化教學(xué)資源開發(fā)的重心，是制作的重要環(huán)節(jié)，是制約開發(fā)周期的主要環(huán)節(jié)之一。土建類虛擬仿真軟件中的素材要實物、現(xiàn)場場景嚴(yán)格匹配，這樣就能保證軟件的質(zhì)量，防止給后期合成帶來隱患。

五、虛擬仿真教學(xué)與實操教學(xué)之間的關(guān)系

（一）互補關(guān)系：實操教學(xué)不能實現(xiàn)的，利用仿真教學(xué)可以實現(xiàn)。

（二）融入關(guān)系：—份完整的現(xiàn)代化的教學(xué)方案，必定是仿真教學(xué)與實操教學(xué)的完美融入的方案。

（三）順序關(guān)系：一般情況下，仿真教學(xué)在前，實操教學(xué)在后。

（四）不可替代關(guān)系：仿真教學(xué)與實操教學(xué)，二者不可替代。

（五）隨著計算機技術(shù)快速發(fā)展，仿真教學(xué)對實操教學(xué)的互補作用會越來越強，同時，實操教學(xué)對虛擬仿真教學(xué)的依賴程度會越來越高。對于實操教學(xué)的設(shè)備，有與虛擬仿真系統(tǒng)實現(xiàn)一體化的趨勢。

六、結(jié)束語

從微觀層面看，高等職業(yè)教育是以技術(shù)人員的職業(yè)勞動為導(dǎo)向的，是產(chǎn)生于技術(shù)人員的能力、知識和素質(zhì)，是一種專業(yè)勞動。因此，作為高職土建類專業(yè)的教學(xué)，應(yīng)以生產(chǎn)目標(biāo)為導(dǎo)向，有針對性地對學(xué)生進(jìn)行體驗式教學(xué)。應(yīng)該通過虛擬仿真技術(shù)和赴實地現(xiàn)場進(jìn)行教學(xué)，在課本之外給學(xué)生更生動易懂的知識，并通過虛擬的或者真實的實驗、實訓(xùn)、實習(xí)等實踐教學(xué)培養(yǎng)具備較高的知識、能力和素質(zhì)等綜合性的高端土建專業(yè)技能型人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]呂愛民，項秉人.生態(tài)建筑的數(shù)字化構(gòu)建[J].新建筑，2005（6）：7-9.

第3篇：建筑虛擬仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)仿真 設(shè)計

一、系統(tǒng)仿真技術(shù)

所謂仿真就是建立系統(tǒng)的模型（數(shù)學(xué)模型、物理效應(yīng)模型或數(shù)學(xué)-物理效應(yīng)模型），并在模型上進(jìn)行實驗和研究一個存在的或設(shè)計中的系統(tǒng)。這里的系統(tǒng)包括技術(shù)系統(tǒng)，如土木、機械、電子、水力、聲學(xué)、熱學(xué)等，也包括社會、經(jīng)濟、生態(tài)、生物和管理系統(tǒng)等非技術(shù)系統(tǒng)。仿真技術(shù)的實質(zhì)也就是進(jìn)行建模、實驗?，F(xiàn)代仿真技術(shù)的發(fā)展是與控制工程、系統(tǒng)工程及計算機技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)聯(lián)的?？刂乒こ毯拖到y(tǒng)工程的發(fā)展促進(jìn)了仿真技術(shù)的廣泛應(yīng)用，而計算機出現(xiàn)及計算技術(shù)的迅猛發(fā)展，則為仿真提供了強有力的手段和工具。因此，計算機仿真在仿真中占有越來越重要的地位。

仿真技術(shù)得以發(fā)展的主要原因是它帶來了重大的社會和經(jīng)濟效益。系統(tǒng)仿真的應(yīng)用大致可分為：對已有系統(tǒng)進(jìn)行分析時采用仿真技術(shù)；對尚未有的系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時采用仿真技術(shù)；在系統(tǒng)運行時，利用仿真模型作為觀測器，給用戶提供有關(guān)系統(tǒng)過去的、現(xiàn)在的、甚至是未來的信息，以便用戶實時作出正確的決策；

在系統(tǒng)運行前，利用仿真模型作為預(yù)測器，向用戶提供系統(tǒng)運行起來后，可能產(chǎn)生什么現(xiàn)象，以便用戶修 訂計劃或決策；利用仿真模型作為訓(xùn)練器，訓(xùn)練系統(tǒng)操縱人員或管理人員。在工程領(lǐng)域仿真技術(shù)可以降低系統(tǒng)的研制成本，可以提高系統(tǒng)實驗、調(diào)試和訓(xùn)練過程的安全。

一般認(rèn)為，建立模型是仿真的第一步，也是十分重要的一步。傳統(tǒng)仿真技術(shù)中，一個仿真系統(tǒng)要首先建立起系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型--一次仿真模型，然后再改寫成適合計算機處理的形式-仿真模型。仿真模型可以說是系統(tǒng)二次近似模型。建立起仿真模型后，才能書寫相應(yīng)的程序。

仿真基本上是一種通過實驗來求解的技術(shù)。通過仿真實驗要了解系統(tǒng)中各變量之間的關(guān)系，要觀察系統(tǒng)模型變量變化的全過程，此外，為了對仿真模型進(jìn)行深入研究和結(jié)果優(yōu)化，還必須進(jìn)行多次運行，系統(tǒng)優(yōu)化等工作，因此，良好的人機交互性是系統(tǒng)仿真的一個重要特性。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是二十世紀(jì)末才興起的一門嶄新的綜合性信息技術(shù)，是由計算機硬件、軟件以及各種傳感器構(gòu)成的三維信息的人工環(huán)境--虛擬環(huán)境，用戶投入這種環(huán)境中，就可與之交互作用、相互影響。它融合了數(shù)字圖像處理、計算機圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)等多個信息技術(shù)分支，從而也大大推進(jìn)了計算機技術(shù)的發(fā)展。目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已在建筑、教育培訓(xùn)、醫(yī)療、軍事模擬、科學(xué)和金融可視化等方面獲得了應(yīng)用，漸已成為21世紀(jì)廣泛應(yīng)用的一種新技術(shù)。

虛擬現(xiàn)實是高度發(fā)展的計算機技術(shù)在各種領(lǐng)域的應(yīng)用過程中的結(jié)晶和反映，它具有以下主要特征：

（1）依托學(xué)科的高度綜合化；

（2）人的臨場化；

（3）系統(tǒng)或環(huán)境的大規(guī)模集成化；

（4）數(shù)據(jù)表示的多樣化和標(biāo)準(zhǔn)化，數(shù)據(jù)存儲的大容量、數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚倩c數(shù)據(jù)處理的分布式和并行化。正是這些特征，使操作者沉浸其中，并通過多種媒體對感官的刺激，對所需解決的問題有了清晰和直觀的認(rèn)識，從而，也使模型的建立和驗證更加方便。

三、系統(tǒng)仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的結(jié)合

傳統(tǒng)的系統(tǒng)仿真技術(shù)很少研究人的感知模型的仿真，因而無法模擬人對外界環(huán)境的感知(聽覺、視覺、觸覺) 隨著多媒體技術(shù)、計算機動畫、傳感技術(shù)的發(fā)展，計算機模擬外界環(huán)境對人的感官刺激開始成為可能。事實證明，人類對于圖像、聲音等感官信息的理解能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于數(shù)字和文字等抽象信息的理解能力。將仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行仿真模型的建立和實驗的模擬，使仿真的過程和結(jié)果可以實現(xiàn)圖象化、可視化，使仿真的系統(tǒng)具有了三維、實時交互、屬性提取等特征，極大地促進(jìn)了仿真技術(shù)的發(fā)展，同時也使虛擬現(xiàn)實技術(shù)更加具有生命力。

四、仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)在結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用

仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)近年來在機械、電子、水利、社會、經(jīng)濟、生態(tài)、生物等各個領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。

在結(jié)構(gòu)工程中，仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于如下幾個方面：

1．在工程結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用

工程結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下的反應(yīng)，其破壞特征和極限承載力是人們所關(guān)心的。當(dāng)結(jié)構(gòu)形式特殊，荷載及材料特性復(fù)雜時，人們往往求助于模型試驗來測定其受力性能，但模型試驗往往受到場地和設(shè)備的限制，只能做小比例模型試驗，難以完全反映結(jié)構(gòu)的實際情況。若用仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)，則可以進(jìn)行足尺寸的試驗，還可以很方便地修改參數(shù)。此外，有些結(jié)構(gòu)難于進(jìn)行直接試驗，用計算機模擬仿真就更能體現(xiàn)出優(yōu)越性，如建筑物及構(gòu)筑物在地震作用下的倒塌分析，橋梁受到汽車高速碰撞的檢驗試驗等只有采用仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)，分析才能大量進(jìn)行。又如在高速荷載作用下，結(jié)構(gòu)反應(yīng)很快，人們在真實試驗中只能觀察到最終結(jié)果，而不能觀察試驗的全過程。如果采用計算機模擬仿真試驗，則可觀察其破壞的全過程，便于破壞機理的研究。對于長期的徐變過程則可在模擬中加快其變化過程，讓人們清楚地看到其過程。在運用傳統(tǒng)的有限元法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時，結(jié)構(gòu)應(yīng)力的結(jié)果通常采用內(nèi)力圖等力線的形式描繪出來，給人以直觀的印象。利用仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)則可以通過顏色的深淺給出三維物體中各點力的大小，用不同顏色表示出不同的等力面；也可以任意變換角度，從任何點去觀察。還可以利用VR的交互性能，實時修改各種數(shù)據(jù)，以便對各種方案及結(jié)果進(jìn)行比較。這樣就使工程師的思維更加形象化，概念更易于理解。

2． 在巖土工程中的應(yīng)用

巖土工程處于地下，往往難于直接觀察，而仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)則可把內(nèi)部過程展現(xiàn)出來，有很大實用價值。例如，地下工程開挖經(jīng)常會塌方冒項。根據(jù)地質(zhì)勘察，我們可以知道斷層、裂隙和節(jié)理的走向密度，通過小型試驗，可以確定巖體本身的力學(xué)性能及巖體夾層界面的力學(xué)特性、強度條件，并存入計算機中。

在數(shù)值模型中，除了有限元方法外，還可采用分離單元。分離單元在平衡狀態(tài)下的性能與有限元相仿，而當(dāng)它失去平衡時，則在外力和重力作用下產(chǎn)生運動直到獲得新的平衡為止。分析地下工程的圍巖結(jié)構(gòu)，邊坡穩(wěn)定等問題時，可以把節(jié)理斷層劃分為許多離散單元。這一過程可以在顯示器和大型屏幕上顯示出來，最終可以看到塌方的區(qū)域及范圍，這就為支護(hù)設(shè)計提供了可靠依據(jù)。

3. 防災(zāi)工程中的應(yīng)用

長期以來，人類一直與洪水、火災(zāi)、地震等自然災(zāi)害進(jìn)行著堅持不懈的斗爭。由于自然災(zāi)害的原型重復(fù)實驗幾乎是不可能的，因而仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)在這一領(lǐng)域的應(yīng)用就更有意義。目前已有不少抗災(zāi)、防災(zāi)的模擬仿真系統(tǒng)制作成功，例如洪水泛濫淹沒區(qū)的洪水發(fā)展過程演示系統(tǒng)。該系統(tǒng)預(yù)先存儲了泛濫區(qū)的地形地貌和地物，有高程數(shù)據(jù)可確定等高線，只要輸入洪水標(biāo)準(zhǔn)(如百年一遇的洪水)及預(yù)定河堤決口位置，計算機就可根據(jù)水量、流速區(qū)域面積及高程數(shù)據(jù)算出不同時刻的淹沒地區(qū)，并在顯示器和大型屏幕上顯示出來。人們從屏幕上可以看到水勢從低處向高處逐漸淹沒的過程，這樣對防洪規(guī)劃以及遭遇洪水時指導(dǎo)人員疏散是很有作用的。又如在火災(zāi)方面，對森林火災(zāi)的蔓延，建筑物中火災(zāi)的傳播均已開發(fā)出相應(yīng)的模擬仿真系統(tǒng)，這對消防工程起到了很好的指導(dǎo)作用。

4． 在模擬施工過程中的應(yīng)用

建筑施工是復(fù)雜的大型的動態(tài)系統(tǒng)，它通常包括立模、架設(shè)鋼筋、澆注、振搗、拆模、養(yǎng)護(hù)等多道工序，而這些工序中涉及的因素繁多，其間關(guān)系復(fù)雜，直接影響著混凝土澆筑的進(jìn)程。模擬施工過程是為了通過仿真手段，去發(fā)現(xiàn)實際施工中存在的問題或可能出現(xiàn)的問題，這就需要對實際施工進(jìn)行仿真。而目前施工過程的模擬只是從幾何形體方面模擬施工的過程，即按樓層關(guān)系由下而上，每一層按柱、梁、板的幾何形狀加以著色來實現(xiàn)對施工過程的模擬?，F(xiàn)有的模擬只是對進(jìn)度計劃起到了一定作用，并沒有對施工過程起到真正的作用。基于以上原因，需對施工過程建立合適的模型，以達(dá)到模擬仿真的效果。例如，大型水利樞紐混凝土在運輸澆筑系統(tǒng)的模擬仿真模型，是由運輸子系統(tǒng)和澆注子系統(tǒng)構(gòu)成的，模型是按進(jìn)程交互的仿真策略建立的，按這種條件建立的模型能與仿真程序間保持緊密的對應(yīng)關(guān)系，程序所要模仿的行為比較 直觀、清晰。程序流程直接與模型結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)狀態(tài)相對應(yīng)。

另外，仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)在結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域內(nèi)，還可應(yīng)用在建筑系統(tǒng)工程管理、建筑信息管理、建筑物及構(gòu)筑物的空氣流場、空氣品質(zhì)分析等方面。

我國是一個發(fā)展中國家，有著大量繁重的基本建設(shè)任務(wù)，特別是在十五計劃綱要中，提出進(jìn)一步加強水利交通、能源等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和西部大開發(fā)戰(zhàn)略。這一大好形勢，為結(jié)構(gòu)工程高新技術(shù)的信息化和集成化，為結(jié)構(gòu)工程學(xué)科及相關(guān)學(xué)科的發(fā)展提供了良好的機遇。仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為結(jié)構(gòu)工程高新技術(shù)之一，開創(chuàng)了結(jié)構(gòu)工程學(xué)科的新紀(jì)元，其技術(shù)潛力巨大、應(yīng)用前景十分廣闊。

參考文獻(xiàn)

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（2） 陳清來.建筑結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代設(shè)計設(shè)計思想和發(fā)展.工程設(shè)計CAD及自動化，1996年，（4）

（3） 張躍、張叢哲。土木工程中虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展與展望，計算機世界，1998，（5）D版：1-3.

（4） 袁耀明.從可視化到視算一體化.系統(tǒng)仿真學(xué)報，1996（5）

（5） 張叢哲、張躍. 計算機輔助設(shè)計(CAD)中虛擬現(xiàn)實技術(shù).計算機世界， 1998，（5）D版：5。

第4篇：建筑虛擬仿真技術(shù)范文

一、工程施工實習(xí)實訓(xùn)教學(xué)的現(xiàn)狀

工程施工實習(xí)實訓(xùn)主要包括施工技術(shù)的模板工程、鋼筋工程、混凝土工程、砌體工程的操作性實訓(xùn)和現(xiàn)場管理的單位工程施工組織設(shè)計兩大部分，它是土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案中的專業(yè)關(guān)鍵必修課，是實踐性、綜合性都很強的課程，有別于其他選修類別的課程。然而，目前我國土木工程施工類課程教學(xué)普遍存在著較大的困難和問題，主要表現(xiàn)為如下幾方面。

1.教學(xué)內(nèi)容滯后于現(xiàn)行規(guī)范、工程實踐。土木工程施工教材內(nèi)容陳舊，技術(shù)落后，沒有與時俱進(jìn)，緊跟現(xiàn)行法律和規(guī)范，貼近工程實踐，沒有形成較好的課內(nèi)課外相結(jié)合的有層次的互動式的施工類課程教學(xué)體系。例如，2009年國家出臺了《建筑施工組織設(shè)計規(guī)范》（GB/T50502-2009），盡管是推薦性規(guī)范，但是在《土木工程施工》教材中講述的仍然是50年代施工組織設(shè)計內(nèi)容。

2.在課堂教學(xué)方法和教學(xué)手段方面。由于土木工程施工課程的實踐性、綜合性和理論跨度大等特點。施工課基本是采用課堂教學(xué)方式，以教師講授為主，這樣傳統(tǒng)的教學(xué)模式非常陳舊，沒有調(diào)動起學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教學(xué)效果一般較差。盡管有的教師運用多媒體教學(xué)手段，收集大量的圖片、動畫資料，然而，由于時間與空間的限制，學(xué)生也很難觀察到施工的全過程。

3.施工生產(chǎn)管理實訓(xùn)方法和手段方面。土木工程專業(yè)是一個實踐性很強的工科類專業(yè)，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)效果的好壞對畢業(yè)后學(xué)生適應(yīng)社會工作及動手操作能力尤為重要?，F(xiàn)在全國高校土木類院校的培養(yǎng)方案實習(xí)分為施工生產(chǎn)實習(xí)3周，畢業(yè)實習(xí)3周，條件好的學(xué)校有3周的實訓(xùn)，以老師根據(jù)教學(xué)安排事先聯(lián)系好實習(xí)單位，在規(guī)定時間內(nèi)集中組織學(xué)生到工地去參觀、見習(xí)，由現(xiàn)場技術(shù)人員和老師對工程概況及施工技術(shù)進(jìn)行講解，然后由學(xué)生自己去尋找實習(xí)單位，這種放羊式的教學(xué)方法，使得實踐環(huán)節(jié)流于形式，效果極差。

4.在實習(xí)實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境方面。實習(xí)實訓(xùn)教學(xué)資源的不足是長期困繞《土木工程施工》實踐教學(xué)質(zhì)量提高的難題。時代的發(fā)展和科技的進(jìn)步對實驗教學(xué)提出越來越高的要求，對學(xué)生創(chuàng)新思維和實踐能力的培養(yǎng)需要一種趨于個性化的教學(xué)，需要占用更多的實驗、實習(xí)實訓(xùn)教學(xué)資源。而這種矛盾可通過仿真技術(shù)的應(yīng)用得以緩解，運用計算機仿真技術(shù)軟件，可模擬環(huán)境情境，學(xué)生通過仿真實習(xí)實訓(xùn)后，對實訓(xùn)的整體到局部建立起直觀感性認(rèn)識，學(xué)生可不受實際實訓(xùn)條件和時間限制進(jìn)行實驗、實習(xí)實訓(xùn)方案設(shè)計。虛擬仿真技術(shù)和實際情境實驗結(jié)合的模式可合理有效配置教學(xué)資源，解決實踐課時少的問題，改善教學(xué)條件，形成多元化的教學(xué)環(huán)境[4]。

二、土木工程施工實習(xí)實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容和方法

針對以上土木工程施工教學(xué)的現(xiàn)狀，對土木類學(xué)生進(jìn)行市場調(diào)研，采取一系列教學(xué)措施，利用仿真技術(shù)在施工實習(xí)實訓(xùn)中的3D技術(shù)和教學(xué)調(diào)研取得的成果帶到課堂上，采取“理論實踐一體化”教學(xué)方法，以實踐技能教學(xué)為主線，重視理論聯(lián)系實際的教學(xué)原則，是提高學(xué)生綜合執(zhí)業(yè)能力和技能的有效的教學(xué)方法。

1.加快虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。2003年我系申報了我校教學(xué)科研項目《以軟手段模擬硬設(shè)備開展多媒體輔助混凝土結(jié)構(gòu)實驗教學(xué)的研究》，現(xiàn)已獲批。該項目研究的主要目的就是要研制一個適合土木工程專業(yè)實訓(xùn)教學(xué)的實驗教學(xué)軟件，越來越注重虛擬仿真技術(shù)實訓(xùn)教學(xué)的應(yīng)用研究?；谔摂M仿真技術(shù)具有人機交互，寓教于樂，直觀形象，便于記憶，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)，場景逼真體驗等優(yōu)點，規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的實訓(xùn)教學(xué)引入虛擬現(xiàn)實將大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強求知的渴望和好奇心，避免傳統(tǒng)教學(xué)模式課程教學(xué)機械、沉悶的現(xiàn)象[5]。

2.利用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行施工安全控制。由于土木工程施工過程的復(fù)雜性和危險性，建筑企業(yè)從業(yè)人員流動性大、安全意識差等情況已經(jīng)成為建筑企業(yè)保證工程質(zhì)量、安全施工、安全管理的一個十分棘手的問題。土木類施工實訓(xùn)實習(xí)多數(shù)高等院校都是把實習(xí)生安排到與建筑施工企業(yè)校企結(jié)合的工程項目。而工程項目現(xiàn)場安全隱患較多，一般建筑企業(yè)都不愿意學(xué)生在現(xiàn)場實訓(xùn)過程中的親自動手操作，加上目前法律法規(guī)不夠完善，最害怕實習(xí)生在建筑施工現(xiàn)場出現(xiàn)安全事故。目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要應(yīng)用在課堂講解演示與試驗實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，而利用它進(jìn)行施工過程安全控制，規(guī)范施工企業(yè)安全生產(chǎn)管理，提高建筑施工企業(yè)安全生產(chǎn)管理水平，預(yù)防和減少減少安全事故的發(fā)生，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化安全管理，這也是將虛擬現(xiàn)實技術(shù)用于安全管理的基礎(chǔ)[6]。

3.注重VR系統(tǒng)設(shè)計和實訓(xùn)師資培養(yǎng)。虛擬仿真技術(shù)（Virtualreality，簡稱VR）又稱靈境技術(shù)，是以沉浸性、交互性和構(gòu)想性為基本特征的計算機高級人機界面。VR系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展，師資隊伍建設(shè)是關(guān)鍵，講授土木工程施工這門實踐性極強的專業(yè)課，除了需要系統(tǒng)的專業(yè)理論外，還要有一定的施工實踐經(jīng)驗。而培養(yǎng)出既熟悉工程施工專業(yè)知識，又有較好的計算機應(yīng)用能力的實訓(xùn)指導(dǎo)教師是開展虛擬仿真技術(shù)的必要條件。開展虛擬仿真實訓(xùn)實驗，在實訓(xùn)之前要做好充分的準(zhǔn)備工作，進(jìn)行實訓(xùn)教學(xué)科學(xué)周密的策劃設(shè)計過程，更需要實訓(xùn)指導(dǎo)教師在教學(xué)理念和教學(xué)能力上具備創(chuàng)新能力。利用學(xué)校青年教師工程實踐培訓(xùn)機會，首先安排擬講授施工課的青年教師到施工企業(yè)信息管理中心兼職鍛煉，時間不少于一年，彌補實踐經(jīng)驗的不足。與此同時，可考慮與企業(yè)合作進(jìn)行虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)軟件開發(fā)和設(shè)計，力爭構(gòu)建具有工程特色的土木工程施工課程教師隊伍，即雙師型的施工課教師隊伍，以滿足施工授課的需要。

4.實習(xí)實訓(xùn)前做好充分準(zhǔn)備。施工生產(chǎn)實習(xí)實訓(xùn)前由教研室充分論證做好實施方案，采用集中和散點方式，時間安排從大三第六學(xué)期末的倒數(shù)第三周開始，至第七學(xué)期第二周結(jié)束，其問包含一個暑假，共計十周左右時間，學(xué)生可在此期間靈活安排完成生產(chǎn)實習(xí)任務(wù)。在實習(xí)之前，除了實習(xí)指導(dǎo)教師會安排學(xué)生按照實綱的要求完成實習(xí)各項任務(wù)外，土木工程施工任課教師還會專門為學(xué)生布置部分工作，即要求每個實習(xí)實訓(xùn)小組（3～5人），根據(jù)自己的實習(xí)內(nèi)容制作一份多媒體課件，內(nèi)容主要是在施工實習(xí)過程中，學(xué)生認(rèn)為比較新的施工材料、工藝以及施工管理方法和措施。開課前提交給任課教師，并隨時準(zhǔn)備在土木工程施工理論授課時講授。通過此種形式鍛煉了學(xué)生總結(jié)工程實踐經(jīng)驗的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊意識，同時學(xué)生提交的多媒體課件還豐富了任課教師的教學(xué)素材和內(nèi)容，及時更新的案例會更加吸引學(xué)生的注意力，有利于改善教學(xué)效果。

5.改革后的實訓(xùn)實習(xí)成績評定方法?？己艘彩羌ぐl(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)潛能的重要方式，考核既是學(xué)生學(xué)習(xí)的壓力也是動力，為了保證日常教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性，對土木工程施工理論教學(xué)的考核進(jìn)行了局部調(diào)整，將實習(xí)實訓(xùn)成果的課堂展示作為評判課程平時成績的重要依據(jù)。為了取得較好的成績，學(xué)生在施工生產(chǎn)實習(xí)實訓(xùn)中，非常注重對施工細(xì)節(jié)的觀察，對施工中的某些做法會有更深入的思考，使實習(xí)實訓(xùn)不再流于形式，施工實習(xí)實訓(xùn)的質(zhì)量也有所改善[7]。因此，應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)實訓(xùn)實習(xí)后的成績評定方法劃分為優(yōu)良、合格、不合格三個等級。實訓(xùn)實綱中要求的保證項目應(yīng)全數(shù)檢查，動手操作評分值達(dá)到80分及以上者評定為優(yōu)良；評分值應(yīng)在80分以下，70分及以上者評定為合格；當(dāng)考核匯總表得分值不足70分時，當(dāng)有一分項檢查評分表為零時，評定為不合格。當(dāng)實訓(xùn)實習(xí)考核評定的等級為不合格時，必須限期整改達(dá)到合格。

第5篇：建筑虛擬仿真技術(shù)范文

與傳統(tǒng)的仿真環(huán)境對比，建筑工程多媒體仿真以及核心技術(shù)具有明顯的優(yōu)越性，主要體現(xiàn)如下：傳統(tǒng)仿真對象為建模，支持建筑實體的仿真對象表現(xiàn)為多種媒體；在仿真機制下，建筑實體的仿真對象具有固有性、虛擬等媒體特征，形成自動生成的運動方程；支持建筑工程仿真系統(tǒng)可進(jìn)行科學(xué)的實驗糾正，交互控制實驗等；集管理、查詢、操作等功能為一體，支持仿真數(shù)據(jù)的處理等。對于建筑工程的仿真而言，還需要采取相應(yīng)的核心支持技術(shù)，比如：工程數(shù)據(jù)場三維顯示技術(shù)、曲面空間數(shù)據(jù)場靜態(tài)四維技術(shù)、動態(tài)顯示及控制四維技術(shù)、媒體對象集成處理技術(shù)等。多媒體仿真系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

2多媒體仿真系統(tǒng)設(shè)計機制

多媒體仿真系統(tǒng)的建立，符合建筑工程領(lǐng)域的特征，緊密結(jié)合建筑工程建模、結(jié)構(gòu)分析等技術(shù)。在高聳結(jié)構(gòu)隨機荷載作用下經(jīng)過分析其運用規(guī)律，可利用不同的媒體表現(xiàn)方式反映建筑工程多媒體仿真的原型系統(tǒng)等。多媒體仿真系統(tǒng)設(shè)計的基本思路包括：建模、分析、表現(xiàn)等，進(jìn)行合理分布整體結(jié)構(gòu)，優(yōu)化設(shè)置仿真對象建模、仿真執(zhí)行求解、仿真表現(xiàn)等模塊。多媒體仿真系統(tǒng)的功能模塊涉及了不同的專業(yè)以及不同的學(xué)科，綜合應(yīng)用到不同類型的多媒體計算機技術(shù)等。多媒體仿真系統(tǒng)的每個功能模塊可實現(xiàn)行為模型、形態(tài)模型等，在實際的操作過程中全面建立多媒體模型，其仿真對象為多媒體仿真系統(tǒng)，以高效仿真執(zhí)行及演示不同的多媒體表現(xiàn)，并且其多媒體仿真系統(tǒng)的特點具有明顯獨特性，SIMUWHIS系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

3SIMUWHIS系統(tǒng)的主要功能模塊應(yīng)用

3.1仿真建模器的應(yīng)用

SIMUWHIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)模塊為仿真建模器，具有重要的模擬作用，仿真建模器具有兩個系統(tǒng)仿真對象。在抽象化的數(shù)理邏輯空間以及形象的媒體表現(xiàn)空間上，具有塔架和風(fēng)荷載等建模，可建立數(shù)理邏輯空間以及媒體表現(xiàn)空間之間的映射關(guān)系。確保對象仿真模型，才能從根本上保證仿真過程的準(zhǔn)確性。因此，仿真建模器在系統(tǒng)運行中發(fā)揮關(guān)鍵性的作用。

3.2風(fēng)振響應(yīng)解析器的應(yīng)用

風(fēng)振響應(yīng)解析器作為SIMUWHIS系統(tǒng)內(nèi)部的核心部分，主要是在于建立仿真執(zhí)行的數(shù)理規(guī)律，確保計算仿真執(zhí)行數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。SIMUWHIS系統(tǒng)靜動力分析器通過應(yīng)用仿真建模器構(gòu)建的模型數(shù)據(jù)，將仿真結(jié)果數(shù)據(jù)輸出來，為仿真演示器提供充分的數(shù)據(jù)。因此，風(fēng)振響應(yīng)解析器可連接仿真建模器，SIMUWHIS系統(tǒng)靜動力分析器的主要功能包括：在等效的靜力風(fēng)荷作用下，進(jìn)行求解與塔架體系桿件相關(guān)的靜力響應(yīng)，獲取數(shù)據(jù)后，不但可為塔架桿件結(jié)構(gòu)設(shè)計選擇提供充分的依據(jù)，還可為此系統(tǒng)初階校正工具提供最初原始數(shù)據(jù)，同時，還可按照之前的塔架設(shè)計資料，可讓客戶對本系統(tǒng)實施測試，測出其中的可靠性；在結(jié)構(gòu)輸入中采取脈動風(fēng)荷載方式，解析解塔架在隨機荷載作用力狀態(tài)下的速度、位移、加速度等，從而求出相應(yīng)的塔架結(jié)構(gòu)運動軌跡。

3.3系統(tǒng)仿真演示器的應(yīng)用

SIMUWHIS系統(tǒng)的仿真演示器作為多媒體仿真系統(tǒng)的外在表現(xiàn)環(huán)境，并且經(jīng)過處理系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)與解析器演算的系統(tǒng)行為數(shù)據(jù)，獲取形象空間的媒體數(shù)據(jù)，將仿真延伸到非數(shù)字的模型所描述的領(lǐng)域，使其仿真的結(jié)果更準(zhǔn)確。系統(tǒng)仿真演示器的主要功能主要包括：真實地表達(dá)塔架以及其場景，展示塔架風(fēng)振響應(yīng)的表現(xiàn)，動態(tài)演示塔架里程行為等；采取三維空間坐標(biāo)，合理判斷SIMUWHIS系統(tǒng)仿真對象的相互作用，科學(xué)選擇仿真對象的表現(xiàn)媒體，控制仿真對象與多種媒體表現(xiàn)達(dá)到一致等。

4多媒體仿真技術(shù)在建筑工程的應(yīng)用

4.1在工程結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用

針對結(jié)構(gòu)形式比較特殊，荷載以及材料較為復(fù)雜的情況下，我們大多采取模型試驗進(jìn)行測定其受力性能，但是由于場地與設(shè)備的限制，會對模型試驗形成直接的影響。在工程結(jié)構(gòu)分析中應(yīng)用仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)，均可完成足寸尺的試驗，使參數(shù)的修改更加方便快捷。同時，部分結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，難以直接進(jìn)行試驗，采取計算機模擬仿真技術(shù)更具有優(yōu)勢。有限元法作為結(jié)構(gòu)分析的傳統(tǒng)方法，通常是以內(nèi)里圖等力線形式描繪結(jié)構(gòu)應(yīng)力，但是采取仿真的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可通過顏色的變化，明確三維物的各個點大小。同時，從不同的角度與點位置進(jìn)行觀察，更能理解工程師的思維，掌握相關(guān)概念。

4.2在工程項目招標(biāo)投標(biāo)中的應(yīng)用

在短時間內(nèi)，業(yè)主以及評標(biāo)專家需要深入了解招投標(biāo)文件的編制，相關(guān)工程是否有中標(biāo)的機會。特別是比較大型工程的招標(biāo)投標(biāo)環(huán)節(jié)，部分企業(yè)在企劃階段便開始做好充分的準(zhǔn)備。在工程項目招標(biāo)投標(biāo)中應(yīng)用虛擬仿真系統(tǒng)，可表現(xiàn)不能預(yù)演的施工過程，有利于減少了工作量與建筑投資，節(jié)省施工時間，提高各項資源利用率，并且不需要項目經(jīng)理到現(xiàn)場答辯，便可經(jīng)過對比，選擇具有優(yōu)越性、經(jīng)濟性的方案，在最大程度上提高了承辦商中標(biāo)的幾率。

4.3在模擬過程中的應(yīng)用

建筑施工作為一項動態(tài)系統(tǒng)，具有綜合性、復(fù)雜性，復(fù)雜多樣的工序復(fù)雜主要包括：立模、假設(shè)鋼筋、澆注、振搗、拆模以及養(yǎng)護(hù)等。各個工序相輔相成，具有相互影響的關(guān)系，對混凝土澆筑進(jìn)程造成直接的影響。但是，目前采取的模型只能對進(jìn)度計劃起到作用，無法真正控制整體工程的進(jìn)展。在施工過程中建立完善的模型，可利用仿真手段及時解決施工中存在的各種問題。同時，在結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域中實現(xiàn)仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)，還可以進(jìn)行管理建設(shè)系統(tǒng)以及建筑信息，監(jiān)測建筑環(huán)境的空氣流通問題等。

5結(jié)束語

第6篇：建筑虛擬仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：計算機；仿真；制造業(yè)

中圖分類號：TP278

計算機仿真技術(shù)在制造業(yè)的作用越來越明顯，它在產(chǎn)品設(shè)計和整個生產(chǎn)流程中都發(fā)揮著不可估量的作用。這種技術(shù)的應(yīng)用為開發(fā)和制造企業(yè)節(jié)約了大量的經(jīng)費，減少了不必要的損失，大大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期并提高了產(chǎn)品質(zhì)量。計算機仿真技術(shù)在日趨激烈的制造業(yè)競爭中占有越來越重要的地位?，F(xiàn)代制造業(yè)的飛速發(fā)展為計算機仿真技術(shù)帶了新的機遇，同時也提出了新的要求。我們放眼計算機仿真技術(shù)的發(fā)展歷程，它已經(jīng)突破了在傳統(tǒng)領(lǐng)域的運用，發(fā)展到了產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)以及銷售方面?，F(xiàn)代社會網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展也為計算機仿真技術(shù)開辟了新的發(fā)展空間，使得這種技術(shù)表現(xiàn)出許多新的特點。如交互性、分布性，集成化等。這也將成為計算機仿真技術(shù)新的應(yīng)用趨勢。

1 在制造業(yè)中，計算機仿真技術(shù)應(yīng)用的分類

計算機仿真技術(shù)在制造業(yè)中按照模型種類，可大致分為三種，它以產(chǎn)品模型、開發(fā)模型以及制造系統(tǒng)模型為中心進(jìn)行拓展。

1.1 仿真技術(shù)以產(chǎn)品模型為中心的應(yīng)用。在產(chǎn)品模型中，計算機仿真技術(shù)的應(yīng)用對產(chǎn)品的靜態(tài)與動態(tài)性能，可制造型、可裝配性進(jìn)行分析。因為設(shè)計者在開發(fā)產(chǎn)品的時候，不僅要考慮它的實用功能和需求，還要考慮諸如外形，外觀以及尺寸等方面的因素，而且還要考慮產(chǎn)品的可制造性，可批量生產(chǎn)或者是在裝配、保養(yǎng)、維護(hù)等方面的因素。這就需要計算機仿真技術(shù)在產(chǎn)品模型中發(fā)揮作用。

1.2 仿真技術(shù)以制造系統(tǒng)模型為中心的應(yīng)用。制造系統(tǒng)模型包括制造設(shè)備的高仿真智能運用、相對復(fù)雜的制造系統(tǒng)的模擬運行。在檢測設(shè)備的運行能力與實際運行狀況時，如物料供給、資源分配或者是加工流程上發(fā)揮著巨大作用。

1.3 仿真技術(shù)以開發(fā)過程模型為中心的運用。以開發(fā)模型為中心的仿真包括設(shè)計和制造過程的仿真。很多產(chǎn)品的性能以及生產(chǎn)成本在設(shè)計階段就基本定型了，設(shè)計階段對于一種新產(chǎn)品的開發(fā)非常重要，它需要反復(fù)設(shè)計和試驗，復(fù)雜的計算以及多學(xué)科的共同協(xié)作，這些特點決定產(chǎn)品的開發(fā)過程迫切需要一種能建立模型并仿真試驗的計算機仿真技術(shù)。而在制造過程中運用仿真技術(shù)將制造系統(tǒng)模型和產(chǎn)品模型結(jié)合到一起，多方位模擬，整體運算，再綜合考慮庫存、成本控制以及負(fù)載等因素，開發(fā)出合格的新產(chǎn)品。

2 在當(dāng)代制造業(yè)中計算機仿真技術(shù)的廣泛應(yīng)用

計算機仿真技術(shù)是一門高新科學(xué)技術(shù)，在當(dāng)代制造業(yè)中，產(chǎn)品的設(shè)計和制造都離不開它，尤其是一些諸如航空航天工業(yè)、國防工業(yè)等規(guī)模大，復(fù)雜性強的系統(tǒng)研發(fā)中，作用更加明顯。它作為一種新型的科學(xué)手段和工具，有效地減少了不必要的經(jīng)濟損失，節(jié)約了大量研究經(jīng)費，并大大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期和提高了產(chǎn)品質(zhì)量。計算機仿真技術(shù)貫穿于產(chǎn)品的設(shè)計、制造和測試運行的全過程。當(dāng)代企業(yè)的研發(fā)部門只有重視質(zhì)量、成本、時間、服務(wù)和環(huán)境這五項指標(biāo)，才能獲得更好的發(fā)展。這種需求也促進(jìn)了計算機集成技術(shù)、模擬測試系統(tǒng)，仿真運行環(huán)境等技術(shù)的相互結(jié)合。他們已經(jīng)成為制造業(yè)不可缺少的重要技術(shù)手段。上世紀(jì)八十年代以后，計算機仿真技術(shù)的發(fā)展越來越快，應(yīng)用最為廣泛的就是“虛擬制造”。通過在計算機上模擬產(chǎn)品的設(shè)計和制造過程，提前發(fā)現(xiàn)在制造中可能出現(xiàn)的問題，減少不必要的經(jīng)濟損失。

虛擬運行環(huán)境，也稱虛擬現(xiàn)實技術(shù)或者是靈境技術(shù)，它通過模擬人在自然環(huán)境中的感官和行動，實現(xiàn)高級人機互動，對產(chǎn)品的性能和運行狀況進(jìn)行測試。它綜合運用了計算機圖形學(xué)、高仿真技術(shù)以及計算機傳感技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)手段?！办`境感”和“交互感”是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基本特征。通過計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)，將事物內(nèi)部各種關(guān)系的交互與真實作用模擬運行，仿真出一個幾乎真實的虛擬環(huán)境讓用戶體驗，從而使用戶的感受更加真實，人機交流的方式更為先進(jìn)。這種計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以支持產(chǎn)品的各個階段，客戶可以通過虛擬的現(xiàn)實環(huán)境，驗證產(chǎn)品的各個部件是否合格，產(chǎn)品的性能是否穩(wěn)定，功能是否能夠滿足人們的日常需要。

隨著當(dāng)代制造業(yè)的發(fā)展，人們開始對仿真技術(shù)的另一個應(yīng)用熱點，即虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)越來越重視。并行工程的運用促進(jìn)了虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展。并行工程思想將現(xiàn)代哲學(xué)、文化等與現(xiàn)代先進(jìn)組織思想集合起來，將產(chǎn)品的設(shè)計、制造、使用和支持過程并行運作，進(jìn)行一體化的設(shè)計和開發(fā)。并行工程從產(chǎn)品開發(fā)之初就將投資、制造、裝配以及銷售維護(hù)等產(chǎn)品生命周期中各種因素考慮在內(nèi)，有效地解決了產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)之間存在的矛盾。而虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)就是在并行工程思想的指導(dǎo)下，將計算機輔助設(shè)計、CS和大型的產(chǎn)品數(shù)字化管理系統(tǒng)綜合運用，虛擬一個產(chǎn)品的開發(fā)環(huán)境。方便產(chǎn)品開發(fā)人員在近乎真實的環(huán)境下進(jìn)行策劃、設(shè)計和預(yù)測產(chǎn)品在現(xiàn)實環(huán)境中的性能及其他狀況，將產(chǎn)品在現(xiàn)實工況下的真實運行能力，這樣就可以避免反復(fù)設(shè)計，不斷變更設(shè)計方案，避免因反復(fù)制作樣機而造成的資源浪費和經(jīng)濟損失；方便對產(chǎn)品的設(shè)計進(jìn)行檢驗、指導(dǎo)和優(yōu)化，使產(chǎn)品的開發(fā)周期大大縮減，從而節(jié)省了大筆開發(fā)費用。在計算機仿真技術(shù)的發(fā)展中，虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)是又一重要發(fā)展，它深入到產(chǎn)品復(fù)雜的制造過程中，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益不可小覷。

現(xiàn)在，仿真技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)從單一的系統(tǒng)走向開放復(fù)雜的大系統(tǒng)。當(dāng)仿真對象分布于廣闊的時空領(lǐng)域，仿真任務(wù)要求將不同地理位置、不同類型（包括人在內(nèi)）的仿真對象構(gòu)成一個統(tǒng)一整體進(jìn)行仿真時，產(chǎn)生了分布交互化仿真（DIS――Districted InteractiveSimulation）。這種仿真系統(tǒng)里包含有不同類型的實體―虛體、真實實體和構(gòu)造實體，這些實體可以基于不同目的系統(tǒng)、不同年代的技術(shù)、不同廠商的產(chǎn)品和不同產(chǎn)品組成，并允許它們交互操作。DIS實現(xiàn)用計算機網(wǎng)絡(luò)將不同地點的仿真設(shè)備連接起來，通過實體間的數(shù)據(jù)交換構(gòu)成時空到合成仿真環(huán)境的一種先進(jìn)仿真技術(shù)。在這種復(fù)雜的分布綜合的系統(tǒng)進(jìn)行實時仿真時，必須提供快速、高效、大量的信息通道和相應(yīng)的處理。美國是最早研究這種技術(shù)并投入使用的國家，已經(jīng)完成了多項基于虛擬仿真的DIS工程項目，相關(guān)的協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)完成或正在完成。

在制造行業(yè)，已經(jīng)產(chǎn)生了類似于DIS的虛擬研究開發(fā)中心或虛擬企業(yè)。香港生產(chǎn)力促進(jìn)局和香港城市大學(xué)共建的快速科技中心就是一個虛擬研究開發(fā)中心。此外，為了適應(yīng)快速變化的世界市場，克服單個企業(yè)難以在短期內(nèi)具備所需資源的局限性，出現(xiàn)了在一定時限內(nèi)，為了某一市場機遇，通過網(wǎng)絡(luò)臨時聯(lián)結(jié)的一種動態(tài)聯(lián)盟――虛擬企業(yè)。美國波音（BOEING）公司可以把777飛機的研制、生產(chǎn)做到幾乎“無圖紙”的程度。波音777飛機的研制、整機設(shè)計、裝配、部件測試以及各種試飛，都是由計算機完成的。它能將開發(fā)周期從原來的8年縮短到5年，節(jié)約了數(shù)百萬美元經(jīng)費。

3 結(jié)論

當(dāng)代制造業(yè)中，計算機仿真技術(shù)已經(jīng)成為一種綜合性的高新科學(xué)技術(shù)，它綜合了計算機技術(shù)、計算機輔助設(shè)計技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、軟件工程、數(shù)字化控制技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)，在制造業(yè)中發(fā)揮著越來越大的作用，在一些大型的復(fù)雜形同研發(fā)中，更是必不可少的重要工具，它有效地減少了企業(yè)的經(jīng)濟損失，節(jié)省了大量的研發(fā)經(jīng)費，使產(chǎn)品的開發(fā)周期大大縮減，產(chǎn)品質(zhì)量得到顯著提高。

參考文獻(xiàn)：

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第7篇：建筑虛擬仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：船舶；虛擬仿真技術(shù)；建造評估；應(yīng)用

中圖分類號：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）08-0084-02

1 船舶虛擬仿真技術(shù)研究及應(yīng)用現(xiàn)狀

在船舶工業(yè)里面對虛擬仿真技術(shù)加以應(yīng)用，能使敏捷造船、并行工程以及數(shù)字化造船得以實現(xiàn)，同時它也是我國傳統(tǒng)造船模式轉(zhuǎn)向現(xiàn)代化的重要環(huán)節(jié)之一。對虛擬仿真技術(shù)加以運用，在建造船舶之前，工程師可在虛擬環(huán)境下對船舶的建造過程進(jìn)行仿真，從而改進(jìn)和評價船舶的工藝與設(shè)計，這樣便于指導(dǎo)船廠進(jìn)行現(xiàn)場生產(chǎn)作業(yè)。在船舶行業(yè)里運用虛擬仿真技術(shù)，能使生產(chǎn)效率得到提升，降低生產(chǎn)成本，使建筑周期縮短，從而為我國船舶行業(yè)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

船舶的建造評估和設(shè)計可以使先前工藝或前期設(shè)計導(dǎo)致的工程修改得以消除，進(jìn)而對船舶企業(yè)的成本、質(zhì)量以及生產(chǎn)效率產(chǎn)生直接的影響?，F(xiàn)如今，許多國家正在開展以虛擬仿真評估和數(shù)字化描述相結(jié)合的船舶虛擬制造、設(shè)計仿真技術(shù)的應(yīng)用研究，并且在船舶建造中也應(yīng)用了多種仿真評估軟件，而且其研制水平和效率還在近年來得到了大幅提升，包括我國在內(nèi)的許多國家都正在尋求提升研制質(zhì)量、節(jié)省研制費用、縮短研制時間的新方式。

挪威UD公司作為船舶設(shè)計的佼佼者，現(xiàn)如今，他們在對新船型進(jìn)行設(shè)計時，全都會對三維模型加以利用，然后在虛擬環(huán)境下綜合評價鉆井船的設(shè)備布局、布置、外觀等，分析虛擬船舶水動力，對虛擬評估進(jìn)行分段劃分，并仿真船舶的作業(yè)過程。

自20世紀(jì)90年代一來，我國開始對各種先進(jìn)的仿真技術(shù)加以研究，并開展大規(guī)模系統(tǒng)仿真。但將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用在海洋和船舶領(lǐng)域的起步還比較晚，現(xiàn)如今，其工作最主要集中在初步實施和理論研究的應(yīng)用階段，此外，國內(nèi)的船舶研究所也開發(fā)有虛擬仿真的軟件系統(tǒng)和硬件平臺。

2 將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用在船舶的建造評估中

此項技術(shù)通過對虛擬實體模型加以利用，來實現(xiàn)評估船舶建造過程的目的，包含船舶生產(chǎn)工藝規(guī)劃、操作順序驗證、生產(chǎn)系統(tǒng)創(chuàng)建。它能支持船舶生產(chǎn)管理、機器人仿真、人機功效分析、作業(yè)時間測定、工藝規(guī)劃與驗證等的內(nèi)容。

2.1 在建造前期的論證評估中運用

船舶建造的內(nèi)容之一便是根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)力布局要求以及實際能力，對船舶企業(yè)的經(jīng)濟、技術(shù)和發(fā)展條件加以研究，對船舶企業(yè)的發(fā)展方向和規(guī)模進(jìn)行預(yù)測和論證，將企業(yè)建設(shè)技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)擬定出來。在建造船舶的前期對生產(chǎn)規(guī)劃進(jìn)行論證評估是一項綜合性非常強的工作，這個過程需要對企業(yè)多方面信息進(jìn)行分析。此項技術(shù)可用于對當(dāng)前企業(yè)環(huán)境、生產(chǎn)規(guī)模以及結(jié)構(gòu)分布進(jìn)行虛擬，并由設(shè)計人員在虛擬中模擬各種設(shè)想，經(jīng)由分析信息數(shù)據(jù)庫對各種設(shè)想利弊進(jìn)行分析，同時對其可行性加以論證，這就包括環(huán)境影響、船型選擇、生態(tài)保護(hù)、現(xiàn)狀分析等工作。此項技術(shù)為船舶的建造前期論證提供了論證方式和技術(shù)手段。

2.2 在建造方案的設(shè)計評估中運用

船舶建造方案通過設(shè)計人員將各種想法不斷形象法和概念法，同時用相應(yīng)生產(chǎn)手段加以表達(dá)出來，這個過程需要對前后進(jìn)行參照，在設(shè)計方案時，要求方案的初步設(shè)計和深入設(shè)計必須具有交互性。對虛擬仿真技術(shù)所具備的交互性和真實性特征加以利用，可用于對三維空間進(jìn)行虛擬，從而使設(shè)計人員可以對他們的設(shè)計思想進(jìn)行更精確的表達(dá)。例如，由中國船舶工業(yè)集團(tuán)研究所開發(fā)出來的虛擬仿真評估系統(tǒng)。通過對不同總組方案的比較，將船舶的建造設(shè)計思維在虛擬環(huán)境里展現(xiàn)出來，讓設(shè)計人員可直觀的對其進(jìn)行評析，通過對方案生產(chǎn)環(huán)境、結(jié)構(gòu)布局的協(xié)調(diào)性進(jìn)行觀測并比較，可對設(shè)計思維進(jìn)行修改完善。對虛擬三維空間加以利用，進(jìn)而為生產(chǎn)方案在場地位置設(shè)計、動態(tài)調(diào)整、生產(chǎn)布局選擇、結(jié)構(gòu)調(diào)整等方面提供依據(jù)，從而使后續(xù)生產(chǎn)過程可以更為合理。

2.3 在生產(chǎn)方案的比較中運用

此技術(shù)所創(chuàng)建的環(huán)境為三維虛擬環(huán)境，它可對構(gòu)建環(huán)境進(jìn)行全方位展示，并且通過虛擬現(xiàn)狀，讓建造方案可以更加真實。此技術(shù)可以讓建造方案在表現(xiàn)上突破原有平面、靜態(tài)的模式，讓建造人員的思想可以更形象和直觀的呈現(xiàn)在操作者面前，使規(guī)劃方案與操作者之間能有更強的交互性，從而對多人員多層次協(xié)調(diào)參與船舶的建造有利。

可通過許多途徑來實現(xiàn)方案設(shè)計需要達(dá)到的目標(biāo)，而這當(dāng)中必不可少的一環(huán)便是方案比較。虛擬仿真技術(shù)為方案比較提供了一個更為有效和方便的應(yīng)用工具。在進(jìn)行方案比較時，可在船舶建造的虛擬系統(tǒng)中對生產(chǎn)方案加以直接使用，讓設(shè)計方案可以在虛擬三維空間里得到體現(xiàn)。對試用不同的方案，并考察其對生產(chǎn)環(huán)境所形成的影響，對各生產(chǎn)要素不同的設(shè)想進(jìn)行評價比較，并進(jìn)行不同方案的實時切換，然后在同一建造序列和生產(chǎn)項目中感受不同的生產(chǎn)效果，從而對設(shè)計合理性加以判斷。與此同時，還可運用技術(shù)手段量化分析比較方案中的具體指標(biāo)，從而使船舶生產(chǎn)方案能更加合理。例如，運用SPD-V3.2設(shè)計軟件虛擬布置機艙管路的結(jié)構(gòu)方案。在評估方案的基礎(chǔ)上，對機艙管路設(shè)計合理性以及工藝合理性進(jìn)行驗證，進(jìn)而將設(shè)計中存在的缺陷找出，從而使生產(chǎn)現(xiàn)場返工率得以降低。

2.4 在建造過程中運用

在建造船舶時，對虛擬仿真評估技術(shù)加以利用，可以實現(xiàn)對船舶建造方案實施效果進(jìn)行先期檢驗，也就是看其能否達(dá)到環(huán)境、生產(chǎn)的最佳綜合效益，并在實施中不斷選擇和修改，最終幫助決策者來決定后續(xù)的生產(chǎn)方案。比如，可通過虛擬仿真技術(shù)將某虛擬方案和船舶生產(chǎn)實際相結(jié)合，進(jìn)而將建造方案實施狀況予以真實展現(xiàn)，從而使由于方案欠缺而造成的效益損失狀況得以減少。此外，此技術(shù)還能對溫度、噪音等不可見現(xiàn)象進(jìn)行模擬，從而達(dá)到檢測影響船舶生產(chǎn)各因素的目的。

3 船舶虛擬仿真的評估應(yīng)用實現(xiàn)現(xiàn)存問題

①虛擬仿真技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用。作為船舶建造領(lǐng)域極為重要的技術(shù)，虛擬仿真技術(shù)一定要與建造技術(shù)規(guī)范、規(guī)定等相符。但由當(dāng)前情況可知，因為船舶建造標(biāo)準(zhǔn)化問題尚未解決，為保障虛擬軟件商的軟件獨立性，使得軟件系統(tǒng)之間存在較差的兼容性，要想使仿真成果的協(xié)調(diào)和共享得以實現(xiàn)，就必須對仿真技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化問題加以研究。通過對同一設(shè)計平臺的開發(fā)，使協(xié)同平臺集成效率得到提升，從而在更大范圍上實現(xiàn)信息的共享和設(shè)計的協(xié)同。

②改進(jìn)建造設(shè)計技術(shù)。在傳統(tǒng)船舶的設(shè)計中絕大部分平面結(jié)構(gòu)圖的表達(dá)方式為二維表達(dá)，最近幾年開始引進(jìn)三維技術(shù)，從而形成了三維與二維相結(jié)合的建造技術(shù)模式。但在我國，由于虛擬仿真技術(shù)欠缺完善化和標(biāo)準(zhǔn)化的仿真軟件作為載體，假如能將生產(chǎn)技術(shù)改為規(guī)范化的三維表達(dá)和設(shè)計模式，將會對此技術(shù)在生產(chǎn)設(shè)計中的進(jìn)一步應(yīng)用有利。

③生產(chǎn)設(shè)計習(xí)慣與傳統(tǒng)觀念問題。因為此項技術(shù)尚且處在推廣使用期，現(xiàn)如今設(shè)計人員對此技術(shù)的認(rèn)識尚且不足，并且傳統(tǒng)觀念并未隨著技術(shù)進(jìn)步而有所改進(jìn)。絕大部分船舶企業(yè)在此項技術(shù)上尚且停留在演示層次，并未認(rèn)識到此項技術(shù)的深層效用。此外，由于傳統(tǒng)設(shè)計習(xí)慣對新方法的使用形成了一定制約作用，要想在短時間內(nèi)改變此種設(shè)計習(xí)慣還有一定難度。對此技術(shù)進(jìn)行及時的開發(fā)利用，對此技術(shù)的三維平臺設(shè)計平臺加以搭建，將對培養(yǎng)設(shè)計人員普及性有利。

④虛擬仿真技術(shù)有待完善。因為此項技術(shù)自身存在一定局限性，使得此技術(shù)在船舶設(shè)計某些場合中的應(yīng)用尚且存在一定難度。比如，對建造方案在構(gòu)思期的表達(dá)模糊性問題以及修改實時性問題，建立標(biāo)準(zhǔn)化的指標(biāo)評價體系統(tǒng)、建立預(yù)測分析模型等問題上依舊存在一定的技術(shù)障礙。

⑤船舶行業(yè)中虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用效果不顯著。此項技術(shù)的開發(fā)需要投入大量資金和尖端設(shè)備。盡管此項技術(shù)在研究船舶生產(chǎn)作業(yè)形式和建造方案上屬于高科技手段，但由于開發(fā)此項軟件產(chǎn)品的價格確實相當(dāng)昂貴，并且其系統(tǒng)兼容性也比較差，現(xiàn)如今，國內(nèi)對此系統(tǒng)的應(yīng)用還多半依賴于進(jìn)口提供，因為目前我國的科研院無法對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行全面配置，在各高校也無法運用多系統(tǒng)來實現(xiàn)學(xué)員的全面培訓(xùn)，導(dǎo)致此項技術(shù)在船舶行業(yè)中并不能取得很好的應(yīng)用效果，這也是實現(xiàn)此項技術(shù)在船舶設(shè)計中應(yīng)用的一個難點。

要想使上述問題得到解決，極為重要的一點便是全面應(yīng)用此項技術(shù)，在軟件開發(fā)公司的作用下，開發(fā)具有普及型的仿真技術(shù)軟件是非常必要的，同時需要科研院和相關(guān)院校合作，對此項技術(shù)進(jìn)行大規(guī)模的培訓(xùn)。

4 結(jié) 語

因為在國內(nèi)的船舶生產(chǎn)評估過程中應(yīng)用虛擬仿真評估技術(shù)尚屬起步階段，并且在國外也并無標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用模式可供借鑒，再加上國內(nèi)造船現(xiàn)狀有別于國外，此外，由于船舶虛擬仿真的評估技術(shù)是伴隨船舶制造工藝以及技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的，所以，它的研究工作、虛擬維修、新工藝等許多方面還有待完善和改進(jìn)。現(xiàn)如今，集成化仿真已經(jīng)成為船舶制造的發(fā)展方向，此項技術(shù)的應(yīng)用也已經(jīng)成為船舶制造模式最為關(guān)鍵性的技術(shù)，并且已經(jīng)變成船舶制造能力得到提升的手段之一，此外，在船舶企業(yè)中應(yīng)用此項技術(shù)，將會為企業(yè)進(jìn)一步的發(fā)展提供技術(shù)支撐。

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第8篇：建筑虛擬仿真技術(shù)范文

三維燈光模擬技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢

國外在三維模擬仿真技術(shù)方面，發(fā)展起步領(lǐng)先于國內(nèi)。從1962年MortonHeilig發(fā)明了真實感全景仿真機開始，3D模擬仿真技術(shù)在國內(nèi)外逐漸得到了研究者的廣泛關(guān)注。美國的研究水平代表了國際3D模擬仿真的發(fā)展水平。北卡羅來納大學(xué)(UNC)的計算機系是進(jìn)行虛擬現(xiàn)實研究最早的大學(xué)之一，主要研究建筑仿真等。美國UCLA大學(xué)的城市仿真小組最為著名，從90年代中期開始虛擬城市仿真與顯示的研究，致力于“虛擬洛杉磯”項目，至今已成功完成十多個城市的3D模擬仿真。在國內(nèi)，早年的室內(nèi)設(shè)計表現(xiàn)都是以傳統(tǒng)手繪的形式出現(xiàn)。一直到2000年左右，國內(nèi)才開始將三維模擬技術(shù)運用到室內(nèi)設(shè)計中，但當(dāng)時由于計算機硬、軟件發(fā)展的限制和制作者使用技術(shù)和經(jīng)驗的尚未成熟，三維模擬技術(shù)的應(yīng)用水平普遍不高。隨著計算機硬件和軟件的發(fā)展，隨著制作者經(jīng)驗的不斷成熟，近年的室內(nèi)設(shè)計表現(xiàn)幾乎都成了三維模擬技術(shù)的天下，大量的專業(yè)三維軟件不斷更新，并出現(xiàn)了專門的效果圖制作公司和三維場景動畫制作公司。目前，在室內(nèi)設(shè)計專業(yè)領(lǐng)域中，三維模擬技術(shù)主要應(yīng)用在三維效果圖和三維場景動畫兩大方面，涉及模型、材質(zhì)、照明、渲染、動態(tài)等多項技術(shù)。在對三維模擬技術(shù)的研究方面主要側(cè)重于介紹基本工具的使用等，大多數(shù)研究人員是站在純粹的軟件技術(shù)的角度對三維表現(xiàn)進(jìn)行研究，在研究過程中，強調(diào)的是軟件技術(shù)本身的掌握和應(yīng)用，但從室內(nèi)空間照明與三維燈光渲染模擬技術(shù)的相互關(guān)系方面探討較少，三維燈光渲染模擬技術(shù)在室內(nèi)空間照明設(shè)計中的應(yīng)用研究還是不夠的。

三維燈光模擬技術(shù)在室內(nèi)空間照明設(shè)計中的應(yīng)用意義

意義在于利用室內(nèi)空間三維模型進(jìn)行燈光照明設(shè)計時，通過選擇和設(shè)置燈光的照明參數(shù)，設(shè)計師可以在室內(nèi)空間中進(jìn)行不同燈光的渲染模擬和仿真教學(xué)。通過觀察燈光模擬和仿真效果，設(shè)計師便可以直觀地觀察到燈光設(shè)計的最終效果，以便于對照明方式作出正確的選擇。

三維燈光模擬技術(shù)在室內(nèi)空間照明設(shè)計中的應(yīng)用目標(biāo)

節(jié)約燈光照明設(shè)計成本，方便進(jìn)行更加直觀的設(shè)計，能夠在安裝施工之前就查看到在室內(nèi)空間中的照明效果。我們借助3dmax三維建模軟件進(jìn)行三維建筑空間的搭建，構(gòu)建出逼真的空間場景，然后再將構(gòu)建好的燈具三維模型導(dǎo)入到建筑空間中，為燈具填加照明的渲染模擬參數(shù)，進(jìn)行渲染，讓設(shè)計師可以更好的分析照明設(shè)計的三維效果。

具體內(nèi)容與應(yīng)用中擬解決的相關(guān)問題

1．具體內(nèi)容

3dsmax、VRay三維燈光渲染模擬技術(shù)要點梳理；國內(nèi)外室內(nèi)建筑空間照明方式與燈光表現(xiàn)方式的分析運用；3dsmax、VRay三維燈光模擬在室內(nèi)空間照明設(shè)計中的具體運用以及在燈光設(shè)計過程中遇到問題的處理方法。

2.擬解決的相關(guān)問題

第9篇：建筑虛擬仿真技術(shù)范文

2015年8月，遼寧省教育廳批復(fù)建設(shè)信息技術(shù)類、機械加工類、交通運輸類等七大類虛擬仿真實訓(xùn)平臺基地的建設(shè)。目前，七個虛擬仿真實訓(xùn)平臺基地建設(shè)已經(jīng)接近尾聲，即將進(jìn)入教學(xué)環(huán)節(jié)服務(wù)省內(nèi)廣大師生。虛擬仿真實訓(xùn)平臺是利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)，仿真或虛構(gòu)某些情境，供學(xué)生觀察、操作、建構(gòu)其中的對象，使他們獲得類似真實的體驗，從而更牢固地掌握知識理論體系或者獲得某種技能的資源。

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真 實訓(xùn)平臺 實踐應(yīng)用

1 虛擬仿真技術(shù)的現(xiàn)狀

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及虛擬仿真技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬仿真實訓(xùn)平臺平臺這一教育資源也逐漸受到了教育界人士的青睞。目前國內(nèi)投入運營的虛擬仿真實訓(xùn)平臺平臺屈指可數(shù)，以西南交通大學(xué)龍緒明教授為例，其率領(lǐng)團(tuán)隊開發(fā)的《SMT虛擬實踐平臺》已于2015年初完成，目前被西南交通大學(xué)、北京理工學(xué)院使用；遼寧省交通高等?？茖W(xué)校的《地鐵線路控制虛擬仿真》也在軌道交通工程系的實訓(xùn)課程中使用。這些虛擬教學(xué)手段的使用在教學(xué)過程中改善了教學(xué)效果。

2 虛擬仿真實訓(xùn)平臺的特點

2.1 可制定“理、虛、實”一體化的實踐教學(xué)計劃，將虛擬仿真訓(xùn)練有效的應(yīng)用于實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中

原有的“理-實”教學(xué)模式是利用現(xiàn)有的實驗實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境結(jié)合理論內(nèi)容來進(jìn)行教學(xué)，實踐教學(xué)過程中，受到實驗實訓(xùn)環(huán)境不完善、實驗耗材昂貴、實驗實訓(xùn)環(huán)境安全隱患等諸多因素制約，影響了實訓(xùn)的效果，不能達(dá)到職業(yè)教育對實踐教學(xué)的要求。在融入了虛擬仿真實訓(xùn)平臺基地環(huán)境之后，很大程度上解決了上述問題，并且可以在任何時間、地點、終端的情況下進(jìn)行實踐訓(xùn)練，構(gòu)建出“理、虛、實”一體化的實踐教學(xué)模式，切實提升學(xué)生的實踐動手能力。

2.2 可設(shè)計小概率事件訓(xùn)練方案，在虛擬環(huán)境中反復(fù)訓(xùn)練學(xué)生解決實際生產(chǎn)操作中所出現(xiàn)的故障、問題，避免學(xué)生在真實生產(chǎn)中誤操作導(dǎo)致安全事故

電氣設(shè)備、機械設(shè)備對操作者的熟練程度要求比較高，在不熟悉設(shè)備的情況下往往會面臨高電壓、高溫度的危險，誤操作會導(dǎo)致操作者的受傷或生產(chǎn)企業(yè)的損失。虛擬仿真實訓(xùn)平臺應(yīng)用于實踐教學(xué)，將讓學(xué)生在面對真實設(shè)備前，實現(xiàn)對設(shè)備的原理、設(shè)備的外觀、操作方法、注意事項、小概率事件及維修保養(yǎng)等各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的熟練掌握， 最大程度為學(xué)生提供安全保障。

3 虛擬仿真實訓(xùn)平臺應(yīng)用研究的必要性

2016年底，遼寧省教育廳將對開發(fā)的七個虛擬仿真實訓(xùn)平臺基地進(jìn)行驗收，虛擬仿真實訓(xùn)平臺基地即將投入運營，如何充分利用虛擬仿真實訓(xùn)平臺平臺，發(fā)揮其在實踐教學(xué)中的作用，真正實現(xiàn)“理、虛、實教學(xué)一體化”的問題已迫在眉睫。

通過本文的探討，為虛擬仿真實訓(xùn)平臺基地的開發(fā)注入新的思路，并為虛擬仿真實訓(xùn)平臺基地的合理使用提供理論依據(jù)；豐富虛擬仿真實訓(xùn)平臺基地平臺的應(yīng)用及推廣體系，為虛擬仿真實訓(xùn)平臺平臺的應(yīng)用和推廣提供更多建設(shè)性的可操作方案。

通過對照傳統(tǒng)實訓(xùn)基地教學(xué)模式，充分發(fā)掘虛擬仿真實訓(xùn)平臺基地的教學(xué)優(yōu)勢，創(chuàng)建以虛擬仿真實訓(xùn)平臺為主體的實踐教學(xué)模式；利用虛擬仿真技術(shù)完善傳統(tǒng)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，構(gòu)建科學(xué)合理的“理、虛、實”一體化實踐教學(xué)體系。

4 虛擬仿真實訓(xùn)平臺應(yīng)用研究的方法

虛擬仿真實訓(xùn)平臺應(yīng)用的研究服務(wù)與實踐教學(xué)，最終目的是為了實現(xiàn)學(xué)生從校門到企業(yè)的無縫對接。虛擬仿真實訓(xùn)平臺基地在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用切實遵循高職學(xué)生的層次特點和學(xué)習(xí)興趣，最終引導(dǎo)學(xué)生充分利用虛擬仿真實訓(xùn)平臺基地資源，掌握職業(yè)技能。

因此，明確學(xué)生的學(xué)習(xí)特點和學(xué)習(xí)興趣是基礎(chǔ)。在掌握學(xué)生學(xué)習(xí)特點的基礎(chǔ)上，歸納傳統(tǒng)的生產(chǎn)實訓(xùn)和虛擬仿真實訓(xùn)平臺各自的特點，并對這兩類實訓(xùn)教學(xué)手段的優(yōu)缺點進(jìn)行比較和總結(jié)；研究目前已投入教學(xué)的虛擬仿真實訓(xùn)平臺的使用情況，揚長避短；選用一部分學(xué)生提前試用虛擬仿真實訓(xùn)平臺，總結(jié)其使用感受，并反饋到虛擬實訓(xùn)在今后的應(yīng)用中。

具體研究方法如圖1所示。

5 虛擬仿真實訓(xùn)平臺在實踐教學(xué)中應(yīng)用的優(yōu)勢和不足

根據(jù)已投入實踐教學(xué)的虛擬仿真實訓(xùn)平臺的應(yīng)用情況來看，虛擬仿真實訓(xùn)平臺具備以下的優(yōu)勢：

5.1 創(chuàng)建沉浸式的仿真生產(chǎn)體驗，極大提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣

興趣是學(xué)習(xí)動力的根本，虛擬仿真實訓(xùn)平臺平臺可以采用第一視角模式，以游戲環(huán)節(jié)帶入，操作細(xì)節(jié)真實清晰，學(xué)生可24小時全天候登陸系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)，自主沉浸在虛擬仿真的生產(chǎn)環(huán)境中，體驗生產(chǎn)、安裝、維修過程，切實的提升了學(xué)習(xí)效率和效果。

5.2 利用虛擬仿真生產(chǎn)環(huán)境，規(guī)范操作流程，養(yǎng)成良好的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)習(xí)慣

通過虛擬仿真實訓(xùn)平臺的應(yīng)用，學(xué)生可以在網(wǎng)絡(luò)平臺上學(xué)習(xí)規(guī)范的任務(wù)流程、生產(chǎn)工藝及設(shè)備操作方法，避免了不同教師差別教學(xué)的情況，引領(lǐng)學(xué)生養(yǎng)成標(biāo)準(zhǔn)化操作的良好習(xí)慣。

5.3 建立校企聯(lián)合培養(yǎng)的紐帶，形成企業(yè)需求和學(xué)生成長相互反饋的機制，為今后校企合作模式開辟新道路

虛擬仿真實訓(xùn)平臺基地中崗位的設(shè)定完全遵循企業(yè)實際用工要求，學(xué)生通過角色的體驗可以明確學(xué)習(xí)方向；學(xué)生在虛擬仿真實訓(xùn)平臺平臺中關(guān)于設(shè)備操作和維護(hù)的成績也可以轉(zhuǎn)換為企業(yè)認(rèn)可的證書，提升就業(yè)競爭力。

但在具體的應(yīng)用過程中也體現(xiàn)出一些問題，具體問題如下：

（1）推廣速度、覆蓋院校范圍不盡如意；

（2）部分學(xué)校計算機設(shè)備老舊、網(wǎng)絡(luò)資源匱乏，虛擬平臺運行速度較慢；

（3）虛擬仿真實訓(xùn)平臺平臺使用頻率較低，平臺資源沒有得到充分利用。

綜上，虛擬仿真實訓(xùn)平臺在實踐教學(xué)中的優(yōu)勢非常明顯，虛擬教學(xué)環(huán)境的應(yīng)用更適應(yīng)時展的潮流，更能滿足現(xiàn)代學(xué)生學(xué)習(xí)的需要。目前虛擬仿真實訓(xùn)平臺平臺在實踐教學(xué)中的應(yīng)用還處在起步階段，我們還需要進(jìn)一步深入研究、探索出一條充分發(fā)揮其作用的路來。

作者簡介

馮珊珊（1981-），女，現(xiàn)為遼寧建筑職業(yè)學(xué)院講師。主要研究方向為應(yīng)用電子、信息化教學(xué)。