計算機模擬技術的論文

　　計算機模擬技術是分析和研究系統執行行為、揭示系統動態過程和運動規律的一種重要手段和方法。下面是小編為大家整理的，供大家參考。

　　範文一：汽車領域計算機模擬技術研究

　　【摘要】隨著控制理論、計算技術、電腦科學與技術的飛速發展,系統科學研究的深入,計算機模擬技術已經逐漸發展為一門新的學科。資訊處理技術的突飛猛進,更使得模擬技術得到了迅速發展。計算機模擬技術是分析和研究系統執行行為、揭示系統動態過程和運動規律的一種重要手段和方法。本文分析了轎車產品的特點，研究了計算機模擬技術在轎車全生命週期中不同階段的應用現狀，以及相關技術思想的發展。

　　【關鍵詞】計算機;模擬技術;轎車;發展

　　1前言

　　計算機模擬技術是一門利用計算機軟體模擬實際環境進行科學實驗的技術。它具有經濟、可靠、實用、安全、靈活、可多次重複使用的優點,已經成為對許多複雜系統進行分析、設計、試驗、評估的必不可少的手段。它是以數學理論為基礎,以計算機和各種物理設施為裝置工具,利用系統模型對實際的或設想的系統進行試驗模擬研究的一門綜合技術。

　　2計算機模擬技術的發展

　　計算機模擬技術主要是隨著計算機技術、計算技術、圖形影象技術、複雜系統建模技術和專業建模技術的發展而發展的。從歷史上看,計算機模擬大致經歷了四個發展階段:

　　2.1模型試驗

　　最原始的模擬思想,其模型試驗是基於物理模型進行的,缺乏柔性和精度。

　　2.2數字化模擬

　　採用計算機進行分析計算,但是計算結果表達侷限於記錄檔案和圖表上,缺乏直觀形象。

　　2.3影象化模擬

　　大量採用豐富的圖形影象技術來表達模擬結果,如三維圖形。

　　2.4虛擬現實技術

　　不光采用三維圖形技術表達計算結果,而且採用特殊裝置,如戴上三維資料頭盔,觸控儀器等,使人有身臨其境的效果。

　　3計算機模擬技術的關鍵

　　目前,計算機模擬計算的關鍵技術主要包括:

　　3.1面向物件的模擬

　　object-OrientedSimulation-OOS其主要是將整個系統的功能設計和實現歸屬為對物件的操作及物件資訊的彼此綜合利用來實現,物件間資訊的傳送引起了系統的活動。

　　3.2分佈互動模擬

　　DistributedInteractiveSimulation-DIS主要是通過計算機網路將分散在各地的模擬裝置互連,構成時間與空間互相耦合的虛擬模擬環境。

　　3.3智慧模擬

　　IntelligenceSimulation-IS主要是以知識為核心和人類思維行為作背景的智慧技術,引入整個建模與模擬過程,構造各處基本知識的開發途徑。是人工智慧如專家系統、知識工程、模式識別、神經網路等與模擬技術如模擬模型、模擬演算法、模擬語言、模擬軟體等的整合化。

　　3.4人機和諧模擬

　　主要包括視覺化模擬、多媒體模擬、虛擬現實模擬。[1]

　　4計算機模擬技術在汽車領域的應用

　　汽車產業是我國的支柱產業之一，具有極大的發展潛力。尤其是在轎車生產方面同其他發達國家相比還有很大差距，入世必然會對我國的民族轎車工業產生一定的衝擊。為了抵禦這種衝擊，迫切要求我們認真分析世界轎車工業發展的新趨勢，學習和借鑑其中的新思想和新技術，使我國的轎車產業能夠順利地同國際接軌，爭取在未來的競爭中處於有利的位置。目前世界轎車工業的激烈競爭集中反映在降低生產成本上，即以價格優勢去爭奪市場。圍繞著成本的降低，出現了許多新的發展趨勢，如開發週期縮短化、生產管理精益化、目標成本控制化、零部件採購全球化等等。在這種情況下，傳統的轎車設計開發過程顯得週期過長、成本過高、而且效率低下，已經很難適應激烈的市場競爭的需要。為了解決這些問題，各種新的思想和技術紛紛出現，並被各大轎車生產廠家所採用，其中計算機模擬技術就是被廣泛應用的技術之一。模擬技術是出自對系統研究的需要，用系統的模型對真實的或設計中的系統進行試驗，以達到分析、研究和設計該系統的目的而計算機模擬就是利用現代計算機技術，對待分析的系統進行數字建模，並根據需要編制相應的程式對系統模型進行模擬分析的過程。計算機模擬技術為轎車產品的設計開發提供了強有力的工具和手段。通過將計算機模擬技術全面應用於轎車產品的設計開發過程，使得在設計階段即可以對產品的全生命週期進行分析和測,[2]從而保證了產品的製造要求、使用要求、維護要求、銷燬要求等。由於其先進性和革命性，計算機模擬技術已經得到汽車界的廣泛重視。如福特公司第一輛樣車定型之前，已經完成了全部模擬分析的95%以上，可以在工程開發階段節省四千多萬美元，在製造階段節省超過十億美元。通用公司由於在轎車設計開發過程中全面採用了計算機模擬技術，使得開發時間由原來的39個月減少到24個月賓士汽車公司1998年之前已經完成了數字化轎車的設計，並實現了較強的虛擬顯示技術，可以在設計階段對轎車的總體效能匹配和車身系統佈置設計等進行模擬分析、評價和改進。

　　4.1計算機模擬技術在轎車方案階段的應用

　　方案階段的主要任務是根據市場的發展和客戶的需求等資訊進行需求定義，包括參考樣車選型、系統功能定義、技術經濟評價等等。在方案階段實際系統並不存在，設計人員根據不同的功能模型建立系統的動態模型，以便於比較不同方案的優劣。儘管此時模型的粒度較粗，但仍可為設計人員提供不同方案下的比較分析結果，併為進一步的設計提供決策依據。例如，轎車的技術經濟評價就是在方案階段，對轎車產品的技術質量資訊、成本資訊以及競爭對手資訊進行建模，並在此基礎上運用合適的理論方法綜合處理這些模型，從而產生出可以對設計、管理與決策提供依據的綜合知識。

　　4.2計算機模擬技術在轎車設計階段的應用

　　在轎車的設計階段，各種CAD/DAE工具已經得到廣泛的應用，具有比較完善的數字化基礎。因此這個階段的模擬活動是同這些計算機輔助工具緊密結合的，甚至可以直接將CAD產品模型作為模擬模型輸入，即由CAD軟體來完成模擬建模工作，實現了部分的資訊整合。這種資訊整合是以一些圖形資訊互動標準為基礎的，常用的格式有IGES、STEP等。但在實際使用時，由於各種軟體對這些標準支援程度的差別，某些情況下CAD模型直接匯入到模擬軟體中會產生部分資訊丟失現象，需要進行必要的修補工作後才能進行模擬分析。隨著資訊整合技術的發展，這些問題將會得到很好的解決。[3]

　　4.3計算機模擬技術在轎車製造階段的應用

　　這裡的製造主要是從技術角度出發，對產品的製造工藝的進行數值模擬與優化，對製造裝備的進行數值模擬與改進。典型的如轎車車身覆蓋件衝壓成型工藝的數值模擬、模具型面拋光模擬等等。以轎車車身覆蓋件衝壓成型工藝為例，轎車中金屬衝壓件佔到總重量的3/4，整個轎車的開發週期中，近40%的時間用於車身的設計和定型。採用傳統的試錯方法來解決衝壓成型中的工藝問題已經無法滿足現代轎車生產的需要。[4]在計算機模擬技術的支援下，通過在計算機上建立數字化模型，用有限元方法進行成型模擬，可以全面瞭解板料在成型過程中的應力、應變及厚度分佈，預測成型缺陷，從而給設計人員提供進行工藝分析和模具設計的科學依據。通常所用的模擬/分析軟體有CATIA、ANSYS、ADAMS、SIMPACK等。在西方發達國家，板料衝壓成型的數值模擬技術已經稱為縮短模具產品研製週期、提高產品質量、降低生產成本的必不可少的手段和工具。

　　4.4計算機模擬技術在轎車生產線階段的應用

　　計算機模擬技術在轎車生產線階段的主要應用包括確定生產管理控制策略、車間層的設計和排程、庫存的規劃管理等。其中用於生產管理控制策略的模擬包括確定有關引數以及用於不同控制策略之間的比較;用於車間設計和排程的模擬主要用於對各種可能方案進行分析評價，進而選擇出最優方案;用於庫存管理的模擬主要目的為確定訂貨策略、確定訂貨點和訂貨批量、確定倉庫的分佈、以及確定安全庫存水平等等。[5]

　　4.5計算機模擬技術在轎車銷售階段的應用

　　在轎車的銷售階段，可以根據收集到的客戶和對手的資訊，通過計算機模擬手段來分析和比較各種方案，進而調整市場價格、制訂銷售策略等等。[6]

　　4.6計算機模擬技術在轎車使用階段的應用

　　轎車的使用階段，可以通過計算機模擬技術對使用者進行駕駛培訓、維修培訓等。同生產設計階段的模擬相比，這種面向使用者的模擬大量應用了虛擬現實技術，由計算機全部或部分生成的多維感覺環境，使參與者產生沉浸感。通過這個虛擬環境，人們可以進行觀察、感知和決策等活動。[7]

　　4.7計算機模擬技術在轎車回收階段的應用

　　在回收階段，計算機模擬技術可以用於對產品拆卸分解過程提供決策支援。嚴格的說，產品的可拆卸性應該是在設計階段就予以考慮的因素。產品材料的使用和產品結構的合理性，直接影響廢舊產品的可拆卸和回收價值。利用計算機模擬技術對產品回拆卸序列的分析和優化，可以對現有產品給出最大回收價值的拆卸方案。[8]

　　參考文獻：

　　[1]張峰.計算機模擬技術及其應用[J].人工智慧及識別技術,1009-3044200719-40233-01.

　　[2]任衛群,金國棟.系統模擬技術與汽車設計製造[J].計算機模擬,1999,1603:52~55.

　　[3]趙亦希等.懸架側傾特性引數及動力學模擬[J].傳動技術,200101:40~45.

　　[4]餘雷,袁國定.有限元數值模擬在汽車覆蓋件設計和製造中的應用[J].鍛壓技術,200202:23~26.

　　[5]歲波等.轎車白車身裝焊工藝過程的建模與模擬[D].清華大學985建設重點專案-轎車數字化工程學術研討交流會論文集,2002,3:C17-C24.

　　[6]王平,明哲,王豔紅.汽車行業銷售預測系統的分析、設計與實施[J].情報科學,2001,1902:177~181.

　　[7]陳雪波,王熠玢.汽車組隊距離與速度偏差系統的模擬研究[J].鞍山鋼鐵學院學報,2001,2401:40~46.

　　[8]傅浩,蔡建國.面向拆卸與回收設計軟體模組的開發[J].中國機械工程,2000,1109:983~987.

　　範文二：計算機模擬技術骨科教學研究

　　摘要：骨科是醫學臨床重要學科，為社會培養更多專業程度高、實踐能力強的複合型骨科人才具有現實意義，因此要不斷加強對骨科專業學生的培養。

　　關鍵詞：計算機;模擬技術

　　現階段，計算機技術已經滲透到人類社會生活的每個角落，各行各業發展皆離不開計算機技術的支援。其中，計算機模擬技術是一種模擬系統模型，能夠在一定條件下對教學模型開展動態實驗。將此種技術應用在骨科教學中，同時結合傳統教育教學方法，能夠快速拓展學生知識領域，提高學生學習技能，進而提高教學工作實效性。

　　1計算機模擬技術應用優勢

　　1.1引數靈活資料加工效率較高

　　計算機模擬技術的相關引數具有非常高的靈活性，能夠對骨科教學課程相關資料進行加工、分析，並對相關實驗專案轉變提供具有針對性的服務。節約資料加工時間，提高工作效率。

　　1.2技術執行穩定模擬技術接近實物

　　計算機模擬技術執行過程中得到的資料具有較高的準確性，能夠保證執行過程的穩定性及可靠性。與實物模型相比，計算機模擬技術更具應用價值，不僅在於模擬技術更加接近實物，更在於其製作費用較低，能夠重複使用，且模擬技術能夠發揮與實物展示相同的教學效果。

　　2計算機模擬技術在骨科教學中的應用

　　將計算機模擬技術應用在骨科教學中，要與傳統教學方法充分結合，才能收到更加良好的教學效果。為此，主張堅持將探究式學習作為前提，同時兼具科學性思維，為解決理論、實踐問題奠定基礎。為進一步探討計算機模擬技術與傳統教學方法相結合的教學效果，選擇某學院2014年度100名骨科學生作為觀察物件，將其中50名學生作為1組，開展計算機模擬技術教學+傳統教學方法，其餘50名學生作為2組，單純採用傳統教學方法，觀察並比較兩組學生學習效果，進而總結計算機模擬技術在骨科教學中應用體會，1組學生教學方法如下：

　　2.1開展教學活動

　　2.1.1設定教學情境：按照骨科教學大綱，臨床骨科教學重點為主要骨折型別、各種骨折型別發病機理等。如果僅僅遵照傳統教學方法，這些教學內容只能依靠具有代表性的X線片來進行講解，或根據課本模式開展課程教授。那麼學生只能簡單瞭解一些概念性的知識，無法深入掌握骨折發病機理，且缺乏立體形象的支撐，學生創造性思維將得到很大程度上的抑制。為此，要求教師負責設定計算機模擬教學情境，並根據學生實際學習情況開展教學。2.1.2模擬課件製作：為突破X線片講解的侷限性，教師在開展教學時，要將計算機模擬技術應用到教學活動中。具體實施方法為：蒐集正常人體不同位置骨骼CT斷層影像圖，採用有限元基本常識和逆向工程，運用骨科醫學教學專用建模軟體對CT斷層影像圖DICOM格式進行讀取。同時，採用閾值分割方法對股骨影象進行詳細分割，並使用面繪製演算法對股骨、股骨內部髓腔進行三維模擬模擬。隨後，根據幾何解剖狀態，採用CAD製圖軟體對股骨假體進行設計。

　　2.1.3優化教學設計：在開展教學工作時，還要對教學設計進行優化。例如，“骨折”教學設計為例，在模擬課件製作上，不僅綜合有限元基本常識及分析模組，還通過模擬不同應力狀態下人體骨骼的主要受力情況，進而進行正確計算。同時，採用後不同顏色對其進行定義和分佈，進而清晰、直觀的展示出各個位置骨骼受力分佈情況，幫助學生理解骨折好發位置及其力學機制，進一步掌握骨折疾病外科診療規律，為未來臨床實踐工作夯實基礎。另外，教師要適時對階段性學習成果進行詳細歸納，並要求學生將計算機模擬技術所學知識及成果在小組中展示。指導教師可組織答辯活動，通過討論、交流等方式使學生進一步深化抽象的骨科教學知識。

　　2.1.4教學效果評價：開展實驗操作，進一步加深學生對計算機模擬技術下骨科知識的理解。對教學過程、教學效果進行歸納和總結，幫助學生完善專業技能，並牢固掌握模擬骨科教學模式及教學方法。設計兩份問卷，分別對1組和2組學生學習成果進行調查。要在課程開始前發放自我評定表，主要填寫內容為思維習慣、創造性思維、創新意識等。課程結束後調查兩種教學方法對學生學習的主要影響及學習體會。

　　2.2學習效果評價

　　相關課程完成後，對1組和2組學生進行問卷調查。其中1組50名學生均參與調查，有效問卷為50份。2組有1份調查問卷不符合規定，予以作廢，有效問卷為49份。從表1中資料可以看出，1組學生學習興趣、協調能力、思維習慣、溝通能力、合作能力等方面均有顯著提升，且優於2組學生。

　　3計算機模擬技術在骨科教學中的應用效果

　　從以上資料可以看出，將計算機模擬技術應用在骨科教學中，能夠顯著提高學生各方面能力。

　　3.1充分調動學生積極性

　　興趣是學生開展主動學習的內在驅動力，採用計算機模擬技術立足於骨科教學實際，結合學生興趣、愛好及性格特點，合理設定教學情境。模擬技術圖文、聲像並茂，在骨科教學中，能夠使充分調動起學生的各種感官，同時組織學生在小組學習中進行合作學習，改變以往單調枯燥的教學模式，提高學生的學習興趣，因此能夠提高學習積極性，加深學生對骨科知識的理解與運用。

　　3.2完善教學形式

　　在計算機模擬技術教學下，學生可根據自身學習實際情況，來選擇適合自己的學習內容。通過合理分組確定學習目標，能夠不斷完善學習方法。教師適當加強指導，明確教學目標，並控制課堂討論時間，能夠進一步完善教學形式，進而提高學習效率。同時，教師根據學生對模擬教學的理解程度，正確掌握時機，引發新一輪討論。而後，對課堂學習效果做出總結，指導學生良性互動，使骨科教學更具針對性。

　　3.3教學更具針對性

　　計算機模擬手段具有快節奏、資訊重複性，將其應用在骨科教學中，有利於節省教學時間，提高教學效率。同時，能夠增加師生間交流溝通，教師可及時得到學生學習過程中的資訊反饋，從而瞭解學生學習效果。在此基礎上，教師可根據不同層次學生，採取具有針對性教學策略，並對教學方法進行靈活調整，提高教學實效性。

　　4計算機模擬技術應用注意事項

　　4.1突出教學難點與傳統教學方法相結合

　　傳統教學方法更加強調教師的講授，學生是被動地接受過程，很難真正融入教學中。要充分利用計算機模擬教學的形象性、直觀性，通過鞏固練習，加深記憶，進而將抽象知識具體化、形象化，淡化知識難點，突出教學重點，從而達到化難為簡效果，為學生掌握知識提供方便。計算機模擬技術雖然能夠改變傳統教學枯燥無味的弊端，進一步吸引學生的注意力。但是，若形成依賴，這種“照本宣科”的教學方法就會逐漸成為另外一種固化教學模式。因此，教師所準備模擬教學案例、問題要具備典型性和代表性，利用其在教學中的優勢與傳統教學方法相結合。

　　4.2開發新型教學方法

　　學生在學習過程中，不僅僅要牢固掌握骨科知識，還要結合其他醫學課程所學內容，做到融會貫通。開發新教學方法能夠鍛鍊學生交流水平，並不斷提升語言表達能力，且學生邏輯思維、創造性思維也會潛移默化的得到增強。

　　5結束語

　　骨科是醫學臨床重要學科，為社會培養更多專業程度高、實踐能力強的複合型骨科人才具有現實意義，因此要不斷加強對骨科專業學生的培養。基於計算機模擬技術在骨科教學中的突出作用，教師應充分重視其在實際教學中的應用程度。同時合理規劃教學方案，確定完善的教育教學目標，並逐漸突破原有教學模式的桎梏，提高骨科學生學習效率及教學質量，實現骨科教學的專業化，培養出更多全能型骨科臨床醫學人才。

　　參考文獻

　　1、計算機模擬技術在現代衝壓成形過程中的應用龔紅英,何丹農,張質良鍛壓技術2003-10-25

　　2、計算機模擬技術在電火花加工中的應用樓樂明,肖文芳,李明輝,彭穎紅電子工藝技術1999-05-30