建筑虚拟仿真技术精选(九篇)
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第1篇：建筑虚拟仿真技术范文
关键字：虚拟仿真技术；建筑施工；应用
中途分类号：TU7 文献标识码：A
系统仿真是以多种学科理论为基础，以计算机及其软件为工具进行试验研究的理论和方法论体系。仿真技术顾名思义，是把自然界中的物理现象通过一定的物理和数学模型在计算机上模拟来得到实际场变量的分析，有助于预知关心的物理现象。简单的说，仿真技术是对系统模型的一种试验技术(是对系统动态模型的一种实验手段)，在安全性和经济性方面有较大的优越性。
目前，虚拟现实技术在国际上是一个热门研究课题，其应用已取得引人注目的成效，在国内也引起了广泛的重视。当人们需要构造当前不存在的环境、人类不可能到达的环境或构造虚拟环境以代替耗资巨大的现实环境时，虚拟现实技术是必不可少的。随着计算机硬件、软件技术的发展以及人们越来越认识到它的重要作用，虚拟仿真技术在各行各业都得到了不同程度的发展，并且越来越显示出广阔的应用前景。虚拟现实的广泛应用前景使之成为目前最具影响力的技术之一。军事领域、航天技术、建筑设计、工业设计、教育培训、医学领域、石油化工等等，虚拟战场、虚拟城市、甚至“数字地球”，无一不是虚拟技术的应用。虚拟仿真技术将使众多传统行业和产业发生革命性的改变。虚拟仿真技术在建筑方面的应用主要有：大型建筑先期演示和论证；建筑设计领域；结构工程领域(工程结构分析、岩土工程分析)；房地产展示领域(全方位的数字化沙盘、数字化投标领域、房地产展示、施工流程的数字化模拟)。本文主要阐述虚拟仿真技术在建筑施工中的应用。
二、虚拟仿真技术在建筑施工中的应用方式
（一）用当前流行的三维动画软件3DS MAX、虚拟现实软件3DVRI、多媒体编排软件NeoBook、编程工具C#来实现模拟施工和虚拟建筑场景漫游。
3DVRI制作出来的虚拟仿真系统主要功能有：全方位互动漫游功能；即时输出功能；数据实时查询及修改功能；语音定位功能；导航图功能。
事先用3DSMAX软件做好建筑场景及主体的3D模型以及各施工模块的3D模型，然后用3DVRI虚拟现实软件对动画场景进行处理转换为3DVRI实时三维系统，最后用NeoBook软件在3DVRI实时三维系统中按照需求写入不同的指令，为实时三维系统添加交互功能，可以利用专业编程工具如C#等软件对实时三维系统中的模型及动画进行精确控制，并可编写更复杂的交互功能程序，最终为可独立运行的3DVRI施工模拟虚拟现实系统。此方案对于多种施工方案的展示、施工工序的编排比较有用，但无法对于施工方案进行预见性的模拟。
（二）用专业的建筑虚拟现实软件(如奔特力Bentley、Multigen、Veger等)，结合部分编程技术，实现具有较强人机交互能力、模拟建筑施工过程，以选择合理的设计方案以及合理的施工方案。
本方案更为专业和智能，能预见性地发现施工方案中的不足，便于指导施工，可以有效地提高施工水平、消除施工隐患、防止施工事故、减少施工成本与时间。此方案的软件购置费用比较高。
比较著名的是英国Bentley建筑工程系列软件公司提供的系列建筑仿真软件，目前已经在中国建筑、工程以及建造领域得到一些应用，主要在各建筑设计院使用，在施工中企业的应用还属于起步阶段。Bentley工程软件系统公司首席执行官Greg Bentley宣布了两项新的中国计划，以支持中国的大规模基建投资。首先，Bentley亚洲总部将进驻北京，为中国的基建领域提供全面配套的软件产品；其次，即将启动的Bentley Power计划，使中国用户可在初期免费注册专业的计算机辅助制图／设计(CADD)软件服务。
三、建筑施工中应用虚拟仿真系统的意义
（一）建筑工程施工方案的选择和优化。
建筑工程施工的施工方法及施工组织的选择和优化主要是建立在施工经验的基础上，存在一定局限性。同时，现代建筑基本都具有鲜明的个性，建筑工程施工成为不可完全重复的过程。使用施工虚拟仿真技术将可以直观、科学地展示不同施工方法和施工组织措施的效果，可以定量地完成方案的对比，有助于施工方案的选择和优化，真正实现最优施工。
（二）施工技术革新和新技术引入。
施工虚拟仿真技术一方面能使广大施工技术人员低成本地试验施工新工艺和革新思路，有助于创造性的充分发挥，同时能真切展示新技术的成效，缩短建筑业新技术的引入期和推广期，降低新技术、新工艺的实验风险。
（三）施工管理
施工虚拟仿真技术能事先模拟施工全过程，能提前发现施工管理中质量、安全等方面存在的隐患，因而可以采取有效的预防和强化措施，提高工程施工质量和施工现场管理效果。
（四）安全、生产培训
施工虚拟仿真技术能实时、直观地显示施工过程的实际情况，有助于操作人员全面了解操作流程，优质安全地完成施工任务。
（五）大型工程设计
施工虚拟仿真技术可以考察建筑设计是否合理，可以方便地对拟改进部位进行修改，从而得到满意的设计结果。设计的仿真也有利于设计单位与业主、施工单位进行设计交底。
（六）建筑市场管理
施工虚拟技术在招投标过程中能直观对比各方的施工方法和成效，增加评标的透明度和公正性，有利于建筑市场的规范管理。
（七）其它方面
开发施工虚拟仿真技术必然带动虚拟现实技术广泛地应用于建筑业其它方面，带动以下几方面的进步：城市和市政规划的优化；投资者的投资意图及市场推销；建筑机械设计；仿真和虚拟现实技术。
四、总结：
总而言之，随着信息技术的高速发展，各种新型技术都已经开始投入实践。建筑业也必须敢于创新，勇于尝试，这是建筑行业发展自身、壮大自身并适应时展的唯一途径。
参考文献：
第2篇：建筑虚拟仿真技术范文
关键词：虚拟仿真技术；土建类专业；高职；
作者简介：刘镇（1978-），男，大连职业技术学院讲师，硕士，注册一级建造师、造价师，研究方向为工程管理、工程造价。
中图分类号：G712
文献标识码：A
文章编号：1001－7518（2012）17－0034－02
一、虚拟仿真技术的含义
仿真技术，也被人称之为模拟技术，即用一个系统模仿另一个真实系统的技术。而虚拟现实技术则是在仿真技术的基础上发展而来的，当前仿真系统正在向虚拟环境的系统演变。虚拟现实技术和仿真技术作为对现实世界的模拟，都是基于模型而开展的，都是对现实世界尽可能的再现，因此，由仿真技术和虚拟现实技术两者相结合形成了虚拟仿真技术。
虚拟仿真技术是指运用计算机和专用物理效应设备，借助相应的系统模型，对实际的或假想的系统进行相关动态试验研究的一种新技术，具有可控性、经济性、快速性等特点，有助于解决抽象与实体之间相互联系的问题。
二、目前虚拟仿真教学与高职土建类专业教育的关系
职业教育是以就业为导向的教育，技能教育是职业教育的核心，同样职业教育信息化也要为职业技能服务，信息技术已经成为提高教育质量的重要手段。教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》（［2006］16号文件）指出，要充分利用现代信息技术，开发虚拟工厂、虚拟车间、虚拟工艺、虚拟实验。
当前，建筑技术含量要求越来越高，不断呈现出结构多样、工艺复杂、施工难度加大等特点，这就需要教育和培养出更多的建筑技术人才，不仅能进行工程设计，而且具有较强的实践技术指导和管理能力。根据2010年统计，开办土建类高职学校达1099所、专业3423个、招生人数307412人。数据表明高职土建类教育不仅规模大、分布广，而且发展速度快。高职土建类教育在强调系统地设计基于学科系统性原则的理论教学体系基础上，应系统地设计基于工作过程化的实践教学体系。而虚拟仿真技术通过交互式环境、情景复现功能，实现对抽象概念的具体化，对传统教学进行革新的一种方式，能够很好的满足“情景教学”与“项目教学”需要。目前，虚拟仿真技术已在多学科领域的教学及实践中使用，并且虚拟仿真技术已运用于工程建设。这些都表明了在土建类教学中采用虚拟仿真技术是可行的、必要的。
三、虚拟仿真技术在土建类专业教学中的应用
（一）形象直观，利用情景教学
心理学指出：传统的课堂教学，学生一般只能吸收不到三成的内容，并且随着时间推移，所掌握的知识会逐步遗忘。[3]同时，研究证实：阅读到的信息我们能学习到10%；听到的信息我们能学习到18%，但所亲身体验过的事我们能学习到80%。毫无疑问，学习体验是最好的方式。土建类学科是一门技术复杂多样，设备材料繁多，实践性强的学科，在教学中需要学生有亲身经历体验。虚拟仿真技术通过虚拟现场情景，仿真施工工艺和过程等，充分调动学生的积极性。将学习目标与教学主题相结合，通过形象直观的方式让学生学习知识。在情景体验教学中，教师与学生更加的积极主动，使教学效果得到明显提高。
（二）提高学生空间想象能力
土建工程是将二维表现的设计图纸实现为三维的、立体的、复杂的建筑物。这就对学生的空间立体想象能力提出了较高的要求。但刚接触该专业的学生，总有想象不出或理解困难的感觉，以往授课中需要通过教师绘图、模型展示等，但效果一般。利用虚拟仿真技术，能够模拟出建筑物的建筑构造，能够真实展示建筑物的各个结点，空间布局、立体图形的生成过程。通过虚拟仿真技术能够使学生置身虚拟建筑空间内，从而对这些建筑空间的认识和理解更形象、更全面、更深刻。
（三）改进管理类课程授课方式
在土建类专业课程体系中，存在很多管理类的课程，这些课程突出特点是很难看到真实场景，甚至在学习中也不可能亲身经历，只能阅读到成果性资料。以工程招投标与合同管理为例，标书制作、合同签订，开标过程等，教学中很难体验这类过程的工作流程和内涵。虚拟仿真技术则能够虚拟相关情景，让学生在课堂中，分角色扮演，经历开标、评标、谈判这些工作，使学生得到充分体验，真实的领悟，从而有效的促进管理类知识转化，完成项目教学。
（四）促进实践教学
土建类专业的实践课程是非常重要的，对学生理解知识点，以及理论与实践相结合有着很强的促进作用。土建类专业需要的实训项目及设备种类数量繁多，各院校受资金、场地、安全教学管理等多方面的制约，很难具有全面的实践条件，而虚拟仿真技术利用自身优势，能够很好的促进实践教学。
第一，保证实训科目的质量，节约成本。为确保实践项目教学的效果，传统的实践教学模式需要巨大的资金投入及购置教学所用的设备，并且在教学过程中会消耗大量的材料，容易淘汰教学仪器和设备，因此很难满足教学所需。从教学资源全过程管理来看，虚拟仿真技术实践减少投入包括占地、建筑投入、设备投入、材料投入、指导教师投入，经过考察统计可以降低30%~80%。同时也降低实训污染（如粉尘实训、噪声污染等），而学生因为得到多次实践机会，效果也远远好于传统教学。
第二，容错功能强，可开展探究性实验。土建类专业实践存在较高的安全风险，尤其是学生到施工现场实训，而企业也为回避对安全事故的各种约束处罚而不愿意接收学生现场实训。为了防止意外事故的发生，通常是采取增加实训操作过程的相关约束条件来确保师生的安全。但限制的越多，与实践就越脱节，教学质量难以得到保障。虚拟仿真技术可引导学生积极在仿真实践中进行实训，不必担心出现任何以外的风险，保证实训安全性（设备安全、人身安全）。通过运用虚拟仿真技术，教师在教学中可以设置各种不同的故障等状态，“虚拟”不同的事故，学生通过反复试验，运用各种方式方法，分析问题、解决问题，在这方面实际实训是无法做到的。
第三，科学定量考核，与职业资格接轨。在土建类的实践项目的考核常常仅是一份报告（施工组织设计、合同、招投标文件等）或是实践指导教师根据学生在实践中的表现，依靠主观给学生评定成绩。而在虚拟仿真实践的软件中，可根据不同需求，设计不同性质的考试、考核方式。而虚拟仿真实践软件通过采取随机出题、海量题库、在线考试等方式，保证考试考核的公平、真实。从而实现了考教分离、分量一致，实现了以考试、考核额成绩来衡量教学质量、评价教学效果、评估学生的学习能力的可能性。
四、如何制作虚拟仿真教学软件
仿真教学软件的研制的总体过程基本上可划分为两大阶段，即教学设计阶段和软件制作阶段，如图1所示。
虚拟仿真教学软件制作是一项复杂的项目管理工程。编制适应高职教育的虚拟仿真软件要把握以下几点:
（一）树立职业教育理念
教学设计应以教育科学的观点和方法为指导，按照职业教育额教学目标、教学内容、教学对象的特点等，结合国家相关职业（工种）标准，优化教学软件的系统结构与模块设计，并选择适当的媒体信息，使其在系统中得到有机结合，以实现课程与实训的教学目标。
（二）创作团队进行脚本编写
脚本作为仿真教学软件的第一关，事关教学实训内容的正确性与科学性，贯穿于脚本编写之中的教学设计，决定了教学软件的生命。
土建类虚拟仿真软件脚本通常由具有丰富教学与实训经验并了解现代教育技术的人来编写。因此，需要组成专业教师、现场工程师、教育技术专家组成的创作队伍。脚本创作中的整体结构要依据研制大纲的要求进行，除了在保证科学性的前提下，重视教学实训项目、任务、技能点、操作步骤的设计，重视文字符号图形的标准化外，还要格外重视屏幕设计，重视交互性设计，重视操作工艺、安全规范等方面的设计。
（三）素材制作要保证质量
素材不仅是构成教学软件的基本单元，也是教学软件完成系统合成的重要前提与基础。素材的制作（包括三维建模）是制作环节中耗费时间最多的环节，据统计，素材制作将占用70%~80%的制作工作量，因此，素材制作是数字化教学资源开发的重心，是制作的重要环节，是制约开发周期的主要环节之一。土建类虚拟仿真软件中的素材要实物、现场场景严格匹配，这样就能保证软件的质量，防止给后期合成带来隐患。
五、虚拟仿真教学与实操教学之间的关系
（一）互补关系：实操教学不能实现的，利用仿真教学可以实现。
（二）融入关系：—份完整的现代化的教学方案，必定是仿真教学与实操教学的完美融入的方案。
（三）顺序关系：一般情况下，仿真教学在前，实操教学在后。
（四）不可替代关系：仿真教学与实操教学，二者不可替代。
（五）随着计算机技术快速发展，仿真教学对实操教学的互补作用会越来越强，同时，实操教学对虚拟仿真教学的依赖程度会越来越高。对于实操教学的设备，有与虚拟仿真系统实现一体化的趋势。
六、结束语
从微观层面看，高等职业教育是以技术人员的职业劳动为导向的，是产生于技术人员的能力、知识和素质，是一种专业劳动。因此，作为高职土建类专业的教学，应以生产目标为导向，有针对性地对学生进行体验式教学。应该通过虚拟仿真技术和赴实地现场进行教学，在课本之外给学生更生动易懂的知识，并通过虚拟的或者真实的实验、实训、实习等实践教学培养具备较高的知识、能力和素质等综合性的高端土建专业技能型人才。
参考文献：
[1]吕爱民，项秉人.生态建筑的数字化构建[J].新建筑，2005（6）：7-9.
第3篇：建筑虚拟仿真技术范文
关键词：系统仿真 设计
一、系统仿真技术
所谓仿真就是建立系统的模型（数学模型、物理效应模型或数学-物理效应模型），并在模型上进行实验和研究一个存在的或设计中的系统。这里的系统包括技术系统，如土木、机械、电子、水力、声学、热学等，也包括社会、经济、生态、生物和管理系统等非技术系统。仿真技术的实质也就是进行建模、实验。现代仿真技术的发展是与控制工程、系统工程及计算机技术的发展密切相关联的。控制工程和系统工程的发展促进了仿真技术的广泛应用，而计算机出现及计算技术的迅猛发展，则为仿真提供了强有力的手段和工具。因此，计算机仿真在仿真中占有越来越重要的地位。
仿真技术得以发展的主要原因是它带来了重大的社会和经济效益。系统仿真的应用大致可分为：对已有系统进行分析时采用仿真技术；对尚未有的系统进行设计时采用仿真技术；在系统运行时，利用仿真模型作为观测器，给用户提供有关系统过去的、现在的、甚至是未来的信息，以便用户实时作出正确的决策；
在系统运行前，利用仿真模型作为预测器，向用户提供系统运行起来后，可能产生什么现象，以便用户修 订计划或决策；利用仿真模型作为训练器，训练系统操纵人员或管理人员。在工程领域仿真技术可以降低系统的研制成本，可以提高系统实验、调试和训练过程的安全。
一般认为，建立模型是仿真的第一步，也是十分重要的一步。传统仿真技术中，一个仿真系统要首先建立起系统的数学模型--一次仿真模型，然后再改写成适合计算机处理的形式-仿真模型。仿真模型可以说是系统二次近似模型。建立起仿真模型后，才能书写相应的程序。
仿真基本上是一种通过实验来求解的技术。通过仿真实验要了解系统中各变量之间的关系，要观察系统模型变量变化的全过程，此外，为了对仿真模型进行深入研究和结果优化，还必须进行多次运行，系统优化等工作，因此，良好的人机交互性是系统仿真的一个重要特性。
二、虚拟现实技术
虚拟现实技术是二十世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术，是由计算机硬件、软件以及各种传感器构成的三维信息的人工环境--虚拟环境，用户投入这种环境中，就可与之交互作用、相互影响。它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支，从而也大大推进了计算机技术的发展。目前，虚拟现实技术已在建筑、教育培训、医疗、军事模拟、科学和金融可视化等方面获得了应用，渐已成为21世纪广泛应用的一种新技术。
虚拟现实是高度发展的计算机技术在各种领域的应用过程中的结晶和反映，它具有以下主要特征：
（1）依托学科的高度综合化；
（2）人的临场化；
（3）系统或环境的大规模集成化；
（4）数据表示的多样化和标准化，数据存储的大容量、数据传输的高速化与数据处理的分布式和并行化。正是这些特征，使操作者沉浸其中，并通过多种媒体对感官的刺激，对所需解决的问题有了清晰和直观的认识，从而，也使模型的建立和验证更加方便。
三、系统仿真技术与虚拟现实技术的结合
传统的系统仿真技术很少研究人的感知模型的仿真，因而无法模拟人对外界环境的感知(听觉、视觉、触觉) 随着多媒体技术、计算机动画、传感技术的发展，计算机模拟外界环境对人的感官刺激开始成为可能。事实证明，人类对于图像、声音等感官信息的理解能力远远大于数字和文字等抽象信息的理解能力。将仿真技术与虚拟现实技术相结合，利用虚拟现实技术进行仿真模型的建立和实验的模拟，使仿真的过程和结果可以实现图象化、可视化，使仿真的系统具有了三维、实时交互、属性提取等特征，极大地促进了仿真技术的发展，同时也使虚拟现实技术更加具有生命力。
四、仿真与虚拟现实技术在结构工程中的应用
仿真与虚拟现实技术近年来在机械、电子、水利、社会、经济、生态、生物等各个领域都得到了广泛的应用。
在结构工程中，仿真与虚拟现实技术已经应用于如下几个方面：
1．在工程结构分析中的应用
工程结构在各种荷载作用下的反应，其破坏特征和极限承载力是人们所关心的。当结构形式特殊，荷载及材料特性复杂时，人们往往求助于模型试验来测定其受力性能，但模型试验往往受到场地和设备的限制，只能做小比例模型试验，难以完全反映结构的实际情况。若用仿真与虚拟现实技术，则可以进行足尺寸的试验，还可以很方便地修改参数。此外，有些结构难于进行直接试验，用计算机模拟仿真就更能体现出优越性，如建筑物及构筑物在地震作用下的倒塌分析，桥梁受到汽车高速碰撞的检验试验等只有采用仿真与虚拟现实技术，分析才能大量进行。又如在高速荷载作用下，结构反应很快，人们在真实试验中只能观察到最终结果，而不能观察试验的全过程。如果采用计算机模拟仿真试验，则可观察其破坏的全过程，便于破坏机理的研究。对于长期的徐变过程则可在模拟中加快其变化过程，让人们清楚地看到其过程。在运用传统的有限元法进行结构分析时，结构应力的结果通常采用内力图等力线的形式描绘出来，给人以直观的印象。利用仿真与虚拟现实技术则可以通过颜色的深浅给出三维物体中各点力的大小，用不同颜色表示出不同的等力面；也可以任意变换角度，从任何点去观察。还可以利用VR的交互性能，实时修改各种数据，以便对各种方案及结果进行比较。这样就使工程师的思维更加形象化，概念更易于理解。
2． 在岩土工程中的应用
岩土工程处于地下，往往难于直接观察，而仿真与虚拟现实技术则可把内部过程展现出来，有很大实用价值。例如，地下工程开挖经常会塌方冒项。根据地质勘察，我们可以知道断层、裂隙和节理的走向密度，通过小型试验，可以确定岩体本身的力学性能及岩体夹层界面的力学特性、强度条件，并存入计算机中。
在数值模型中，除了有限元方法外，还可采用分离单元。分离单元在平衡状态下的性能与有限元相仿，而当它失去平衡时，则在外力和重力作用下产生运动直到获得新的平衡为止。分析地下工程的围岩结构，边坡稳定等问题时，可以把节理断层划分为许多离散单元。这一过程可以在显示器和大型屏幕上显示出来，最终可以看到塌方的区域及范围，这就为支护设计提供了可靠依据。
3. 防灾工程中的应用
长期以来，人类一直与洪水、火灾、地震等自然灾害进行着坚持不懈的斗争。由于自然灾害的原型重复实验几乎是不可能的，因而仿真与虚拟现实技术在这一领域的应用就更有意义。目前已有不少抗灾、防灾的模拟仿真系统制作成功，例如洪水泛滥淹没区的洪水发展过程演示系统。该系统预先存储了泛滥区的地形地貌和地物，有高程数据可确定等高线，只要输入洪水标准(如百年一遇的洪水)及预定河堤决口位置，计算机就可根据水量、流速区域面积及高程数据算出不同时刻的淹没地区，并在显示器和大型屏幕上显示出来。人们从屏幕上可以看到水势从低处向高处逐渐淹没的过程，这样对防洪规划以及遭遇洪水时指导人员疏散是很有作用的。又如在火灾方面，对森林火灾的蔓延，建筑物中火灾的传播均已开发出相应的模拟仿真系统，这对消防工程起到了很好的指导作用。
4． 在模拟施工过程中的应用
建筑施工是复杂的大型的动态系统，它通常包括立模、架设钢筋、浇注、振捣、拆模、养护等多道工序，而这些工序中涉及的因素繁多，其间关系复杂，直接影响着混凝土浇筑的进程。模拟施工过程是为了通过仿真手段，去发现实际施工中存在的问题或可能出现的问题，这就需要对实际施工进行仿真。而目前施工过程的模拟只是从几何形体方面模拟施工的过程，即按楼层关系由下而上，每一层按柱、梁、板的几何形状加以着色来实现对施工过程的模拟。现有的模拟只是对进度计划起到了一定作用，并没有对施工过程起到真正的作用。基于以上原因，需对施工过程建立合适的模型，以达到模拟仿真的效果。例如，大型水利枢纽混凝土在运输浇筑系统的模拟仿真模型，是由运输子系统和浇注子系统构成的，模型是按进程交互的仿真策略建立的，按这种条件建立的模型能与仿真程序间保持紧密的对应关系，程序所要模仿的行为比较 直观、清晰。程序流程直接与模型结构和系统状态相对应。
另外，仿真与虚拟现实技术在结构工程领域内，还可应用在建筑系统工程管理、建筑信息管理、建筑物及构筑物的空气流场、空气品质分析等方面。
我国是一个发展中国家，有着大量繁重的基本建设任务，特别是在十五计划纲要中，提出进一步加强水利交通、能源等基础设施建设和西部大开发战略。这一大好形势，为结构工程高新技术的信息化和集成化，为结构工程学科及相关学科的发展提供了良好的机遇。仿真与虚拟现实技术作为结构工程高新技术之一，开创了结构工程学科的新纪元，其技术潜力巨大、应用前景十分广阔。
参考文献
（1） 汪成为、高文、王行仁.灵境(虚拟现实)技术的理论、实现及其应用.清华大学出版社，1997
（2） 陈清来.建筑结构的现代设计设计思想和发展.工程设计CAD及自动化，1996年，（4）
（3） 张跃、张丛哲。土木工程中虚拟现实技术的发展与展望，计算机世界，1998，（5）D版：1-3.
（4） 袁耀明.从可视化到视算一体化.系统仿真学报，1996（5）
（5） 张丛哲、张跃. 计算机辅助设计(CAD)中虚拟现实技术.计算机世界， 1998，（5）D版：5。
第4篇：建筑虚拟仿真技术范文
一、工程施工实习实训教学的现状
工程施工实习实训主要包括施工技术的模板工程、钢筋工程、混凝土工程、砌体工程的操作性实训和现场管理的单位工程施工组织设计两大部分，它是土木工程专业培养方案中的专业关键必修课，是实践性、综合性都很强的课程，有别于其他选修类别的课程。然而，目前我国土木工程施工类课程教学普遍存在着较大的困难和问题，主要表现为如下几方面。
1.教学内容滞后于现行规范、工程实践。土木工程施工教材内容陈旧，技术落后，没有与时俱进，紧跟现行法律和规范，贴近工程实践，没有形成较好的课内课外相结合的有层次的互动式的施工类课程教学体系。例如，2009年国家出台了《建筑施工组织设计规范》（GB/T50502-2009），尽管是推荐性规范，但是在《土木工程施工》教材中讲述的仍然是50年代施工组织设计内容。
2.在课堂教学方法和教学手段方面。由于土木工程施工课程的实践性、综合性和理论跨度大等特点。施工课基本是采用课堂教学方式，以教师讲授为主，这样传统的教学模式非常陈旧，没有调动起学生的学习积极性，教学效果一般较差。尽管有的教师运用多媒体教学手段，收集大量的图片、动画资料，然而，由于时间与空间的限制，学生也很难观察到施工的全过程。
3.施工生产管理实训方法和手段方面。土木工程专业是一个实践性很强的工科类专业，实践教学环节效果的好坏对毕业后学生适应社会工作及动手操作能力尤为重要。现在全国高校土木类院校的培养方案实习分为施工生产实习3周，毕业实习3周，条件好的学校有3周的实训，以老师根据教学安排事先联系好实习单位，在规定时间内集中组织学生到工地去参观、见习，由现场技术人员和老师对工程概况及施工技术进行讲解，然后由学生自己去寻找实习单位，这种放羊式的教学方法，使得实践环节流于形式，效果极差。
4.在实习实训教学环境方面。实习实训教学资源的不足是长期困绕《土木工程施工》实践教学质量提高的难题。时代的发展和科技的进步对实验教学提出越来越高的要求，对学生创新思维和实践能力的培养需要一种趋于个性化的教学，需要占用更多的实验、实习实训教学资源。而这种矛盾可通过仿真技术的应用得以缓解，运用计算机仿真技术软件，可模拟环境情境，学生通过仿真实习实训后，对实训的整体到局部建立起直观感性认识，学生可不受实际实训条件和时间限制进行实验、实习实训方案设计。虚拟仿真技术和实际情境实验结合的模式可合理有效配置教学资源，解决实践课时少的问题，改善教学条件，形成多元化的教学环境[4]。
二、土木工程施工实习实训教学内容和方法
针对以上土木工程施工教学的现状，对土木类学生进行市场调研，采取一系列教学措施，利用仿真技术在施工实习实训中的3D技术和教学调研取得的成果带到课堂上，采取“理论实践一体化”教学方法，以实践技能教学为主线，重视理论联系实际的教学原则，是提高学生综合执业能力和技能的有效的教学方法。
1.加快虚拟仿真实训教学的规范化和标准化建设。2003年我系申报了我校教学科研项目《以软手段模拟硬设备开展多媒体辅助混凝土结构实验教学的研究》，现已获批。该项目研究的主要目的就是要研制一个适合土木工程专业实训教学的实验教学软件，越来越注重虚拟仿真技术实训教学的应用研究。基于虚拟仿真技术具有人机交互，寓教于乐，直观形象，便于记忆，实现互联网，场景逼真体验等优点，规范化、标准化的实训教学引入虚拟现实将大大激发学生的学习兴趣，增强求知的渴望和好奇心，避免传统教学模式课程教学机械、沉闷的现象[5]。
2.利用虚拟仿真技术进行施工安全控制。由于土木工程施工过程的复杂性和危险性，建筑企业从业人员流动性大、安全意识差等情况已经成为建筑企业保证工程质量、安全施工、安全管理的一个十分棘手的问题。土木类施工实训实习多数高等院校都是把实习生安排到与建筑施工企业校企结合的工程项目。而工程项目现场安全隐患较多，一般建筑企业都不愿意学生在现场实训过程中的亲自动手操作，加上目前法律法规不够完善，最害怕实习生在建筑施工现场出现安全事故。目前虚拟现实技术主要应用在课堂讲解演示与试验实践教学环节中，而利用它进行施工过程安全控制，规范施工企业安全生产管理，提高建筑施工企业安全生产管理水平，预防和减少减少安全事故的发生，实现标准化安全管理，这也是将虚拟现实技术用于安全管理的基础[6]。
3.注重VR系统设计和实训师资培养。虚拟仿真技术（Virtualreality，简称VR）又称灵境技术，是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。VR系统的建设和发展，师资队伍建设是关键，讲授土木工程施工这门实践性极强的专业课，除了需要系统的专业理论外，还要有一定的施工实践经验。而培养出既熟悉工程施工专业知识，又有较好的计算机应用能力的实训指导教师是开展虚拟仿真技术的必要条件。开展虚拟仿真实训实验，在实训之前要做好充分的准备工作，进行实训教学科学周密的策划设计过程，更需要实训指导教师在教学理念和教学能力上具备创新能力。利用学校青年教师工程实践培训机会，首先安排拟讲授施工课的青年教师到施工企业信息管理中心兼职锻炼，时间不少于一年，弥补实践经验的不足。与此同时，可考虑与企业合作进行虚拟仿真实训教学软件开发和设计，力争构建具有工程特色的土木工程施工课程教师队伍，即双师型的施工课教师队伍，以满足施工授课的需要。
4.实习实训前做好充分准备。施工生产实习实训前由教研室充分论证做好实施方案，采用集中和散点方式，时间安排从大三第六学期末的倒数第三周开始，至第七学期第二周结束，其问包含一个暑假，共计十周左右时间，学生可在此期间灵活安排完成生产实习任务。在实习之前，除了实习指导教师会安排学生按照实纲的要求完成实习各项任务外，土木工程施工任课教师还会专门为学生布置部分工作，即要求每个实习实训小组（3～5人），根据自己的实习内容制作一份多媒体课件，内容主要是在施工实习过程中，学生认为比较新的施工材料、工艺以及施工管理方法和措施。开课前提交给任课教师，并随时准备在土木工程施工理论授课时讲授。通过此种形式锻炼了学生总结工程实践经验的能力，培养了学生的团队意识，同时学生提交的多媒体课件还丰富了任课教师的教学素材和内容，及时更新的案例会更加吸引学生的注意力，有利于改善教学效果。
5.改革后的实训实习成绩评定方法。考核也是激发学生学习潜能的重要方式，考核既是学生学习的压力也是动力，为了保证日常教学效果，激发学生参与课堂教学的积极性，对土木工程施工理论教学的考核进行了局部调整，将实习实训成果的课堂展示作为评判课程平时成绩的重要依据。为了取得较好的成绩，学生在施工生产实习实训中，非常注重对施工细节的观察，对施工中的某些做法会有更深入的思考，使实习实训不再流于形式，施工实习实训的质量也有所改善[7]。因此，应用虚拟仿真技术实训实习后的成绩评定方法划分为优良、合格、不合格三个等级。实训实纲中要求的保证项目应全数检查，动手操作评分值达到80分及以上者评定为优良；评分值应在80分以下，70分及以上者评定为合格；当考核汇总表得分值不足70分时，当有一分项检查评分表为零时，评定为不合格。当实训实习考核评定的等级为不合格时，必须限期整改达到合格。
第5篇：建筑虚拟仿真技术范文
与传统的仿真环境对比，建筑工程多媒体仿真以及核心技术具有明显的优越性，主要体现如下：传统仿真对象为建模，支持建筑实体的仿真对象表现为多种媒体；在仿真机制下，建筑实体的仿真对象具有固有性、虚拟等媒体特征，形成自动生成的运动方程；支持建筑工程仿真系统可进行科学的实验纠正，交互控制实验等；集管理、查询、操作等功能为一体，支持仿真数据的处理等。对于建筑工程的仿真而言，还需要采取相应的核心支持技术，比如：工程数据场三维显示技术、曲面空间数据场静态四维技术、动态显示及控制四维技术、媒体对象集成处理技术等。多媒体仿真系统的层次结构，如图2所示。
2多媒体仿真系统设计机制
多媒体仿真系统的建立，符合建筑工程领域的特征，紧密结合建筑工程建模、结构分析等技术。在高耸结构随机荷载作用下经过分析其运用规律，可利用不同的媒体表现方式反映建筑工程多媒体仿真的原型系统等。多媒体仿真系统设计的基本思路包括：建模、分析、表现等，进行合理分布整体结构，优化设置仿真对象建模、仿真执行求解、仿真表现等模块。多媒体仿真系统的功能模块涉及了不同的专业以及不同的学科，综合应用到不同类型的多媒体计算机技术等。多媒体仿真系统的每个功能模块可实现行为模型、形态模型等，在实际的操作过程中全面建立多媒体模型，其仿真对象为多媒体仿真系统，以高效仿真执行及演示不同的多媒体表现，并且其多媒体仿真系统的特点具有明显独特性，SIMUWHIS系统的体系结构，如图3所示。
3SIMUWHIS系统的主要功能模块应用
3.1仿真建模器的应用
SIMUWHIS系统的基础模块为仿真建模器，具有重要的模拟作用，仿真建模器具有两个系统仿真对象。在抽象化的数理逻辑空间以及形象的媒体表现空间上，具有塔架和风荷载等建模，可建立数理逻辑空间以及媒体表现空间之间的映射关系。确保对象仿真模型，才能从根本上保证仿真过程的准确性。因此，仿真建模器在系统运行中发挥关键性的作用。
3.2风振响应解析器的应用
风振响应解析器作为SIMUWHIS系统内部的核心部分，主要是在于建立仿真执行的数理规律，确保计算仿真执行数据的精准性。SIMUWHIS系统静动力分析器通过应用仿真建模器构建的模型数据，将仿真结果数据输出来，为仿真演示器提供充分的数据。因此，风振响应解析器可连接仿真建模器，SIMUWHIS系统静动力分析器的主要功能包括：在等效的静力风荷作用下，进行求解与塔架体系杆件相关的静力响应，获取数据后，不但可为塔架杆件结构设计选择提供充分的依据，还可为此系统初阶校正工具提供最初原始数据，同时，还可按照之前的塔架设计资料，可让客户对本系统实施测试，测出其中的可靠性；在结构输入中采取脉动风荷载方式，解析解塔架在随机荷载作用力状态下的速度、位移、加速度等，从而求出相应的塔架结构运动轨迹。
3.3系统仿真演示器的应用
SIMUWHIS系统的仿真演示器作为多媒体仿真系统的外在表现环境，并且经过处理系统模型数据与解析器演算的系统行为数据，获取形象空间的媒体数据，将仿真延伸到非数字的模型所描述的领域，使其仿真的结果更准确。系统仿真演示器的主要功能主要包括：真实地表达塔架以及其场景，展示塔架风振响应的表现，动态演示塔架里程行为等；采取三维空间坐标，合理判断SIMUWHIS系统仿真对象的相互作用，科学选择仿真对象的表现媒体，控制仿真对象与多种媒体表现达到一致等。
4多媒体仿真技术在建筑工程的应用
4.1在工程结构分析中的应用
针对结构形式比较特殊，荷载以及材料较为复杂的情况下，我们大多采取模型试验进行测定其受力性能，但是由于场地与设备的限制，会对模型试验形成直接的影响。在工程结构分析中应用仿真与虚拟现实技术，均可完成足寸尺的试验，使参数的修改更加方便快捷。同时，部分结构比较复杂，难以直接进行试验，采取计算机模拟仿真技术更具有优势。有限元法作为结构分析的传统方法，通常是以内里图等力线形式描绘结构应力，但是采取仿真的虚拟现实技术，可通过颜色的变化，明确三维物的各个点大小。同时，从不同的角度与点位置进行观察，更能理解工程师的思维，掌握相关概念。
4.2在工程项目招标投标中的应用
在短时间内，业主以及评标专家需要深入了解招投标文件的编制，相关工程是否有中标的机会。特别是比较大型工程的招标投标环节，部分企业在企划阶段便开始做好充分的准备。在工程项目招标投标中应用虚拟仿真系统，可表现不能预演的施工过程，有利于减少了工作量与建筑投资，节省施工时间，提高各项资源利用率，并且不需要项目经理到现场答辩，便可经过对比，选择具有优越性、经济性的方案，在最大程度上提高了承办商中标的几率。
4.3在模拟过程中的应用
建筑施工作为一项动态系统，具有综合性、复杂性，复杂多样的工序复杂主要包括：立模、假设钢筋、浇注、振捣、拆模以及养护等。各个工序相辅相成，具有相互影响的关系，对混凝土浇筑进程造成直接的影响。但是，目前采取的模型只能对进度计划起到作用，无法真正控制整体工程的进展。在施工过程中建立完善的模型，可利用仿真手段及时解决施工中存在的各种问题。同时，在结构工程领域中实现仿真与虚拟现实技术，还可以进行管理建设系统以及建筑信息，监测建筑环境的空气流通问题等。
5结束语
第6篇：建筑虚拟仿真技术范文
关键词：计算机；仿真；制造业
中图分类号：TP278
计算机仿真技术在制造业的作用越来越明显，它在产品设计和整个生产流程中都发挥着不可估量的作用。这种技术的应用为开发和制造企业节约了大量的经费，减少了不必要的损失，大大缩短了产品的开发周期并提高了产品质量。计算机仿真技术在日趋激烈的制造业竞争中占有越来越重要的地位。现代制造业的飞速发展为计算机仿真技术带了新的机遇，同时也提出了新的要求。我们放眼计算机仿真技术的发展历程，它已经突破了在传统领域的运用，发展到了产品的设计开发以及销售方面。现代社会网络技术的发展也为计算机仿真技术开辟了新的发展空间，使得这种技术表现出许多新的特点。如交互性、分布性，集成化等。这也将成为计算机仿真技术新的应用趋势。
1 在制造业中，计算机仿真技术应用的分类
计算机仿真技术在制造业中按照模型种类，可大致分为三种，它以产品模型、开发模型以及制造系统模型为中心进行拓展。
1.1 仿真技术以产品模型为中心的应用。在产品模型中，计算机仿真技术的应用对产品的静态与动态性能，可制造型、可装配性进行分析。因为设计者在开发产品的时候，不仅要考虑它的实用功能和需求，还要考虑诸如外形，外观以及尺寸等方面的因素，而且还要考虑产品的可制造性，可批量生产或者是在装配、保养、维护等方面的因素。这就需要计算机仿真技术在产品模型中发挥作用。
1.2 仿真技术以制造系统模型为中心的应用。制造系统模型包括制造设备的高仿真智能运用、相对复杂的制造系统的模拟运行。在检测设备的运行能力与实际运行状况时，如物料供给、资源分配或者是加工流程上发挥着巨大作用。
1.3 仿真技术以开发过程模型为中心的运用。以开发模型为中心的仿真包括设计和制造过程的仿真。很多产品的性能以及生产成本在设计阶段就基本定型了，设计阶段对于一种新产品的开发非常重要，它需要反复设计和试验，复杂的计算以及多学科的共同协作，这些特点决定产品的开发过程迫切需要一种能建立模型并仿真试验的计算机仿真技术。而在制造过程中运用仿真技术将制造系统模型和产品模型结合到一起，多方位模拟，整体运算，再综合考虑库存、成本控制以及负载等因素，开发出合格的新产品。
2 在当代制造业中计算机仿真技术的广泛应用
计算机仿真技术是一门高新科学技术，在当代制造业中，产品的设计和制造都离不开它，尤其是一些诸如航空航天工业、国防工业等规模大，复杂性强的系统研发中，作用更加明显。它作为一种新型的科学手段和工具，有效地减少了不必要的经济损失，节约了大量研究经费，并大大缩短了产品的开发周期和提高了产品质量。计算机仿真技术贯穿于产品的设计、制造和测试运行的全过程。当代企业的研发部门只有重视质量、成本、时间、服务和环境这五项指标，才能获得更好的发展。这种需求也促进了计算机集成技术、模拟测试系统，仿真运行环境等技术的相互结合。他们已经成为制造业不可缺少的重要技术手段。上世纪八十年代以后，计算机仿真技术的发展越来越快，应用最为广泛的就是“虚拟制造”。通过在计算机上模拟产品的设计和制造过程，提前发现在制造中可能出现的问题，减少不必要的经济损失。
虚拟运行环境，也称虚拟现实技术或者是灵境技术，它通过模拟人在自然环境中的感官和行动，实现高级人机互动，对产品的性能和运行状况进行测试。它综合运用了计算机图形学、高仿真技术以及计算机传感技术等多种科学技术手段。“灵境感”和“交互感”是虚拟现实技术的基本特征。通过计算机虚拟现实技术，将事物内部各种关系的交互与真实作用模拟运行，仿真出一个几乎真实的虚拟环境让用户体验，从而使用户的感受更加真实，人机交流的方式更为先进。这种计算机虚拟现实技术，可以支持产品的各个阶段，客户可以通过虚拟的现实环境，验证产品的各个部件是否合格，产品的性能是否稳定，功能是否能够满足人们的日常需要。
随着当代制造业的发展，人们开始对仿真技术的另一个应用热点，即虚拟产品开发技术越来越重视。并行工程的运用促进了虚拟产品开发技术的出现和发展。并行工程思想将现代哲学、文化等与现代先进组织思想集合起来，将产品的设计、制造、使用和支持过程并行运作，进行一体化的设计和开发。并行工程从产品开发之初就将投资、制造、装配以及销售维护等产品生命周期中各种因素考虑在内，有效地解决了产品设计与开发之间存在的矛盾。而虚拟产品开发技术就是在并行工程思想的指导下，将计算机辅助设计、CS和大型的产品数字化管理系统综合运用，虚拟一个产品的开发环境。方便产品开发人员在近乎真实的环境下进行策划、设计和预测产品在现实环境中的性能及其他状况，将产品在现实工况下的真实运行能力，这样就可以避免反复设计，不断变更设计方案，避免因反复制作样机而造成的资源浪费和经济损失；方便对产品的设计进行检验、指导和优化，使产品的开发周期大大缩减，从而节省了大笔开发费用。在计算机仿真技术的发展中，虚拟产品开发技术是又一重要发展，它深入到产品复杂的制造过程中，产生的经济效益不可小觑。
现在，仿真技术的应用已经从单一的系统走向开放复杂的大系统。当仿真对象分布于广阔的时空领域，仿真任务要求将不同地理位置、不同类型（包括人在内）的仿真对象构成一个统一整体进行仿真时，产生了分布交互化仿真（DIS――Districted InteractiveSimulation）。这种仿真系统里包含有不同类型的实体―虚体、真实实体和构造实体，这些实体可以基于不同目的系统、不同年代的技术、不同厂商的产品和不同产品组成，并允许它们交互操作。DIS实现用计算机网络将不同地点的仿真设备连接起来，通过实体间的数据交换构成时空到合成仿真环境的一种先进仿真技术。在这种复杂的分布综合的系统进行实时仿真时，必须提供快速、高效、大量的信息通道和相应的处理。美国是最早研究这种技术并投入使用的国家，已经完成了多项基于虚拟仿真的DIS工程项目，相关的协议与标准已经完成或正在完成。
在制造行业，已经产生了类似于DIS的虚拟研究开发中心或虚拟企业。香港生产力促进局和香港城市大学共建的快速科技中心就是一个虚拟研究开发中心。此外，为了适应快速变化的世界市场，克服单个企业难以在短期内具备所需资源的局限性，出现了在一定时限内，为了某一市场机遇，通过网络临时联结的一种动态联盟――虚拟企业。美国波音（BOEING）公司可以把777飞机的研制、生产做到几乎“无图纸”的程度。波音777飞机的研制、整机设计、装配、部件测试以及各种试飞，都是由计算机完成的。它能将开发周期从原来的8年缩短到5年，节约了数百万美元经费。
3 结论
当代制造业中，计算机仿真技术已经成为一种综合性的高新科学技术，它综合了计算机技术、计算机辅助设计技术、多媒体技术、网络技术、信息技术、软件工程、数字化控制技术等多种科学技术，在制造业中发挥着越来越大的作用，在一些大型的复杂形同研发中，更是必不可少的重要工具，它有效地减少了企业的经济损失，节省了大量的研发经费，使产品的开发周期大大缩减，产品质量得到显著提高。
参考文献：
[1]吴秀平，梅江平.大批量、多类型电池自动分选装备的建模与仿真[J].组合机床与自动化加工技术，2008，4.
[2]尚炜，宁汝新.一种以拓扑结构信息为骨架的线缆数字化模型[J].计算机集成制造系统，2012，12.
第7篇：建筑虚拟仿真技术范文
关键词：船舶；虚拟仿真技术；建造评估；应用
中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）08-0084-02
1 船舶虚拟仿真技术研究及应用现状
在船舶工业里面对虚拟仿真技术加以应用，能使敏捷造船、并行工程以及数字化造船得以实现，同时它也是我国传统造船模式转向现代化的重要环节之一。对虚拟仿真技术加以运用，在建造船舶之前，工程师可在虚拟环境下对船舶的建造过程进行仿真，从而改进和评价船舶的工艺与设计，这样便于指导船厂进行现场生产作业。在船舶行业里运用虚拟仿真技术，能使生产效率得到提升，降低生产成本，使建筑周期缩短，从而为我国船舶行业的发展奠定良好的基础。
船舶的建造评估和设计可以使先前工艺或前期设计导致的工程修改得以消除，进而对船舶企业的成本、质量以及生产效率产生直接的影响。现如今，许多国家正在开展以虚拟仿真评估和数字化描述相结合的船舶虚拟制造、设计仿真技术的应用研究，并且在船舶建造中也应用了多种仿真评估软件，而且其研制水平和效率还在近年来得到了大幅提升，包括我国在内的许多国家都正在寻求提升研制质量、节省研制费用、缩短研制时间的新方式。
挪威UD公司作为船舶设计的佼佼者，现如今，他们在对新船型进行设计时，全都会对三维模型加以利用，然后在虚拟环境下综合评价钻井船的设备布局、布置、外观等，分析虚拟船舶水动力，对虚拟评估进行分段划分，并仿真船舶的作业过程。
自20世纪90年代一来，我国开始对各种先进的仿真技术加以研究，并开展大规模系统仿真。但将虚拟仿真技术应用在海洋和船舶领域的起步还比较晚，现如今，其工作最主要集中在初步实施和理论研究的应用阶段，此外，国内的船舶研究所也开发有虚拟仿真的软件系统和硬件平台。
2 将虚拟仿真技术应用在船舶的建造评估中
此项技术通过对虚拟实体模型加以利用，来实现评估船舶建造过程的目的，包含船舶生产工艺规划、操作顺序验证、生产系统创建。它能支持船舶生产管理、机器人仿真、人机功效分析、作业时间测定、工艺规划与验证等的内容。
2.1 在建造前期的论证评估中运用
船舶建造的内容之一便是根据企业生产力布局要求以及实际能力，对船舶企业的经济、技术和发展条件加以研究，对船舶企业的发展方向和规模进行预测和论证，将企业建设技术经济指标拟定出来。在建造船舶的前期对生产规划进行论证评估是一项综合性非常强的工作，这个过程需要对企业多方面信息进行分析。此项技术可用于对当前企业环境、生产规模以及结构分布进行虚拟，并由设计人员在虚拟中模拟各种设想，经由分析信息数据库对各种设想利弊进行分析，同时对其可行性加以论证，这就包括环境影响、船型选择、生态保护、现状分析等工作。此项技术为船舶的建造前期论证提供了论证方式和技术手段。
2.2 在建造方案的设计评估中运用
船舶建造方案通过设计人员将各种想法不断形象法和概念法，同时用相应生产手段加以表达出来，这个过程需要对前后进行参照，在设计方案时，要求方案的初步设计和深入设计必须具有交互性。对虚拟仿真技术所具备的交互性和真实性特征加以利用，可用于对三维空间进行虚拟，从而使设计人员可以对他们的设计思想进行更精确的表达。例如，由中国船舶工业集团研究所开发出来的虚拟仿真评估系统。通过对不同总组方案的比较，将船舶的建造设计思维在虚拟环境里展现出来，让设计人员可直观的对其进行评析，通过对方案生产环境、结构布局的协调性进行观测并比较，可对设计思维进行修改完善。对虚拟三维空间加以利用，进而为生产方案在场地位置设计、动态调整、生产布局选择、结构调整等方面提供依据，从而使后续生产过程可以更为合理。
2.3 在生产方案的比较中运用
此技术所创建的环境为三维虚拟环境，它可对构建环境进行全方位展示，并且通过虚拟现状，让建造方案可以更加真实。此技术可以让建造方案在表现上突破原有平面、静态的模式，让建造人员的思想可以更形象和直观的呈现在操作者面前，使规划方案与操作者之间能有更强的交互性，从而对多人员多层次协调参与船舶的建造有利。
可通过许多途径来实现方案设计需要达到的目标，而这当中必不可少的一环便是方案比较。虚拟仿真技术为方案比较提供了一个更为有效和方便的应用工具。在进行方案比较时，可在船舶建造的虚拟系统中对生产方案加以直接使用，让设计方案可以在虚拟三维空间里得到体现。对试用不同的方案，并考察其对生产环境所形成的影响，对各生产要素不同的设想进行评价比较，并进行不同方案的实时切换，然后在同一建造序列和生产项目中感受不同的生产效果，从而对设计合理性加以判断。与此同时，还可运用技术手段量化分析比较方案中的具体指标，从而使船舶生产方案能更加合理。例如，运用SPD-V3.2设计软件虚拟布置机舱管路的结构方案。在评估方案的基础上，对机舱管路设计合理性以及工艺合理性进行验证，进而将设计中存在的缺陷找出，从而使生产现场返工率得以降低。
2.4 在建造过程中运用
在建造船舶时，对虚拟仿真评估技术加以利用，可以实现对船舶建造方案实施效果进行先期检验，也就是看其能否达到环境、生产的最佳综合效益，并在实施中不断选择和修改，最终帮助决策者来决定后续的生产方案。比如，可通过虚拟仿真技术将某虚拟方案和船舶生产实际相结合，进而将建造方案实施状况予以真实展现，从而使由于方案欠缺而造成的效益损失状况得以减少。此外，此技术还能对温度、噪音等不可见现象进行模拟，从而达到检测影响船舶生产各因素的目的。
3 船舶虚拟仿真的评估应用实现现存问题
①虚拟仿真技术标准化应用。作为船舶建造领域极为重要的技术，虚拟仿真技术一定要与建造技术规范、规定等相符。但由当前情况可知，因为船舶建造标准化问题尚未解决，为保障虚拟软件商的软件独立性，使得软件系统之间存在较差的兼容性，要想使仿真成果的协调和共享得以实现，就必须对仿真技术应用标准化问题加以研究。通过对同一设计平台的开发，使协同平台集成效率得到提升，从而在更大范围上实现信息的共享和设计的协同。
②改进建造设计技术。在传统船舶的设计中绝大部分平面结构图的表达方式为二维表达，最近几年开始引进三维技术，从而形成了三维与二维相结合的建造技术模式。但在我国，由于虚拟仿真技术欠缺完善化和标准化的仿真软件作为载体，假如能将生产技术改为规范化的三维表达和设计模式，将会对此技术在生产设计中的进一步应用有利。
③生产设计习惯与传统观念问题。因为此项技术尚且处在推广使用期，现如今设计人员对此技术的认识尚且不足，并且传统观念并未随着技术进步而有所改进。绝大部分船舶企业在此项技术上尚且停留在演示层次，并未认识到此项技术的深层效用。此外，由于传统设计习惯对新方法的使用形成了一定制约作用，要想在短时间内改变此种设计习惯还有一定难度。对此技术进行及时的开发利用，对此技术的三维平台设计平台加以搭建，将对培养设计人员普及性有利。
④虚拟仿真技术有待完善。因为此项技术自身存在一定局限性，使得此技术在船舶设计某些场合中的应用尚且存在一定难度。比如，对建造方案在构思期的表达模糊性问题以及修改实时性问题，建立标准化的指标评价体系统、建立预测分析模型等问题上依旧存在一定的技术障碍。
⑤船舶行业中虚拟仿真技术应用效果不显著。此项技术的开发需要投入大量资金和尖端设备。尽管此项技术在研究船舶生产作业形式和建造方案上属于高科技手段，但由于开发此项软件产品的价格确实相当昂贵，并且其系统兼容性也比较差，现如今，国内对此系统的应用还多半依赖于进口提供，因为目前我国的科研院无法对相关设备进行全面配置，在各高校也无法运用多系统来实现学员的全面培训，导致此项技术在船舶行业中并不能取得很好的应用效果，这也是实现此项技术在船舶设计中应用的一个难点。
要想使上述问题得到解决，极为重要的一点便是全面应用此项技术，在软件开发公司的作用下，开发具有普及型的仿真技术软件是非常必要的，同时需要科研院和相关院校合作，对此项技术进行大规模的培训。
4 结 语
因为在国内的船舶生产评估过程中应用虚拟仿真评估技术尚属起步阶段，并且在国外也并无标准应用模式可供借鉴，再加上国内造船现状有别于国外，此外，由于船舶虚拟仿真的评估技术是伴随船舶制造工艺以及技术的发展而发展起来的，所以，它的研究工作、虚拟维修、新工艺等许多方面还有待完善和改进。现如今，集成化仿真已经成为船舶制造的发展方向，此项技术的应用也已经成为船舶制造模式最为关键性的技术，并且已经变成船舶制造能力得到提升的手段之一，此外，在船舶企业中应用此项技术，将会为企业进一步的发展提供技术支撑。
参考文献：
[1] 谢荣.船舶虚拟仿真技术在船舶建造评估中的应用研究[J].船舶工程，2011，（5）.
[2] 蒋艳会，甄希金，韦乃琨，等.船舶虚拟装配系统研究及应用[A].第十二届全国内河船舶与航运学术会议论文集[C].北京：《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社，2012.
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[4] 杨润党，范秀敏，王文荣.虚拟仿真技术在船舶建造过程中的研究与应用[J].舰船科学技术，2008，（1）.
第8篇：建筑虚拟仿真技术范文
三维灯光模拟技术国内外研究现状、水平和发展趋势
国外在三维模拟仿真技术方面，发展起步领先于国内。从1962年MortonHeilig发明了真实感全景仿真机开始，3D模拟仿真技术在国内外逐渐得到了研究者的广泛关注。美国的研究水平代表了国际3D模拟仿真的发展水平。北卡罗来纳大学(UNC)的计算机系是进行虚拟现实研究最早的大学之一，主要研究建筑仿真等。美国UCLA大学的城市仿真小组最为著名，从90年代中期开始虚拟城市仿真与显示的研究，致力于“虚拟洛杉矶”项目，至今已成功完成十多个城市的3D模拟仿真。在国内，早年的室内设计表现都是以传统手绘的形式出现。一直到2000年左右，国内才开始将三维模拟技术运用到室内设计中，但当时由于计算机硬、软件发展的限制和制作者使用技术和经验的尚未成熟，三维模拟技术的应用水平普遍不高。随着计算机硬件和软件的发展，随着制作者经验的不断成熟，近年的室内设计表现几乎都成了三维模拟技术的天下，大量的专业三维软件不断更新，并出现了专门的效果图制作公司和三维场景动画制作公司。目前，在室内设计专业领域中，三维模拟技术主要应用在三维效果图和三维场景动画两大方面，涉及模型、材质、照明、渲染、动态等多项技术。在对三维模拟技术的研究方面主要侧重于介绍基本工具的使用等，大多数研究人员是站在纯粹的软件技术的角度对三维表现进行研究，在研究过程中，强调的是软件技术本身的掌握和应用，但从室内空间照明与三维灯光渲染模拟技术的相互关系方面探讨较少，三维灯光渲染模拟技术在室内空间照明设计中的应用研究还是不够的。
三维灯光模拟技术在室内空间照明设计中的应用意义
意义在于利用室内空间三维模型进行灯光照明设计时，通过选择和设置灯光的照明参数，设计师可以在室内空间中进行不同灯光的渲染模拟和仿真教学。通过观察灯光模拟和仿真效果，设计师便可以直观地观察到灯光设计的最终效果，以便于对照明方式作出正确的选择。
三维灯光模拟技术在室内空间照明设计中的应用目标
节约灯光照明设计成本，方便进行更加直观的设计，能够在安装施工之前就查看到在室内空间中的照明效果。我们借助3dmax三维建模软件进行三维建筑空间的搭建，构建出逼真的空间场景，然后再将构建好的灯具三维模型导入到建筑空间中，为灯具填加照明的渲染模拟参数，进行渲染，让设计师可以更好的分析照明设计的三维效果。
具体内容与应用中拟解决的相关问题
1．具体内容
3dsmax、VRay三维灯光渲染模拟技术要点梳理；国内外室内建筑空间照明方式与灯光表现方式的分析运用；3dsmax、VRay三维灯光模拟在室内空间照明设计中的具体运用以及在灯光设计过程中遇到问题的处理方法。
2.拟解决的相关问题
第9篇：建筑虚拟仿真技术范文
2015年8月，辽宁省教育厅批复建设信息技术类、机械加工类、交通运输类等七大类虚拟仿真实训平台基地的建设。目前，七个虚拟仿真实训平台基地建设已经接近尾声，即将进入教学环节服务省内广大师生。虚拟仿真实训平台是利用虚拟现实技术、网络技术、计算机技术，仿真或虚构某些情境，供学生观察、操作、建构其中的对象，使他们获得类似真实的体验，从而更牢固地掌握知识理论体系或者获得某种技能的资源。
【关键词】虚拟仿真 实训平台 实践应用
1 虚拟仿真技术的现状
随着互联网技术及虚拟仿真技术的飞速发展，虚拟仿真实训平台平台这一教育资源也逐渐受到了教育界人士的青睐。目前国内投入运营的虚拟仿真实训平台平台屈指可数，以西南交通大学龙绪明教授为例，其率领团队开发的《SMT虚拟实践平台》已于2015年初完成，目前被西南交通大学、北京理工学院使用；辽宁省交通高等专科学校的《地铁线路控制虚拟仿真》也在轨道交通工程系的实训课程中使用。这些虚拟教学手段的使用在教学过程中改善了教学效果。
2 虚拟仿真实训平台的特点
2.1 可制定“理、虚、实”一体化的实践教学计划，将虚拟仿真训练有效的应用于实践教学环节中
原有的“理-实”教学模式是利用现有的实验实训教学环境结合理论内容来进行教学，实践教学过程中，受到实验实训环境不完善、实验耗材昂贵、实验实训环境安全隐患等诸多因素制约，影响了实训的效果，不能达到职业教育对实践教学的要求。在融入了虚拟仿真实训平台基地环境之后，很大程度上解决了上述问题，并且可以在任何时间、地点、终端的情况下进行实践训练，构建出“理、虚、实”一体化的实践教学模式，切实提升学生的实践动手能力。
2.2 可设计小概率事件训练方案，在虚拟环境中反复训练学生解决实际生产操作中所出现的故障、问题，避免学生在真实生产中误操作导致安全事故
电气设备、机械设备对操作者的熟练程度要求比较高，在不熟悉设备的情况下往往会面临高电压、高温度的危险，误操作会导致操作者的受伤或生产企业的损失。虚拟仿真实训平台应用于实践教学，将让学生在面对真实设备前，实现对设备的原理、设备的外观、操作方法、注意事项、小概率事件及维修保养等各个生产环节的熟练掌握， 最大程度为学生提供安全保障。
3 虚拟仿真实训平台应用研究的必要性
2016年底，辽宁省教育厅将对开发的七个虚拟仿真实训平台基地进行验收，虚拟仿真实训平台基地即将投入运营，如何充分利用虚拟仿真实训平台平台，发挥其在实践教学中的作用，真正实现“理、虚、实教学一体化”的问题已迫在眉睫。
通过本文的探讨，为虚拟仿真实训平台基地的开发注入新的思路，并为虚拟仿真实训平台基地的合理使用提供理论依据；丰富虚拟仿真实训平台基地平台的应用及推广体系，为虚拟仿真实训平台平台的应用和推广提供更多建设性的可操作方案。
通过对照传统实训基地教学模式，充分发掘虚拟仿真实训平台基地的教学优势，创建以虚拟仿真实训平台为主体的实践教学模式；利用虚拟仿真技术完善传统实践教学环节，构建科学合理的“理、虚、实”一体化实践教学体系。
4 虚拟仿真实训平台应用研究的方法
虚拟仿真实训平台应用的研究服务与实践教学，最终目的是为了实现学生从校门到企业的无缝对接。虚拟仿真实训平台基地在实践教学环节中的应用切实遵循高职学生的层次特点和学习兴趣，最终引导学生充分利用虚拟仿真实训平台基地资源，掌握职业技能。
因此，明确学生的学习特点和学习兴趣是基础。在掌握学生学习特点的基础上，归纳传统的生产实训和虚拟仿真实训平台各自的特点，并对这两类实训教学手段的优缺点进行比较和总结；研究目前已投入教学的虚拟仿真实训平台的使用情况，扬长避短；选用一部分学生提前试用虚拟仿真实训平台，总结其使用感受，并反馈到虚拟实训在今后的应用中。
具体研究方法如图1所示。
5 虚拟仿真实训平台在实践教学中应用的优势和不足
根据已投入实践教学的虚拟仿真实训平台的应用情况来看，虚拟仿真实训平台具备以下的优势：
5.1 创建沉浸式的仿真生产体验，极大提升学生的学习兴趣，养成自主学习的习惯
兴趣是学习动力的根本，虚拟仿真实训平台平台可以采用第一视角模式，以游戏环节带入，操作细节真实清晰，学生可24小时全天候登陆系统进行学习，自主沉浸在虚拟仿真的生产环境中，体验生产、安装、维修过程，切实的提升了学习效率和效果。
5.2 利用虚拟仿真生产环境，规范操作流程，养成良好的标准化生产习惯
通过虚拟仿真实训平台的应用，学生可以在网络平台上学习规范的任务流程、生产工艺及设备操作方法，避免了不同教师差别教学的情况，引领学生养成标准化操作的良好习惯。
5.3 建立校企联合培养的纽带，形成企业需求和学生成长相互反馈的机制，为今后校企合作模式开辟新道路
虚拟仿真实训平台基地中岗位的设定完全遵循企业实际用工要求，学生通过角色的体验可以明确学习方向；学生在虚拟仿真实训平台平台中关于设备操作和维护的成绩也可以转换为企业认可的证书，提升就业竞争力。
但在具体的应用过程中也体现出一些问题，具体问题如下：
（1）推广速度、覆盖院校范围不尽如意；
（2）部分学校计算机设备老旧、网络资源匮乏，虚拟平台运行速度较慢；
（3）虚拟仿真实训平台平台使用频率较低，平台资源没有得到充分利用。
综上，虚拟仿真实训平台在实践教学中的优势非常明显，虚拟教学环境的应用更适应时展的潮流，更能满足现代学生学习的需要。目前虚拟仿真实训平台平台在实践教学中的应用还处在起步阶段，我们还需要进一步深入研究、探索出一条充分发挥其作用的路来。
作者简介
冯珊珊（1981-），女，现为辽宁建筑职业学院讲师。主要研究方向为应用电子、信息化教学。
