化工仿真技术精选(九篇)

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第1篇：化工仿真技术范文

化工仿真系统教学的优点

（1）仿真实验投资少，维护方便.化工实验装置一般价格较高，并且占地大，对于学生较多的班级很难做到人均一台装置，而仿真实验由于由每个学生利用仿真实验软件在计算机上运行，这就解决了学生多而实验装置少的问题，即仿真培训能让人人都有动手机会.（2）实验操作简便，工艺流程形象逼真.化工实验课程对实验装置的结构、实验原理的讲解都是在课堂上进行的,既不够形象、直观，又呆板；而仿真实验的计算技术、图形和图像技术,可以方便、迅速而形象地再现出教学实验装置、实验过程和结果.这种既具体形象又生动逼真的教学，使学生产生如亲临实验现场一般的体验.学起来不抽象，实物感强，并且直观.（3）数据处理、计算、结果分析自动化.化工原理实验的数据处理大多数是一个繁琐的过程，采用仿真实验,记录实验数据后,数据处理部分,计算机可将结果自动列表,并将数据在坐标图上自动描点,然后准确的回归并画出连续、平滑的曲线,大大减少了数据处理所用的时间.（4）仿真实验软件极具扩展性.由于仿真实验采用模块化开发技术，这样不仅便于软件的扩展，而且可以增加新的实验装置，教师可根据需要自行增加内容.

如何进行化工仿真教学

第2篇：化工仿真技术范文

一、屋面防水施工准备

1、组织管理及施工人员准备

一是要成立项目部。建立以项目经理为核心的施工管理体系，完善各个管理机构的设置。二是组织入场施工人员。根据施工规模组织相应数量的施工人员，入场前先要对施工人员进行安全、技术、文明施工、注意事项等内容的培训教育，考试合格并由本人签字后才可进入现场施工。对于特殊工种应实施上岗证制度，没有上岗证的不允许进入施工现场。

2、技术准备

一是组织技术人员认真审阅施工图纸。对不明确的地方应与建设方进行沟通，根据图纸制定施工技术规范。二是编制施工预算。以图纸、工程量、劳动定额为依据，制定所需人员、工种、施工材料等计划，在此基础上编制施工预算。三是制定施工方案。以工程设计为依据，结合工程施工特点，对工程的每个细节进行分析并落实施工方法，以此制定并完善施工方案，为安全、优质、如期完成施工任务奠定技术基础。

3、物资准备

一是建筑材料。按照工程的规模和施工进度安排，分成不同的阶段，制定所需的建筑施工材料数量计划，并提出质量和材料进场期限的要求。二是施工机械。根据实际需要制定施工机械使用计划，保证机具设备满足施工要求。

4、施工现场准备

一是临时设施。按照现场平面布置图的要求，在确定临时设施的位置、技术要求等基础上，搭设所需的临时设施，便于施工作业的顺利开展。二是其它准备。具备充足的消防设施和消防材料，设置安全通道，悬挂安全提示、及其他宣传警示标语。

二、屋面防水施工技术的实施

1、涂刷处理剂

先将基面清理干净，然后在基面上涂刷处理剂。涂刷时要从一侧开始，逐渐扩大范围，保证涂刷均匀，厚度一致，避免遗漏。涂刷完成后要放置一段时间，使其自然晾干，达到不粘手的程度即可。

2、标出控制线

处理剂涂刷完成后，采用弹线或划线的方式，将控制线准确标出。要根据屋面的面积和防水卷材的规格确定控制线的间距。控制线要确保横平竖直，不得存在大的误差，防止铺设卷材时出现歪斜，为防水卷材的铺设做好充分准备。

3、细部的处理

用水泥砂浆将屋面与墙的直角处理成弧形，然后用聚氨酯涂刷，将玻璃纤维布粘上后再涂刷一层聚氨酯，要做到玻璃纤维布与基面紧密粘贴，不留空隙。阴阳角和排水管口也要进行适当处理，用砂浆将阴阳角处理成弧形，然后刷聚氨酯、粘玻璃纤维布、再刷聚氨酯，管口与基面要抹平并留出凹槽，将管道上的锈迹打磨掉，并将附加层设置在管口四周50厘米处，确保防水效果良好。

4、铺贴防水卷材

铺设防水卷材时应按照规定的顺序进行，要掌握从高到低、从远到近的铺设方法，按要求做好防皱、排气、压实等工作，做到铺设的防水卷材平整、熨帖、无过多过大的气泡，保证铺贴质量。防水卷材有拉铺和滚铺两种铺贴方法，应根据现场实际进行选择。铺贴中要注意将防水卷材的边缘与划好的控制线对齐，避免出现过大的偏差。拉铺的具體操作方式为，先将卷材全部展开，将隔离贴纸撕去。采用先铺半面，再铺另半面的方法。要注意在铺贴时要轻拉、轻扯，不可用力过猛，防止将防水卷材弄破。如不小心弄破了卷材，应立即停止，将破口处理好后再继续进行。铺贴结束后用专用压磙从中断向两侧均匀磙压，将卷材下面的空气挤出，使卷材与基面粘贴紧实。滚铺的具体操作方式为，揭隔离纸与铺贴同步进行。即将防水卷材放到需铺贴的位置，然后采取边滚动卷材，边揭除隔离纸，边粘贴的方法。铺贴时要耐心细致，滚动防水卷材时要缓慢均匀，注意将卷材拉紧，将幅面抻平，铺好一部分后即应及时用压磙由中间向边缘磙压排出空气，使卷材与基面紧密贴合。

5、接合部位的处理

两幅卷材接合、收头、管道等处的接缝，要涂刷密封胶水，胶水涂刷的宽度应在8厘米左右，确保接缝处严密。具体方法为，在大面积的防水卷材铺贴完毕后，应对收头、接缝部位进行处理，防止收头部位出现漏水。在铺贴到边缘时，要将卷材末端的收头部分伸进凹槽里，并用金属压条钉实，然后再刷一层封边胶水，使其完全密封。对于两幅防水卷材之间的接合处，重叠的宽度应在6-8厘米左右，宽度太大容易导致平整度差，太窄可能会影响密封效果。对于大面积的屋面防水施工来说，因防水卷材幅面有限，铺贴时要分面分段进行，因此会造成接合处比较多，应保证每个接合处都要进行良好处理，用密封胶水做好密封。

6、卷材铺贴后的处理

第3篇：化工仿真技术范文

【关键词】交通疏解 车公庙枢纽 倒边 北移 优化

中图分类号： U412.38 文献标识码： A 文章编号：

深圳地铁二期交通疏解工程为地铁主体施工创造了良好的开工条件，是地铁建设过程中必不可少的一个重要环节，在地铁工程前期工作中占有极其重要的地位。同样，交通疏解对地铁三期工程的重要性不言而喻。

1. 工程概况

深圳地铁11号线车公庙枢纽站位于深南大道与香蜜湖立交桥西南象限，为既有地铁1号线与7、9、11号线综合换乘站，占地面积约4.73万㎡，主要包括11号线车公庙站、7&9号线车公庙站、换乘大厅、物业开发及既有1号线车站外扩站厅等单位工程（如下图）。

图1车公庙枢纽工程位置

2. 交通疏解工程初步设计

2.1现状交通运行状况

车公庙枢纽区域路网包括广深高速（高速公路），快速路有滨河大道、香蜜湖路（双向8车道），主干路有深南大道（双向10车道）、侨香路、莲花路、红荔路、新洲路，支路有泰然九路、泰然四路、泰然六路等。区域现状交通运行状况如下：

（1）现状主要道路通行能力已接近饱和，承担轨道建设疏解通行能力有限；

（2）影响范围内已基本形成道路网，大的通道实施可能性不大；

（3）常规交通管理措施已基本用尽；

（4）深圳市近年来机动车保有量以每年约20万辆增长量持续快速增长，也将对现状道路产生一定的交通压力。

2.2枢纽建设对交通的影响

由于车公庙地处闹市区，地铁车站规模大，四条线将有大量的换乘客流，对车站通道、扶梯等人流集散空间要求较高，届时施工难度较大。枢纽建设对交通的主要影响表现在：受施工围挡影响，将拆除深南—香蜜立交的两个匝道，使该立交丧失北到东，西到南两个转向功能；占用深南路南侧主辅道，导致深南大道车道减少，通行能力降低；占用深南路南北两侧公交停靠站，导致公交停靠难问题；拆除香蜜湖路辅桥，降低了香蜜湖路的通行能力；对泰然、天安片区交通造成影响。

图2枢纽建设对交通影响图

2.3初步设计方案

2.3.1设计原则

（1）区域网络疏解与工点交通疏解相协调；

（2）保证施工期间主要道路通行条件（深南大道双向10车道、香蜜湖路双向6车道）；

（3）保障公交出行通畅；

（4）适当增加道路供给，缓解供需矛盾；

（5）交通疏解与施工围挡、管线迁改工程相结合；

（6）疏解方案经济、可行，可实施性强；

（7）按使用时间，合理确定道路建设标准。

2.3.2主要工程措施

2.3.2.1区域疏解措施

1、深南-香蜜立交北东：

（1）利用现状区域道路疏解，利用北环快速、侨香路、滨河大道等分流；

（2）新增疏解流线；

①香蜜-红荔立交桥下新建信控平交口；

②东延花卉路，农园路-花卉路口新建灯控。

（3）改善疏解道路通行条件新洲-红荔交叉口新增拓宽段。

2、深南-香蜜立交西南：

通过侨城东路、白石路、侨香路、滨河大道分流。

2.3.2.2泰然片区交通疏解措施

1、新增片区公交始发场站，优化改善片区居民公交出行条件，鼓励公交出行。

2、拓宽泰然四路（香蜜湖路桥洞段），改善泰然、天安片区交通联系状况；

3、拓宽泰然一路、新建掉头匝道，改善出入口口拥堵状况；

4、优化小区交通管理措施，部分路口设置灯控。

2.3.2.3工点疏解措施

1、减少枢纽施工对农科片区的交通影响，保证现状深南大道转向功能——深南-农园路口改为右进右出；打开深南农园路口，新建灯控；

2、优化施工工法，进行倒边施工保证深南大道双向10车道通行条件，香蜜湖路双向6车道通行条件。主体施工及管线迁改分阶段疏解共分13期。

2.3.3工点交通疏解设计

根据以上原则，初步设计方案确定为管线迁改、主体结构施工期间，通过倒边、新建路面等措施保证深南大道双向10车道通行条件，保证香蜜湖路双向6车道通行条件。将工点交通疏解分为13个阶段（合计53个月），其中前期工程为第1～4阶段，工期3个月，2012年7月开工；主体结构施工：第5～9阶段，工期共46个月，2012年10月开工；10～13阶段恢复阶段结合香蜜湖路改造工程同期实施。具体如下：

第一阶段：深南-农园交叉口改造、管线迁改，工期1个月。 通过将北侧两个车道南移，深南大道保证双向10车道。

第二阶段：管线迁改，工期半个月。 通过将南侧两个车道北移，深南大道保证双向10车道。

第三阶段：管线迁改施工，工期半个月。 通过将南侧两个车道北移，深南大道保证双向10车道。

第四阶段：管线迁改施工、香蜜湖路西侧辅桥拆除，工期1个月。香蜜湖路西侧辅桥分段拆除，采取在绿化带立钢管柱、架设门式梁等措施，对深南大道交通基本无影响。深南大道保证双向10车道。

第五阶段：主体结构一期A，工期2个月。围挡范围：深南大道中央绿化带及北侧部分主车道；深南-香蜜立交西南象限匝道及绿地；香蜜湖路西侧车道及两侧绿地。通过占用北侧主辅分隔带增加车道，保证深南大道双向10车道；香蜜湖路剩余路面可保证双向6车道。

第六阶段：主体结构一期B，工期9个月。主要围挡深南大道中央绿化带、南侧主车道、深南-香蜜立交西南象限匝道及绿地。通过将深南大道南侧2个车道北移，保证双向10车道。香蜜湖路围挡不变，保证双向6车道。

第七阶段：主体结构二期，工期20个月。 主要围挡深南大道南侧主车道、深南-香蜜立交西南象限匝道及绿地，以及北侧绿地。通过将深南大道南侧3车道北移，保证双向10车道。香蜜湖路围挡不变，保证双向6车道。

第八阶段：主体结构三期，工期4个月。主要围挡深南大道中央绿化带及南侧主道、深南-香蜜立交西南象限匝道及绿地，以及北侧绿地。通过将深南大道南侧2个车道北移，保证双向10车道。香蜜湖路围挡不变，保证双向6车道。

第九阶段：主体结构四期，工期11个月。主要围挡深南大道中央绿化带及北侧主道、深南-香蜜立交西南象限匝道及绿地，以及北侧绿地。通过将深南大道北侧2个车道南移，保证双向10车道。香蜜湖路围挡不变，保证双向6车道。

第十～十三阶段，道路恢复阶段。

3. 交通疏解方案优化

第4篇：化工仿真技术范文

关键词 虚拟现实 仿真 培训系统

一、虚拟现实仿真平台概述

虚拟现实仿真系统最为重要的是保证各子系统之间能够自由地进行数据交换以实现平台协作。系统的组成包括数据库平台、仿真平台、虚拟现实平台以及虚拟现实场景维护平台。仿真平台以实际工业生产过程的工艺机理为原型，可以完成化工生产过程的仿真任务。仿真过程中从数据库平台获取基础数据并将仿真产生的动态数据写入数据库。虚拟现实平台需要从数据库平台获取生产数据以实现对生产仿真过程的呈现，同时也可以在该平台中对数据库的基础数据进行维护。场景维护平台则负责虚拟现实场景的维护工作。虚拟现实平台可以通过数据库向仿真平台生产控制指令，仿真平台则通过数据库将生产过程的状态信息反馈虚拟现实平台。

（1）虚拟现实仿真技术特点。虚拟现实仿真系统是能在虚拟场景中漫游，并能对场景中对象做交互操作。该仿真系统的构成有：1）场景的三维模拟。对实际场景和环境采用虚拟现实仿真技术。用软件绘制图形模块，再转换成编程语言支持的形式。三维图形的好处在于视觉上能带给人身临其境的感觉，不同于普通的平面图形呆板的特点，利用三维虚拟和仿真技术相结合，不仅可以对现场环境进行再现，还可以通过搭建数学模型，通过连接仿真平台和虚拟现实平台，形成一套交互式的仿真系统。2）成员仿真。应急预案演练过程中，有各种职能的“角色”参与其中。一是总指挥：判断事故状态，调度各种资源，指挥职能部门。二是现场指挥：根据现场状态，调度本部门人员和资源。例如，车间、消防队、环保监测等，指挥操作人员。三是操作员：按照职能要求和指令，进行具体操作，如现场巡视、堵漏、关阀、消防队员浇水降温、灭火等。3）内容仿真。对场景内可支配物体、活动规律等的仿真。一是工艺模型：描述工艺过程变化，参数调节对过程的影响，控制系统动作等。二是工具和资源的模型：如水枪、消防炮、设备等。三是三维互动模型：仪器、仪表、阀门、开关等。

（2）虚拟现实平台。虚拟现实平台由主体程序和三维场景两部分组成。首先三维软件对装置主体及周边环境进行模拟，然后将其装换成编程语言后导入到仿真主体程序中去，和主体程序实现交互。同时利用VB的图形化界面设计功能和数据库读写控制功能，对数据进行编辑和访问，这样，用户在使用系统时，既可以浏览装置场景又可以修改各类装置的属性并读取生产数据，也可以命令实现与仿真模型的交互。

二、仿真培训系统开发总体设计

（1）动态仿真培训系统开发综述。仿真平台开发化生产过程仿真系统重点工作包括三个部分：第一要建立系统模型，首先确定仿真范围，然后根据工艺设计数据计算各管线和设备物流数据。例如，流量、温度、压力等。然后再用这些数据辨识具体设备模型。最后搭接设备模型，即系统建模。第二要建立仿DCS系统，即完成各种组态工作以及模型与操作界面（包括仿真DCS/现场画面）的变量通讯（数据交换）组态。最后是系统调试，目的是使系统运行稳定且协调。化工装置仿真培训系统的开发包括DCS功能开发、模型开发和现场站功能开发等。1）DCS功能开发。DCS功能开发包括以下几个方面：第一是图形显示系统，包括总貌图、流程画面、组显示图、历史趋势图、报警画面、软开关图、状态显示等开发。第二是DCS功能开发，包括DCS键盘功能、DCS使用功能等。第三是报警和连锁系统开发。2）现场站功能开发。现场站功能开发有现场站图形显示系统，包括总貌图、流程画面和现场站阀，上泵，开关，搅拌器等可操作设备功能的开发。3）模型开发。模型开发采用GPRES软件平台，其建模过程是模块化的，具体来说就是：模型由参数固定的模块搭接而成。每一个模块都包含输入、输出和系数三种参数，都实现一种算法功能。算法是特定的数学模型，用来模拟相应的化工设备或单元操作。

（2）模拟范围及条件。1）资料准备。开发中涉及的资料包括：工艺原则流程图（PFD图）、工艺自控仪表流程图（P&ID图）、物料/热量平衡数据表、工艺原理说明、操作规程、事故仿真技术、评分标准、设备资料、仪表资料等。2）初始条件。仿真模拟的初始条件为：每个模型将提供两个初始条件：稳态和冷态。稳态条件是用来培训学员的正常操作或用来进行故障处理和停车训练，它代表装置平稳运行时的状态，以PFD图和物料平衡数据为基础，进行开发模拟。冷态条件也称作开车态，用来培训学员进行装置开车，代表装置停车时的状态，某些基础开车步骤如管线吹扫，仪表阀调准等假设已经完成，装置已具备投料条件。3）装置故障模拟。仿真平台可以提供的故障类型：影响范围广的全装置故障、局部关键设备故障、局部转动设备故障、变送器漂移、静止设备故障、装置特有故障。

三、虚拟现实仿真系统架构

（1）系统功能。把VR技术与仿真技术有机地结合起来，就构成了加氢裂化装置虚拟现实仿真系统。它应具备以下功能：1）虚拟现实仿真培训系统能够模拟装置现场的场景，实现各个设备的建模和虚拟场景的三维建模，并且体现出材质和变化，附加贴图，使用户能够在与现实非常相似的三维虚拟环境中自由交互、随意漫游，并且随时接收到场景反馈回来的信息，信息内容包括使用者在当前所处的场景位置和视野方向，装置的场景中实物的概况和使用者在操作过程中的注意事项、提示信息等。2）根据用户的需求，系统可以暂停或恢复正在运行的仿真过程，能根据不同用户有差异的操作秩序和参与程度给出智能评价，同时能够记录使用者的操作步骤信息和保存相关的系统数据、资料结果等。3）虚拟现实仿真培训系统会提供良好的人机互动界面，包括场景浏览模式的选择、相关浏览器信息、虚拟场景的描述及反馈信息、曲线面版，可以快捷简易地创建和修改虚拟环境，数据输入手段非常友好，可以进行优化控制参数的操作，亦可存储和公布数据结果。4）通用性、扩展性和维护性的功能强大，可以对多种编译平台、硬件的加入提供支持，可以满足不同装置的差异性需求。

（2）效果评价。虚拟现实仿真培训系统界面友好，设计简洁、有效、界面清晰、易懂，只需简单培训就能很快掌握其操作步骤和方法。培训系统功能齐全，包括冷态开停车、单项操作、事故状态、评分，实现了DCS控制系统的高级控制、连锁控制、紧急停车等功能，同时开发了具有三维真实感的现场环境，实现了3D巡检培训功能，提高了仿真培训系统的真实感。培训系统逼真度高，仿真效果与实际装置运行的现象基本吻合。动态变化趋势与实际装置运行的现象吻合，现场三维环境与生产现场几乎一致。培训系统硬件和网络结构简单，易于维护和扩充，能够扩大同时参加培训的员工人数。

（作者单位为中国石油辽阳机电仪研修中心）

参考文献

[1] 郭艳军.化工仿真系统的研究与开发[J].计算机应用技术，2007（5）.

第5篇：化工仿真技术范文

关键词：虚拟仿真技术；电气工程类专业；应用

0引言

在电气工程类专业中运用虚拟仿真技术，不仅可以让学生全面详细了解电力工程的运行以及相关的专业知识，同时还能保证师生的安全[1]。笔者结合自身的工作经验，就虚拟仿真技术在电气工程类专业中的应用谈一谈自己的看法。

1虚拟仿真技术在电气工程类专业中应用的重要意义

1.1实现资源的有效共享

虚拟仿真技术是一项基于互联网基础上的信息技术，在电气工程类专业教学中运用虚拟仿真技术，可以为学生在任何地点和任何时间进行实验提供相应的条件。与此同时，在电气工程类专业教学中运用虚拟仿真技术，还可以开放优秀的实验教学资源，给社区、企业以及兄弟院校等提供教学服务，从而实现资源的有效共享。

1.2实现不可逆以及不可及过程

电气工程类专业的实验教学面临着强电的威胁，很多实验必须要在极端或者高危的环境下才能完成，操作过程也是不可及或者不可逆的，对学生相关技能的训练需要高消耗和高成本，不仅危险而且能够被学生掌握和吸收的知识和技能少之又少。但是如果在电气类专业教学中运用虚拟仿真技术，就可以有效改观这一局面，虚拟仿真技术可以为电气工程类专业教学提供经济、安全、可靠的实验手段，既能消除强电威胁，又能促进学生把握和吸收相关专业知识。譬如，在高电压虚拟仿真实验当中，学生可以近距离观察高压放电的情景，还可以反复观看[2]。

1.3教学环节更加灵活

在电气工程类专业教学中运用虚拟仿真技术，学生可以按照自己的学习能力和学习需求灵活选择实验内容。同时，学生还可以随着学习进度的变化回顾以前的学习内容，或者跨越教学层次进行提升。在这种虚拟化的教学情境之中，学生真正掌握了学习的自，不仅得到更多创新实践和接触专业实验的机会，学习兴趣和学习积极性也得到有效的提升。教学环节更具有灵活性，学生可以充分展现自己的才华。

2虚拟仿真技术在电气工程类专业中应用策略

2.1转变传统教学思想，建立科学的教学目标

电气工程类专业教师还要在此基础上建立科学的教学目标，科学合理的教学目标能够让教学取得事半功倍的效果[3]。由于学生在兴趣爱好、学习进度以及专业方向上等各个方面存在一定的差异，所以在学习过程中就需要不同的学习和实验平台，同时，这些平台之间必须要有较强的联系。尤其当教学资源出现学科交叉的时候，老师要按照系统构建、综合设计、理论应用三个层次构建虚拟实验教学平台，将虚拟仿真技术的优势充分发挥出来。例如，电气工程类专业老师可以从基础课程实验、综合实验和生产练习这三个方面制定实验教学综合培养计划。基础课程实验主要包括专业的课程实验和工程设计基础训练；综合实验主要包括课程设计和工程设计综合训练；生产实习主要有毕业设计和创新设计训练。

2.2构建互通互融教学理念，完善课程教学体系

在电气工程类专业中运用虚拟仿真技术，可以给老师的教学以及学生的学习提供安全的环境和可靠的保障。其课程教学体系可以细分为专业基础课程实验、工程设计基础以及专业课程实验。其中，专业基础课程实验还可以细分为专业基础实验和专业综合实验，专业课程实验可以细分为综合实验和课程设计。老师需要根据教学目的和教学要求设计教学平台的教学资源，在资源当中有效贯穿课程内容。同时，要以培养学生应用能力为目标建立教学层次，利用横向连接的方式将不同平台的教学资源有效结合起来。在注重因材施教、专业培养的同时要保证教学平台之间互通互融，同时还要保证教学层次之间呈现出一个相互补充的状态。在当前的教育形势下，电气工程类专业的老师要敢于打破学科专业的界限，建立一体化的教学理念，在此基础上实现资源的有效共享和创新型人才的培养。

2.3以教学环节为导向，创建合理的实验教学平台

第一，创新与实践训练平台。针对电气工程类专业的教学特色，利用虚拟仿真技术结合“新型传感器”、“工业自动化”、“机器人”、“航空航天”、“智能电网”等专业领域的先进技术建立虚拟化的仿真系统，从而加强学生对有关学科先进成果以及专业知识的理解。第二，专业综合实验教学平台。该实验平台主要包括工程设计综合训练、综合实验、课程设计等集中的教学环节。利用虚拟仿真技术构建专业综合实验教学平台，一切的不可能都会变成可能。虚拟仿真技术可以给学生创建一个近似真实的虚拟环境，从而实现对学生实践技能的训练，也能有效实现生产现场和实验室的无缝对接。第三，基础实验教学平台。创建该平台主要是为了进行基础知识教学，通过仿真技术对一些技术原理以及基础科学进行验证，让学生能够全面掌握基础知识和相关技能。除此之外，虚拟仿真技术能够打破时间和空间的限制，学生可以随时随地开展实验，从而培养学生解决问题的能力和独立思考的能力。

3结论

在电气工程类专业中应用虚拟仿真技术，可以实现资源的有效共享，让教学环节变得更加灵活，同时还能让一些不可能的实验转化为可能实现的实验。电气工程类专业教师要重视虚拟仿真技术，首先要转变传统教学思想，建立科学的教学目标，其次要构建互通互融教学理念，完善课程教学体系，最后要以教学环节为导向，创建合理的实验教学平台，将虚拟仿真技术的价值和功能最大限度发挥出来。

参考文献

[1]黄文力,苗满香.电气工程及其自动化专业课程体系的改革[J].郑州航空工业管理学院学报(社会科学版).2011(04)：32-33.

第6篇：化工仿真技术范文

关键词：机械设计；仿真技术；应用

仿真技术的应用，主要就是对计算机技术下加以实现的，通过多种学科理论作为基础，在计算机的软件工具支持下，发挥着重要作用。在早期的计算机仿真技术的应用，是随机数通过实验求解随机问题方法的应用，在近些年的科学技术迅速发展下，和工业领域的发展有着紧密的结合，这样就对工业发展起到了很大促进作用。通过从理论上对仿真技术的应用研究，就能为实际机械设计制造发展提供理论支持。

1机械设计制造中仿真技术的应用重要性和应用流程

1.1机械设计制造中仿真技术的应用重要性分析

机械设计制造产业在我国的经济发展中起着重要促进作用，从上世纪七十年代以来，在全球化的竞争发展方面愈来愈激烈，产品消费结构也在向着个性化以及多元化的方向发展。仿真技术的出现，对机械设计制造产业就有着很大推动，而在收到经济水平的因素影响，在实际操作系统的应用上费用相对比较高。仿真技术的应用，在设计人员将计算机技术作为载体下，通过运用相应的软件以及构建数据模型等，这样就能对参数详细准确的分析，在机械设计制造当中应用，就能有效提高设计的效率[1]。机械设计制造中仿真技术的应用，只需要设计人员结合不用方案在仿真软件当中进行构建虚拟机，从而就能有效完成不同假设性虚拟实验，对最优化的方案进行选择。仿真技术的应用对计算的精度可有效保证，对研发的质量也能有效提高，节约了大量的研发资金，这对机械设计制造行业的可持续发展就有着积极促进作用。

1.2机械设计制造中仿真技术的应用流程分析

机械设计制造领域的发展，需要从多方面加强重视，在机械设计制造过程中仿真技术的应用，主要是在电脑数学模型以及仿真模式的建立基础上应用的。仿真技术的应用涉及到图形学以及几何造型学等，在对系统实质抽象数学模型的处理过程中，要按照相应的程序进行实施。首先就是对模型进行建立，仿真技术应用中先要能抽象出能达到仿真目的的可靠系统，然后加上边界以及约束条件[2]。接着就要对相应学科知识的应用，把这一系统在数学表达的方式下进行阐述。主要的内容就是数学模型，模型的构建过程中，就要结合时间关系进行划分。在模型的构建类型上有动静两种模型类型，在动态模型方面又分为连续时间以及离散时间和混合时间几种。机械设计制造过程中的仿真技术应用流程中，在模型的变换层面就比较关键。这一环节主要是将抽象的数学表达进行转换成计算机处理形式。然后通过适当的算法以及计算机语言，就能对仿真模型进行分析，这就需要对计算机研发新的系统，或者是通过仿真软件加以应用，都能够达到模型变换的目的[3]。接着就是模型的实验环节。也就是把创建仿真模型输入到计算机当中，通过仿真模型的运行就能获得仿真结果。在进行仿真实验中是通过先期设计实验方案进行运行的，这样就比较的简单。对于仿真实验的结果的衡量标准问题，就要先对仿真实验的结果进行辨析，对其结果的可靠性进行检验可通过反正过程反向验证法以及置信通道方法加以应用。通过这一系列的程序实施，就能有助于仿真技术的积极作用发挥。

2机械设计制造中仿真技术的应用特征及实际应用

2.1仿真技术应用的特征体现分析

第一，应用范围大特征。仿真技术在机械设计制造当中的应用，有着鲜明的特征体现，从产品设计到制造和测试维护的整个过程中，仿真技术都能贯穿始终。在机械产品的概念设计以及详细设计和加工制造等环节，仿真技术都能发挥积极的作用。在仿真技术的实际应用中，在范围上得到了迅速扩大化，仿真对象和目的上从研究制造对象动力学以及运动学特性，已经向着研究制造系统设计运行方向发展，在库存管理以及产品开发过程组织等层面都有着涉及。第二，集成化特征。机械设计制造过程中的仿真技术应用，在集成化的特征层面表现的比较突出，也就是对仿真技术的综合性应用，从而就能有效形成可运行的产品开发以及制造环境。在仿真的类型上是多样化的，有着面向产品以及制造工艺和生产管理等部分的仿真[4]。这些部分对仿真技术的应用都得到了综合性体现。第三，分布性特征。仿真技术的应用在和网络技术的结合下，对仿真的分布性特征上就比较显著。这是通过制造分布所决定，其中就有着敏捷制造以及虚拟网络的支持实现的。仿真技术的应用和传感器以及图形技术的结合应用特征也比较突出，这就对仿真技术的交互性得到了加强。

2.2机械设计制造中仿真技术应用

仿真技术在机械设计制造中多个环节都能进行应用，其中在复杂的数值计算分析中的应用作用比较突出。仿真技术应用对机械设计制造中的大量复杂化数据分析计算能力比较强，能将数据分析简单化以及层次性的实现，这样就大大的提高了工作效率，对低水平重复劳动的问题也能避免。机械产品的研发设计中，运用仿真技术就能在计算分析上准确快速的实现，直到满足实际的要求标准，对机械产品材料的浪费以及耗时的问题也得到了解决。机械产品的动力学模型的分析下，对机械产品的结构强度等都能得到有效保障，对机械设备的刚度应变以及动态特性的参数分析能力也比较强。仿真技术在机械结构的设计中应用，也能优化设计的质量。机械产品是通过大量结构组装的工艺动作。对新机械产品的研发过程中，结构的正确设定，和结构间的运动得当与否等，都和产品的实际应用效果有着直接的应用。这就需要在仿真技术的应用下，通过三维机械设计软件的应用进行仿真设计，从而有效的检查机械结构设计的质量。将仿真技术在机械设计制造当中的齿轮设计中加以应用，能有效提高齿轮设计的质量。机械装备当中的齿轮是比较关键的零件，对其设计的精度有着高要求，实际设计过程中就要充分注重对仿真技术的应用。具体应用中对visuallisp语言的应用，就能在齿轮端面实施模型的构建以及仿真，能从多个角度实施评估[5]。仿真技术的运用下能对圆弧针齿轮星传动研究分析，以及对影响正交齿轮齿轮传动接触点的参数实施研究，这样就大大的提高了对齿轮设计的精确度。

3结束语

综上所述，机械设计制造产业的发展过程中，随着新技术的广泛应用，对整体的机械设计制造产业的发展也有着促进作用。仿真技术和机械设计制造的结合，为我国的机械制造产业带来了生机，为促进机械制造产业的可持续发展以及科学性发展打下了基础，希望此次研究有助于实际机械设计制造产业的发展。

作者:杨磊 单位:郑州飞机装备有限责任公司

参考文献:

[1]潘庭海，张石磊.机械设计制造及其自动化专业课程实践性分析[J].电子制作，2014（02）.

[2]贾志欣，楼应侯，张学昌，等.机械设计制造及其自动化专业网络化平台建设[J].实验科学与技术，2013（04）.

[3]张宝坤，王淑霞，王艳.机械设计制造及其自动化的发展方向[J].化工装备技术，2014（04）.

第7篇：化工仿真技术范文

关键词： 橡胶弹性元件； 仿真技术； 可靠性技术

中图分类号： U260.358；TB115文献标志码： B

引言

橡胶元件因其良好的弹性和优良的抗疲劳特性，被广泛应用于轨道交通减振领域，为高速铁路的平稳运行起到关键作用.[1]在轨道交通转向架系统上装配大量精致的橡胶减振元件（见图1），用以满足舒服性、安全性以及更高性能的需要.这些精致的橡胶减振元件的关键技术主要表现为：（1）整体性能，特别是刚度匹配性能的方案配置；（2）基于提升疲劳寿命的结构优化；（3）产品的可靠性性技术；（4）为实现产品性能所需要的产品成型技术和产品检测技术.

橡胶元件大量应用于转向架系统，站在应用功能和分布位置的角度，橡胶元件的主要分布位置包括一系悬挂、二系悬挂、牵引拉杆悬挂以及牵引拉杆系统等（见图1）.一系悬挂系统配置的弹性元件包括转臂节点、轴箱拉杆、锥形橡胶弹簧、V形橡胶弹簧和橡胶减振垫和垂向止挡等；二系悬挂配置的弹性元件主要包括空气弹簧、橡胶旁承和横向止挡等；牵引拉杆系统上配置的弹性元件主要包括牵引拉杆总成、中心销节点及牵引橡胶垫等.

1橡胶元件研发领域中的仿真技术

1.1橡胶元件硫化成型仿真技术

橡胶元件在硫化过程中，往往容易出现粘合不牢、鼓泡、硫痕以及缺胶等不正常的硫化缺陷，而且有些硫化缺陷需要在硫化完成后通过破坏性试验才能发现.通常解决这类硫化问题需要经过多次的试模和破坏性试验，费时、费工且具有大的被动性和隐蔽性；橡胶硫化仿真方法通过建模的方式，从理论上再现橡胶元件整体的硫化全过程，从而对产品特定的硫化模具以及硫化工艺条件下形成的胶料填充状态、硫化成熟度和收缩变形等硫化现象进行判断，从而设计出适合产品硫化所需的硫化模具和硫化工艺（见图2）.目前，橡胶硫化课题的研究逐步从试验课题向仿真计算课题的方向发展.[2]

图 1橡胶减振元件在转向架系统上的配置和应用

图 2橡胶元件硫化仿真技术

1.2橡胶元件产品设计仿真技术

根据承载特性，通常将典型的橡胶结构划分为堆类结构、关节结构、剪切结构和止挡结构等4大类.通过最近10年的持续技术探讨，尤其从2008年开始，在橡胶有限元技术方面，国内公司与国外橡胶领域的先进单位逐步进行系统性、基础性的技术合作，分析结果与试验间的吻合程度逐步提高（见图3），并进一步促进产品开发的首发命中率.[3]轨道交通、风电减振和轮船领域等对工作环境的舒适性和可靠性提出越来越高的要求，结构设计和分析层级也相应地获得延伸.在产品设计阶段可能需要同时涉及4个分析领域（见图4）：（1）以强度评估为目的的线性应力、非线性刚度分析及仿真计算；（2）以确保产品稳定性及可靠性为目的的极限失稳设计和模拟；（3）以实现最优结构为目标的优化设计技术；（4）以确保产品使用寿命为目标的疲劳设计及疲劳预估分析.正是这些仿真技术的工程化应用，大力促进橡胶元件设计技术的丰富和发展.

图 3典型橡胶元件的仿真分析成果

图 4产品设计需要涉及的4个仿真领域

2橡胶减振元件可靠性体系中的仿真技术在橡胶弹性元件开发过程中，需要进行可靠性分析和验证.设计可靠性技术包括以功能性失效为特征的测试及分析可靠性技术和以破坏性失效为特征的测试及分析可靠性技术.[4]

2.1仿真及测试可靠性技术

以功能性失效为特征的测试及可靠性分析技术主要包括：（1）以评估松弛及蠕变特性的产品蠕变特性试验和分析技术；（2）以评估产品在使用过程中刚度变化程度为特征的刚度稳定性试验和分析技术；（3）以评估产品在极限载荷作用下偶然出现的失稳等非正常失效特征的承载稳定性试验和分析模拟技术.以功能性失效为特征的设计可靠性技术见图5.

图 5以功能性失效为特征的设计可靠性技术

在研发过程中，还必须对橡胶弹性元件产品以破坏性失效为特性的失效形式进行评估和分析.对于减振元件，目前，以破坏性为特征的可靠性试验和分析主要包括：（1）以评估产品在疲劳载荷作用下的疲劳失效问题及分析技术；（2）以评估产品在极限载荷作用下的极限失效试验和分析技术；（3）以评估橡胶与金属骨架间的黏结失效试验和分析技术.通过这些分析和试验，确保产品的可靠性得到有效保证.以破坏性失效为特征的设计可靠性技术见图6.

2.2测试及仿真可靠性技术向变温和系统层级发展经过20余年的技术积累，橡胶弹性元件产品的技术可靠性已经在3个方面实现跨越：（1）刚度性能分析与测试方面，刚度分析与测试已从单向静态刚度、单向动态刚度，跨越实现到6自由度多向刚度性能分析与测试，甚至具备高频测试能力.（2）在疲劳分析与测试方面，从单载荷疲劳分析与测试发展到6自由度疲劳分析与测试，并已扩展到系统级疲劳试验能力.（3）在测试环境方面，试验环境由常温、室内环境发展到根据产品实际情况自动调节实验温度，并伴有烟雾等更逼真的测试环境.基于变温及系统层级的设计及分析可靠性见图7.

图 6以破坏性失效为特征的设计可靠性技术

图 7基于变温及系统层级的设计及分析可靠性

3橡胶元件未来发展趋势

3.1橡胶元件向长寿命、舒适性方向发展

随着人们生活水平的不断提高，轨道交通特别是客运专线，为满足乘坐的舒适性要求，装置大量的橡胶减振元件.其结构仿真优化设计在确保可靠性的基础上，将主要方向的刚度均设计得尽可能低，这已成为橡胶元件设计的一大发展方向.相应地，站在舒适性的角度，橡胶产品向低自振频率方向发展，将成为今后橡胶元件发展的趋势之一，见图8.随着橡胶硫化成型工艺、橡胶配方技术及结构设计技术的不断进步，橡胶产品所具备的使用寿命越来越长.轨道车辆上的主要橡胶元件，其使用寿命已能达到10 a；轨道线路上的橡胶产品，其使用寿命可望实现30 a及以上的目标；桥梁橡胶支座上的橡胶元件，其设计寿命更是高达50～70 a.因此，橡胶产品的长寿命设计将是橡胶产品设计领域的一大趋势和追求目标.

图 8橡胶元件向长寿命、低频方向发展

3.2橡胶减振元件向轻量化、精细化方向发展

随着新材料技术的不断发展，橡胶元件向轻量化方向发展已成为可能.技术上一直在研发密度远低于钢材的金属材料用于代替钢材；同时，新型高强度塑料也已开始使用，更高强度、更低密度的新型材料也在研制过程中.随着材料技术的进一步发展，高强度、低密度的新型材料一旦获得突破，通过选用新型骨架材料的橡胶减振元件，在轻量化方面必将有更多的突破和发展.弹性元件的轻量化见图9.图 9弹性元件的轻量化

另外，精细化设计也将成为未来橡胶减振元件研发技术的一大趋势.橡胶减振元件的精细化，主要指设计、加工控制得更加精细以及整体结构设计得更加精细化.随着结构优化技术的发展成熟，在产品设计上以拓扑技术和形状优化技术为核心的结构优化技术，可以安全地优化低应力区域的材料，从而达到轻量化、精细化的目的.

3.3橡胶减振元件向功能化、智能化方向发展

从结构角度讲，橡胶减振元件的功能化、智能化，指在一些非常重要的特殊的橡胶减振元件上，内置能自动监控橡胶元件在承载过程中的计算机芯片，通过计算机芯片自动处理载荷信息，从而提高产品的减、隔振性能.因此，研制高功能化、智能化的橡胶减振元件，是发展橡胶元件优良减、隔振技术的一大技术方向.这些新型功能的实现，同样需要利用更为成熟的仿真技术.

4结论

（1）弹性元件仿真技术主要包含产品硫化成型仿真技术、产品设计仿真技术和产品材料数据库技术等.

（2）设计可靠性仿真技术主要包含功能性和破坏性仿真技术，变温和系统层级仿真技术2大部分.

（3）橡胶减振元件将向实现舒适性、轻量化和功能化方向发展，而这些功能的实现，需要利用更为成熟的仿真技术.

参考文献：

[1]卜继玲， 黄友剑. 轨道车辆橡胶弹性元件设计计算方法[M]. 北京： 中国铁道出版社， 2010： 42105.

[2]黄友剑， 张亚新. 基于橡胶硫化预测的橡胶材料数据库[R]. 株洲： 株洲时代新材料科技股份有限公司， 2008： 32102.

第8篇：化工仿真技术范文

【关键词】节能降耗 仿真技术

中图分类号：G6 文献标识码：A 文章编号：1003-8809（2010）12-0123-01

传统的技校实习模式，要求学校提供充足的资金来保障实习工位和材料消耗，但实习消耗过大，一直是困扰学校实习教学的因素之一，为此，许多技校想出了多种办法来降低实习消耗，比如高消耗性实习课题不开或尽量少开、或者减少学生实习时间和实习工位，或者在材料的重复利用上做文章，或者尽可能把学生实习内容与某个企业生产结合在一起，这些方法都益弊相兼。近年来，随着仿真技术的日益提高和计算机在技校教学的普及，把仿真技术引入技校实习教学，不但可以进一步提高和完善实习教学，而且做为节能降耗的另一种新手段已成为可能。

一、仿真技术应用于技校实习教学的可行性

仿真，即逼真模仿研究对象。仿真可以分为物理仿真和计算机仿真两大类。物理仿真的优点是直接、形象、易信，但模型受限、易破坏、难以重用。而计算机仿真是将研究对象进行数学描述，建模编程，且在计算机中运行实现。它不怕破坏、易修改、可重用。其实，仿真很早就应用于科研和诸多领域包括技校实习教学在内。作为技校实习教学，一些常设专业，如电工、数控、汽驾、服装、化工等，在常规实习开设的同时，完全可以逐步引入仿真实习训练。

二、仿真实习的优点

仿真技术应用于技校实习教学，至少在以下几个方面拥有明显的优点：

1、形象性：

仿真实习能创造一个与实际近乎相同的特性环境。如南京数控仿真研究所研制的三维机床仿真软件，仿真操作面板与机床实际操作面板可以完全吻合，仿真操作与实际机床操作在面板控制部分近乎完全一致，通过软件，学生可以从任意角度观察数控机床加工过程，加工的毛坯变为成品的过程历历在目，仿真过程形象生动。再如化学仿真，仿真过程对化学变化前后物质的形态、颜色、温度的改变都可以模拟得非常逼真。

2、交互性

仿真实习不同于电化教学，因为电化教学学生是被动式、单向式，虽然直观但不具备交互性。仿真实习过程中，学生与实习对象能进行交互，可以大大激发学生学习兴趣。学生参与仿真，建立起使人感到身临其境的“交互式虚拟现实世界”。

3、全面性

仿真实习软件可充分考虑实际环境中的各种因素，避免由于特定条件而导致的操作结果的单一取向。如电气仿真，可对过压、欠压、过载、短路、缺相、电路调节进行多因素全面仿真。

4、安全性

仿真实习不会对操作对象如仪表、元件、工件、刀具等造成实质性损害，更不会因操作失误对学生造成人身危害。如数控机床仿真，不会因为学生操作失误，造成设备本身损坏，如撞刀、毛坏报废等；而且，仿真中的声、光、文字警报，完全可以对学生操作错误进行提醒和纠正。

5、全天候性

仿真实习不受天气、气候制约。无论刮风下雨都可进行，仿真实习具有全天候性。

6、节约性

技校引入仿真实习，最根本的好处是对原材料、工卡量具、仪表设备的节约。如电工机床电气模拟配盘实习，一次实习课下来，学生不但要消耗导线、镙钉、而且可能损坏接触器、继电器等，同时由于接线错误，还可能引起短路等严重事故。而仿真配盘实习其操作过程可以完全脱离导线消耗；避免设备和元件损坏，即使短路也不会造成实际电器损坏。再如数控仿真，虚拟毛坏替代实际材料，虚拟冷却液替代实际冷却液，极大降低实习消耗。

7、高效性

仿真实习可缩短材料、仪器或工卡量具的准备过程，实习完成后，也节省了回收时间。在仿真实习过程中，学生可以轻松对实习过程初始化，对未能完成的实习进行状态存贮，对已完成的实习进行调入回顾，极大提高了实习效率。

三、技校实习如何引入仿真实习

技校引入仿真实习特别是计算机仿真应具备两个条件：一是选择合适的仿真软件，二是配备一定数量的微机。其实几乎技工学校所有工种专业都可以引入仿真实习。但各工种适用仿真实习的程度目前还不同，这主要制约于各工种的技能特点和仿真软件的发展状况。比如，技校电工专业可以引入电工基础实验仿真、电气元件性能仿真、电子线路测量仿真、PLC控制仿真、高压值班运行仿真、机床电气故障排除仿真、单片机仿真等等。

四、引入仿真实习后的注意事项

仿真实习，做为一种新的教学模式，可给实习教学带来许多变改和效益，但必须指出的是，仿真实习毕竟不是真正的实际对象的操作，本身有不可替代的局限性。必须注意，采用仿真实习后，可缩短但决不能完全抛开真实的实习过程。这表现在以下几个方面：一是无论采用物理仿真还是计算机仿真，其原理只是逼近，而不是等同于客观过程；二是由于仿真软件的在技工教学领域的发展还处于起步阶段,仿真水平还有待进一步提高。三是部分工种专业仿真难度大，仿真过程难以达到实习训练要求。所以，技校引入仿真实习，应做为节能降耗的手段，在一定工种范围内进行。无论哪个工种专业采用仿真辅助实习，都要给学生安排必须的实际操作实习，一方面让学生掌握实际操作，另一方面也是对仿真实习的检验和提高。同时，仿真实习对学生所生成的安全观念淡簿的影响，只有通过实际操作才能加以纠正。

五、技校仿真实习软件目前现状

第9篇：化工仿真技术范文

关键词 金属切削加工 有限元 Deform 教学改革

中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2016.01.028

Thinking and Practice of Process Simulation

Technology in Undergraduate Teaching

LIU Yu， BIE Hainan

Abstract With the development and application of computer technology， process simulation technology more and more industry attention. This paper studies the machining process simulation technology in the demonstration of metal cutting process aimed at strengthening students for metal cutting machining process understanding in this way， while allowing students to understand the machining process simulation technology in the actual process， inspire students enthusiasm for learning， learning on the basis of a good theory to learn the application process simulation technology to analyze and create a positive atmosphere in the classroom teaching to achieve the desired effect.

Key words metal cutting; FEM; Deform; teaching reform

0 引言

金属切削加工技术仍然是机械制造行业的主要加工方法。它通过刀具和工件的相互作用去除工件表面的多余材料，以获得理想的加工形状、加工精度和表面质量的工件。因此，金属切削加工技术在本科生的教学工作中占有重要的地位，机械类本科生都开设有关于数控机床、机械加工制造技术等相关课程。随着技术的发展，越来越多的数控仿真软件的出现使本科生在数控机床操作水平上有了很大的提升，但是对金属切削过程中涉及的理论并没有很大改观。现在许多专家学者都对金属切削过程进行了研究，但是由于切削过程的复杂性，还没有统一的理论来解释加工过程中的各种物理现象，这对本科生对加工过程的理解造成了一定的困难。而加工过程仿真技术的出现为这一问题带来了转机，本文主要研究加工过程仿真技术在演示切削加工过程方面对于本科生教学工作的帮助。

1 有限元仿真技术

有限单元法（Finite Element Method， FEM）是一种以计算机为手段，通过离散化将研究对象变换成一个与原结构近似的数学模型，再经过一系列规范化的步骤以求解应力，应变和位移等参数的数值计算方法。它是一种通用的近似计算方法，也是解决工程实际问题的强有力的数值计算工具。目前，有限元法在航空，航天，机械，汽车，铁路，船舶，交通，建筑，电子，地质矿产，水利水电，石油化工，生物医学以及科学研究领域得到了非常广泛的应用，并越来越受到业界的高度重视。

现在较为流行的有限元分析软件有ANSYS、ABAQUS、Deform和AdvantEdge等，这些软件对研究金属切削过程中的温度、切屑形状、刀具应力等提供了良好的前后处理和求解环境。各个有限元软在单元、建模、材料模型和自适应网格能力等方面具有各自的特点和优势。因此为了有效地模拟切削过程中所关心的方面和问题，需要综合考虑分析问题的难易程度和仿真结果表现形式等多方面的因素，合理地选择有限元分析软件。

2 加工仿真实验平台建设

2.1 系统组成

该实验平台由一台小型车床和自组的小型铣床以及装有Deform软件的微机组成。车床和铣床的作用在于演示车刀和铣刀与工件作用的物理过程，观察特定加工条件下的切屑和工件表面状态，同时也是有限元的仿真数据（如刀具尺寸，切深、背吃刀量等）的来源，仿真结果实际上相当于对实际物理过程的一个“慢放”，让学生能够仔细观察刀具去除多余材料的过程，明白其作用机理。

Deform软件是SFTC公司生产的一款商业有限元软件，它专注于金属成型和加工工艺过程的仿真，可以实现车、铣、钻、锻压等多种加工形式的仿真，同时也可以对材料的正火、退火、淬火等工艺流程进行仿真分析。它的优点如下：

（1）界面交互性好，与其他有限元软件相比，Deform软件为用户考虑，在一个界面就可以定义好所有需要参数，设置参数的位置清楚明了。

（2）操作性好。Deform软件包含了大量的材料库，材料数据不必再自己去寻找，而且设定网格数量后可以自动划分网格，在运行过程中出现大的变形量（如切屑去除过程）时可自动的进行网格的重划分，不需要人工干预。相比于其他的有限元软件，Deform在前处理过程中可以自动定义物体的边界条件，需要设定的参数量很少。

（3）后处理功能丰富。具有点迹示踪、变形、云图、矢量图、力―行程曲线等多种功能，而且具有2D的切片功能，可以显示工件或者刀具的剖面结果。

因此选择Deform作为有限元分析软件，但是必须提前用CAD软件绘制好刀具和工件的三维模型，然后导入Deform进行分析。（如图1所示）

（a） （b）

图1 Deform仿真示意图（a为铣削，b为车削）

2.2 试验台在教学中的作用

本科生课程中的金属加工常常以车削为例，讲解前刀面、后刀面以及各个倾角对加工过程的影响，这些知识理论性太强，学生看到这些内容并不能与真正的加工过程联系起来，因此对这一部分的知识总是抱着死记硬背的态度，并没有认真对待。而有的学校有条件带学生参观真正的加工过程，但是由于机床转速过高，加工过程很快就完成了，人肉眼无法观察清楚整个过程，人靠近观察还有可能产生一定的危险，而且耗费加工材料和刀具，针对上述情况，有限元仿真是一个较好解决该问题的方法。

有限元仿真是对实际过程的近似，只要输入正确的模拟参数，其结果与实际过程极为接近。该实验平台将仿真过程与实际加工过程相结合，由老师选定加工工况，通过有限元仿真的结果演示，让学生明白加工过程是如何运作的，然后再用实际加工过程作对比，达到验证的目的。

2.3 实验平台建设实践

2.3.1 实验手册的编写

由于金属加工过程涉及到很多的影响因素，而且仿真计算过程花费时间过长，授课老师并不能在短短的课堂上一一呈现，因此将仿真的过程建立成为实验手册，分别对不同的影响因素进行仿真，由老师演示一部分，另外的部分由学生自行根据手册进行仿真学习，在熟悉有限元软件的过程中了解有限元解决实际问题的过程。

2.3.2 助教的设立

由于有限元仿真软件需要一定时间的学习，授课老师可能没有时间，或者与该研究方向不相符，因此需要设立助教进行有限元软件的操作及课堂演示视频的制作。助教可以由研究金属加工有限元仿真方向的研究生或者由授课老师设立专人来担任。助教首先要熟悉有限元软件的操作过程，然后与授课老师进行沟通，针对本科教学的授课目的，选择具有代表性的工况进行有限元仿真，并将结果做成演示视频等易于在课堂展示的方式。对于操作过程中遇到的问题要做到心中有数，同时做好与同学的交流工作，能够积极回答学生的疑问。

3 加工仿真技术本科生教学实践的思考

加工过程仿真技术是对本科生在金属切削加工教学方面的一个说明和补充，可以生动形象地说明金属切削过程中刀具和工件相互作用的过程和机理，改变以往公式加配图的教学方式，使整个课本“动”起来，更能激发出学生的好奇心和学习兴趣，同时提升学生对加工过程仿真技术的应用，确立学生以加工过程仿真技术辅助学习的方法。由于实验平台建设时间较短，在整个实践过程中仍有许多值得我们思考的地方。

3.1 应用扩展

（1）有限元仿真技术对于本科生来说是一个演示说明的过程，但是对于研究生来说是进行研究的一个必不可少的手段。但是研究生有需求时常独立进行摸索学习，效率低而且耗费时间，许多疑问也得不到解答。因此对于研究金属加工过程的研究生来说，也可以组织起来进行有限元仿真软件的操作教学，帮助他们快速熟悉掌握该软件，尽快进入研究工作。

（2）通过blackboard平台建立与学生交流的通道，可以在平台上放置一些仿真过程的演示视频，帮助学生进行实验的学习，同时在平台上建立与学生交流的通道，学生在使用仿真软件过程中遇到的问题或者在学习上遇到的问题都可以与助教进行沟通，对于学生的要求，助教进行汇总后与授课老师合作，改进课程教学计划，使教学过程更进一步。

3.2 下一步的工作

有限元方法的优点是对过程的离散化，可将每一步清晰的表现出来，但是这也注定了有限元的求解过程比较缓慢，并不适合当场演示操作过程，只能对仿真的结果进行加工制作，制作成视频等这些易于演示的方式，导致效率低下，不能对金属切削加工的所有情况进行演示。针对这种情况可以发动本科学生中对有限元仿真比较感兴趣的学生，或者实验做得比较好的学生做一些特定条件下的加工仿真操作，吸收到教学演示过程中，可安排这些学生进行相应章节的讲解等教学工作。

Deform是一款功能强大的软件，观察仿真结果时还伴随着很多的数据，这些数据并没有在教学工作中得到很好地利用，比如切削温度分布图、应力应变分布图、速度分布图等，这些都应该加以合理的应用，融入到教学工作中来。

4 结束语

加工仿真技术是以有限元仿真技术为核心，以提升学生对金属切削加工过程的理解为目的而建立起来的，并与本科的教学工作相互补充，使学生在学习理论的基础上对加工过程有一个清晰的认识，并提升学生对于有限元分析方法的认识，增强学生用有限元方法解决问题的能力。该课程改革仍处在探索研究阶段，可以根据课程需要和教学目的的不同进行调整，在本科生教学工作中必将发挥更大的作用。

参考文献

[1] 王晓军.航空航天结构中有限元方法理论与实践的教学衔接.科教导刊，2012.

[2] 李伟民.deform5.03金属成形有限元分析实例指导教程.机械工业出版社，2007.

[3] 徐看.金属切削过程有限元仿真技术研究.工具技术，2013.