计算机仿真技术的论文
计算机仿真技术的论文
计算机仿真技术是分析和研究系统运行行为、揭示系统动态过程和运动规律的一种重要手段和方法。下面是学习啦小编为大家整理的计算机仿真技术的论文，供大家参考。
计算机仿真技术的论文范文一：汽车领域计算机仿真技术研究
【摘要】随着控制理论、计算技术、计算机科学与技术的飞速发展,系统科学研究的深入,计算机仿真技术已经逐渐发展为一门新的学科。信息处理技术的突飞猛进,更使得仿真技术得到了迅速发展。计算机仿真技术是分析和研究系统运行行为、揭示系统动态过程和运动规律的一种重要手段和方法。本文分析了轿车产品的特点，研究了计算机仿真技术在轿车全生命周期中不同阶段的应用现状，以及相关技术思想的发展。
【关键词】计算机;仿真技术;轿车;发展
1前言
计算机仿真技术是一门利用计算机软件模拟实际环境进行科学实验的技术。它具有经济、可靠、实用、安全、灵活、可多次重复使用的优点,已经成为对许多复杂系统进行分析、设计、试验、评估的必不可少的手段。它是以数学理论为基础,以计算机和各种物理设施为设备工具,利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验仿真研究的一门综合技术。
2计算机仿真技术的发展
计算机仿真技术主要是随着计算机技术、计算技术、图形图像技术、复杂系统建模技术和专业建模技术的发展而发展的。从历史上看,计算机仿真大致经历了四个发展阶段:
2.1模型试验
最原始的仿真思想,其模型试验是基于物理模型进行的,缺乏柔性和精度。
2.2数字化仿真
采用计算机进行分析计算,但是计算结果表达局限于记录文件和图表上,缺乏直观形象。
2.3图像化仿真
大量采用丰富的图形图像技术来表达仿真结果,如三维图形。
2.4虚拟现实技术
不光采用三维图形技术表达计算结果,而且采用特殊装置,如戴上三维数据头盔,触摸仪器等,使人有身临其境的效果。
3计算机仿真技术的关键
目前,计算机仿真计算的关键技术主要包括:
3.1面向对象的仿真
(object-OrientedSimulation-OOS)其主要是将整个系统的功能设计和实现归属为对对象的操作及对象信息的彼此综合利用来实现,对象间信息的传送引起了系统的活动。
3.2分布交互仿真
(DistributedInteractiveSimulation-DIS)主要是通过计算机网络将分散在各地的仿真设备互连,构成时间与空间互相耦合的虚拟仿真环境。
3.3智能仿真
(IntelligenceSimulation-IS)主要是以知识为核心和人类思维行为作背景的智能技术,引入整个建模与仿真过程,构造各处基本知识的开发途径。是人工智能(如专家系统、知识工程、模式识别、神经网络等)与仿真技术(如仿真模型、仿真算法、仿真语言、仿真软件等)的集成化。
3.4人机和谐仿真
主要包括可视化仿真、多媒体仿真、虚拟现实仿真。[1]
4计算机仿真技术在汽车领域的应用
汽车产业是我国的支柱产业之一，具有极大的发展潜力。尤其是在轿车生产方面同其他发达国家相比还有很大差距，入世必然会对我国的民族轿车工业产生一定的冲击。为了抵御这种冲击，迫切要求我们认真分析世界轿车工业发展的新趋势，学习和借鉴其中的新思想和新技术，使我国的轿车产业能够顺利地同国际接轨，争取在未来的竞争中处于有利的位置。目前世界轿车工业的激烈竞争集中反映在降低生产成本上，即以价格优势去争夺市场。围绕着成本的降低，出现了许多新的发展趋势，如开发周期缩短化、生产管理精益化、目标成本控制化、零部件采购全球化等等。在这种情况下，传统的轿车设计开发过程显得周期过长、成本过高、而且效率低下，已经很难适应激烈的市场竞争的需要。为了解决这些问题，各种新的思想和技术纷纷出现，并被各大轿车生产厂家所采用，其中计算机仿真技术就是被广泛应用的技术之一。仿真技术是出自对系统研究的需要，用系统的模型对真实的或设计中的系统进行试验，以达到分析、研究和设计该系统的目的而计算机仿真就是利用现代计算机技术，对待分析的系统进行数字建模，并根据需要编制相应的程序对系统模型进行仿真分析的过程。计算机仿真技术为轿车产品的设计开发提供了强有力的工具和手段。通过将计算机仿真技术全面应用于轿车产品的设计开发过程，使得在设计阶段即可以对产品的全生命周期进行分析和测,[2]从而保证了产品的制造要求、使用要求、维护要求、销毁要求等。由于其先进性和革命性，计算机仿真技术已经得到汽车界的广泛重视。如福特公司第一辆样车定型之前，已经完成了全部仿真分析的95%以上，可以在工程开发阶段节省四千多万美元，在制造阶段节省超过十亿美元。通用公司由于在轿车设计开发过程中全面采用了计算机仿真技术，使得开发时间由原来的39个月减少到24个月奔驰汽车公司1998年之前已经完成了数字化轿车的设计，并实现了较强的虚拟显示技术，可以在设计阶段对轿车的总体性能匹配和车身系统布置设计等进行仿真分析、评价和改进。
4.1计算机仿真技术在轿车方案阶段的应用
方案阶段的主要任务是根据市场的发展和客户的需求等信息进行需求定义，包括参考样车选型、系统功能定义、技术经济评价等等。在方案阶段实际系统并不存在，设计人员根据不同的功能模型建立系统的动态模型，以便于比较不同方案的优劣。尽管此时模型的粒度较粗，但仍可为设计人员提供不同方案下的比较分析结果，并为进一步的设计提供决策依据。例如，轿车的技术经济评价就是在方案阶段，对轿车产品的技术质量信息、成本信息以及竞争对手信息进行建模，并在此基础上运用合适的理论方法综合处理这些模型，从而产生出可以对设计、管理与决策提供依据的综合知识。
4.2计算机仿真技术在轿车设计阶段的应用
在轿车的设计阶段，各种CAD/DAE工具已经得到广泛的应用，具有比较完善的数字化基础。因此这个阶段的仿真活动是同这些计算机辅助工具紧密结合的，甚至可以直接将CAD产品模型作为仿真模型输入，即由CAD软件来完成仿真建模工作，实现了部分的信息集成。这种信息集成是以一些图形信息交互标准为基础的，常用的格式有IGES、STEP等。但在实际使用时，由于各种软件对这些标准支持程度的差别，某些情况下CAD模型直接导入到仿真软件中会产生部分信息丢失现象，需要进行必要的修补工作后才能进行仿真分析。随着信息集成技术的发展，这些问题将会得到很好的解决。[3]
4.3计算机仿真技术在轿车制造阶段的应用
这里的制造主要是从技术角度出发，对产品的制造工艺的进行数值模拟与优化，对制造装备的进行数值模拟与改进。典型的如轿车车身覆盖件冲压成型工艺的数值模拟、模具型面抛光仿真等等。以轿车车身覆盖件冲压成型工艺为例，轿车中金属冲压件占到总重量的3/4，整个轿车的开发周期中，近40%的时间用于车身的设计和定型。采用传统的试错方法来解决冲压成型中的工艺问题已经无法满足现代轿车生产的需要。[4]在计算机仿真技术的支持下，通过在计算机上建立数字化模型，用有限元方法进行成型模拟，可以全面了解板料在成型过程中的应力、应变及厚度分布，预测成型缺陷，从而给设计人员提供进行工艺分析和模具设计的科学依据。通常所用的仿真/分析软件有CATIA、ANSYS、ADAMS、SIMPACK等。在西方发达国家，板料冲压成型的数值模拟技术已经称为缩短模具产品研制周期、提高产品质量、降低生产成本的必不可少的手段和工具。
4.4计算机仿真技术在轿车生产线阶段的应用
计算机仿真技术在轿车生产线阶段的主要应用包括确定生产管理控制策略、车间层的设计和调度、库存的规划管理等。其中用于生产管理控制策略的仿真包括确定有关参数以及用于不同控制策略之间的比较;用于车间设计和调度的仿真主要用于对各种可能方案进行分析评价，进而选择出最优方案;用于库存管理的仿真主要目的为确定订货策略、确定订货点和订货批量、确定仓库的分布、以及确定安全库存水平等等。[5]
4.5计算机仿真技术在轿车销售阶段的应用
在轿车的销售阶段，可以根据收集到的客户和对手的信息，通过计算机仿真手段来分析和比较各种方案，进而调整市场价格、制订销售策略等等。[6]
4.6计算机仿真技术在轿车使用阶段的应用
轿车的使用阶段，可以通过计算机仿真技术对用户进行驾驶培训、维修培训等。同生产设计阶段的仿真相比，这种面向用户的仿真大量应用了虚拟现实技术，由计算机全部或部分生成的多维感觉环境，使参与者产生沉浸感。通过这个虚拟环境，人们可以进行观察、感知和决策等活动。[7]
4.7计算机仿真技术在轿车回收阶段的应用
在回收阶段，计算机仿真技术可以用于对产品拆卸分解过程提供决策支持。严格的说，产品的可拆卸性应该是在设计阶段就予以考虑的因素。产品材料的使用和产品结构的合理性，直接影响废旧产品的可拆卸和回收价值。利用计算机仿真技术对产品回拆卸序列的分析和优化，可以对现有产品给出最大回收价值的拆卸方案。[8]
参考文献：
[1]张峰.计算机仿真技术及其应用[J].人工智能及识别技术,1009-3044(2007)19-40233-01.
[2]任卫群,金国栋.系统仿真技术与汽车设计制造[J].计算机仿真,1999,16(03):52~55.
[3]赵亦希等.悬架侧倾特性参数及动力学仿真[J].传动技术,2001(01):40~45.
[4]余雷,袁国定.有限元数值模拟在汽车覆盖件设计和制造中的应用[J].锻压技术,2002(02):23~26.
[5]岁波等.轿车白车身装焊工艺过程的建模与仿真[D].清华大学985建设重点项目-轿车数字化工程学术研讨交流会论文集,2002,3:C17-C24.
[6]王平,明哲,王艳红.汽车行业销售预测系统的分析、设计与实施[J].情报科学,2001,19(02):177~181.
[7]陈雪波,王熠玢.汽车组队距离与速度偏差系统的仿真研究[J].鞍山钢铁学院学报,2001,24(01):40~46.
[8]傅浩,蔡建国.面向拆卸与回收设计软件模块的开发[J].中国机械工程,2000,11(09):983~987.
计算机仿真技术的论文范文二：计算机仿真技术骨科教学研究
摘要：骨科是医学临床重要学科，为社会培养更多专业程度高、实践能力强的复合型骨科人才具有现实意义，因此要不断加强对骨科专业学生的培养。
关键词：计算机;仿真技术
现阶段，计算机技术已经渗透到人类社会生活的每个角落，各行各业发展皆离不开计算机技术的支持。其中，计算机仿真技术是一种仿真系统模型，能够在一定条件下对教学模型开展动态实验。将此种技术应用在骨科教学中，同时结合传统教育教学方法，能够快速拓展学生知识领域，提高学生学习技能，进而提高教学工作实效性。
1计算机仿真技术应用优势
1.1参数灵活数据加工效率较高
计算机仿真技术的相关参数具有非常高的灵活性，能够对骨科教学课程相关数据进行加工、分析，并对相关实验项目转变提供具有针对性的服务。节约数据加工时间，提高工作效率。
1.2技术运行稳定仿真技术接近实物
计算机仿真技术运行过程中得到的数据具有较高的准确性，能够保证运行过程的稳定性及可靠性。与实物模型相比，计算机仿真技术更具应用价值，不仅在于仿真技术更加接近实物，更在于其制作费用较低，能够重复使用，且仿真技术能够发挥与实物展示相同的教学效果。
2计算机仿真技术在骨科教学中的应用
将计算机仿真技术应用在骨科教学中，要与传统教学方法充分结合，才能收到更加良好的教学效果。为此，主张坚持将探究式学习作为前提，同时兼具科学性思维，为解决理论、实践问题奠定基础。为进一步探讨计算机仿真技术与传统教学方法相结合的教学效果，选择某学院2014年度100名骨科学生作为观察对象，将其中50名学生作为1组，开展计算机仿真技术教学+传统教学方法，其余50名学生作为2组，单纯采用传统教学方法，观察并比较两组学生学习效果，进而总结计算机仿真技术在骨科教学中应用体会，1组学生教学方法如下：
2.1开展教学活动
2.1.1设置教学情境：按照骨科教学大纲，临床骨科教学重点为主要骨折类型、各种骨折类型发病机理等。如果仅仅遵照传统教学方法，这些教学内容只能依靠具有代表性的X线片来进行讲解，或根据课本模式开展课程教授。那么学生只能简单了解一些概念性的知识，无法深入掌握骨折发病机理，且缺乏立体形象的支撑，学生创造性思维将得到很大程度上的抑制。为此，要求教师负责设置计算机仿真教学情境，并根据学生实际学习情况开展教学。2.1.2仿真课件制作：为突破X线片讲解的局限性，教师在开展教学时，要将计算机仿真技术应用到教学活动中。具体实施方法为：搜集正常人体不同位置骨骼CT断层影像图，采用有限元基本常识和逆向工程，运用骨科医学教学专用建模软件对CT断层影像图(DICOM格式)进行读取。同时，采用阈值分割方法对股骨图像进行详细分割，并使用面绘制算法对股骨、股骨内部髓腔进行三维仿真模拟。随后，根据几何解剖状态，采用CAD制图软件对股骨假体进行设计。
2.1.3优化教学设计：在开展教学工作时，还要对教学设计进行优化。例如，“骨折”教学设计为例，在仿真课件制作上，不仅综合有限元基本常识及分析模块，还通过模拟不同应力状态下人体骨骼的主要受力情况，进而进行正确计算。同时，采用后不同颜色对其进行定义和分布，进而清晰、直观的展示出各个位置骨骼受力分布情况，帮助学生理解骨折好发位置及其力学机制，进一步掌握骨折疾病外科诊疗规律，为未来临床实践工作夯实基础。另外，教师要适时对阶段性学习成果进行详细归纳，并要求学生将计算机仿真技术所学知识及成果在小组中展示。指导教师可组织答辩活动，通过讨论、交流等方式使学生进一步深化抽象的骨科教学知识。
2.1.4教学效果评价：开展实验操作，进一步加深学生对计算机仿真技术下骨科知识的理解。对教学过程、教学效果进行归纳和总结，帮助学生完善专业技能，并牢固掌握仿真骨科教学模式及教学方法。设计两份问卷，分别对1组和2组学生学习成果进行调查。要在课程开始前发放自我评定表，主要填写内容为思维习惯、创造性思维、创新意识等。课程结束后调查两种教学方法对学生学习的主要影响及学习体会。
2.2学习效果评价
相关课程完成后，对1组和2组学生进行问卷调查。其中1组50名学生均参与调查，有效问卷为50份。2组有1份调查问卷不符合规定，予以作废，有效问卷为49份。从表1中数据可以看出，1组学生学习兴趣、协调能力、思维习惯、沟通能力、合作能力等方面均有显著提升，且优于2组学生。
3计算机仿真技术在骨科教学中的应用效果
从以上数据可以看出，将计算机仿真技术应用在骨科教学中，能够显著提高学生各方面能力。
3.1充分调动学生积极性
兴趣是学生开展主动学习的内在驱动力，采用计算机仿真技术立足于骨科教学实际，结合学生兴趣、爱好及性格特点，合理设置教学情境。仿真技术图文、声像并茂，在骨科教学中，能够使充分调动起学生的各种感官，同时组织学生在小组学习中进行合作学习，改变以往单调枯燥的教学模式，提高学生的学习兴趣，因此能够提高学习积极性，加深学生对骨科知识的理解与运用。
3.2完善教学形式
在计算机仿真技术教学下，学生可根据自身学习实际情况，来选择适合自己的学习内容。通过合理分组确定学习目标，能够不断完善学习方法。教师适当加强指导，明确教学目标，并控制课堂讨论时间，能够进一步完善教学形式，进而提高学习效率。同时，教师根据学生对仿真教学的理解程度，正确掌握时机，引发新一轮讨论。而后，对课堂学习效果做出总结，指导学生良性互动，使骨科教学更具针对性。
3.3教学更具针对性
计算机仿真手段具有快节奏、信息重复性，将其应用在骨科教学中，有利于节省教学时间，提高教学效率。同时，能够增加师生间交流沟通，教师可及时得到学生学习过程中的信息反馈，从而了解学生学习效果。在此基础上，教师可根据不同层次学生，采取具有针对性教学策略，并对教学方法进行灵活调整，提高教学实效性。
4计算机仿真技术应用注意事项
4.1突出教学难点与传统教学方法相结合
传统教学方法更加强调教师的讲授，学生是被动地接受过程，很难真正融入教学中。要充分利用计算机仿真教学的形象性、直观性，通过巩固练习，加深记忆，进而将抽象知识具体化、形象化，淡化知识难点，突出教学重点，从而达到化难为简效果，为学生掌握知识提供方便。计算机仿真技术虽然能够改变传统教学枯燥无味的弊端，进一步吸引学生的注意力。但是，若形成依赖，这种“照本宣科”的教学方法就会逐渐成为另外一种固化教学模式。因此，教师所准备仿真教学案例、问题要具备典型性和代表性，利用其在教学中的优势与传统教学方法相结合。
4.2开发新型教学方法
学生在学习过程中，不仅仅要牢固掌握骨科知识，还要结合其他医学课程所学内容，做到融会贯通。开发新教学方法能够锻炼学生交流水平，并不断提升语言表达能力，且学生逻辑思维、创造性思维也会潜移默化的得到增强。
5结束语
骨科是医学临床重要学科，为社会培养更多专业程度高、实践能力强的复合型骨科人才具有现实意义，因此要不断加强对骨科专业学生的培养。基于计算机仿真技术在骨科教学中的突出作用，教师应充分重视其在实际教学中的应用程度。同时合理规划教学方案，确定完善的教育教学目标，并逐渐突破原有教学模式的桎梏，提高骨科学生学习效率及教学质量，实现骨科教学的专业化，培养出更多全能型骨科临床医学人才。
参考文献
1、计算机仿真技术在现代冲压成形过程中的应用龚红英,何丹农,张质良锻压技术2003-10-25
2、计算机仿真技术在电火花加工中的应用楼乐明,肖文芳,李明辉,彭颖红电子工艺技术1999-05-30
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