易海鹏:虚拟仿真世界的奥秘
发布时间:2012.03.11

来源:记者团 编辑:乔迁 张冬萌 见习编辑 宋佳 浏览次数:

(记者团 胡少文/图)

    新闻网讯(记者团 张宇) 3月9日晚,应研究生科学技术协会邀请,安世亚太武汉分公司高级结构应用工程师易海鹏在西十二N302教室为我校学子带来一场讲座,为大家揭晓虚拟仿真世界的奥秘。

    虚拟仿真技术,是在多媒体技术、虚拟现实技术与网络通信技术等信息科技迅猛发展的基础上,将仿真技术与虚拟现实技术相结合的产物,是一种更高级的仿真技术。在虚拟仿真系统中,使用者可获得视觉、听觉、嗅觉、触觉、运动感觉等多种感知,从而获得身临其境的感受。“系统中的环境是虚幻的,是由人利用计算机等工具模拟出来的,但是虚拟环境给人的的各种感觉与所模拟的客观世界非常相像,如同在真实世界一样”易海鹏说道,当人以自然的行为作用于虚拟环境时,环境做出的反应也符合客观世界的有关规律。

    CAE(Computer Aided Engineering)软件,即“计算机辅助工程”,就是虚拟仿真技术的典型应用。它主要指用计算机对所设计的产品的功能、性能与可靠性等进行计算和优化设计,对未来的工作状态和运行环境进行模拟仿真,并优化设计方案,以证实未来工程产品的实际性能。

    传统的产品设计方法是产品设计完之后生产样板,然后进行测试,其主要缺陷是已经进行大量投入之后才能发现问题的所在,并需要进行大量的后续修改工作。应用CAE软件则可以在概念设计阶段就对产品进行设计性能模拟,在虚拟环境下对计算机数据模型进行模拟分析,从而缩短产品的设计开发周期,降低成本,提高产品的性能和质量。如在汽车产品研发的过程中,CAE软件就可以对汽车结构的强度、刚度、舒适性等性能进行模拟分析,及时发现产品设计中的隐患,优化结构设计,进步产品质量,使汽车满足国家的法规和用户的需求。

    “CAE软件给当前生产、研究领域带来了极大的便捷。”易海鹏认为CAE软件有许多优点,他向大家介绍说,CAE软件可以模拟试验方案,减少试验次数,还能进行机械事故分析,查找事故原因。

    例如用CAE软件模拟高楼倒坍,有了这款软件,不必等建筑坍塌,就能根据建筑的相关性能及系数模拟其受不同外力影响后的受损情况,还能通过模拟了解建筑坍塌后对周围环境的影响,从而在设计阶段就对方案进行改进,或是对已有建筑进行改良、加固等。又如模拟汽车肇事,通过模拟的情况了解到汽车哪些装置或部件有缺陷,然后进行设计改良。既省时省力,又节约资金。

    在设计发动机机油箱时,运用CAE软件对原设计的结构进行分析。假如结果表明各安装位置间没有相对位移,那么结构应力远小于许用值,结构不会发生损坏。假如安装位置间有哪怕一毫米的相对位移,危险部位也将产生很大的应力而引起破坏,这就需要选择适当的安装固定方式,为改进设计提供了理论依据。

    运用CAE软件对手机、笔记本等电子产品的自由跌落试验状况进行仿真,从动力学角度考虑产品的可靠性设计,不仅能够为产品的设计开发及改型提供一定的依据,而且能够模拟得到一些实际中不可能完成的数据采集工作。实验证明,模拟数据精度与实际实物试验数据非常接近。

    易海鹏举了许多案例向大家解释CAE软件的分析过程,并向大家着重介绍了目前国内应用最广,客户成熟度最高,在高校科研领域发挥了重要作用的经典CAE软件的一种——ANSYS软件。“不管是多大的模型,多难的问题,ANSYS都可以进行模拟。”易海鹏称他十分看好虚拟仿真技术的发展。他认为ANSYS之所以能成为行业龙头,源于其不断的技术革新。这些革新帮助用户不断优化设计方案,使产品重量更轻、成本更低、性能更优。

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