数字化仿真技术.ppt

数字化仿真与优化技术
徐雷
March 2009
主要内容
仿真技术概述
有限元法
产品优化技术
虚拟样机技术
仿真(Simulation) 技术概述
概念:
对系统模型的试验,研究已存在的或设计中的系统性能的方法及其技术。仿真可以再现系统的状态、动态行为及其性能特征,用于分析系统培配置是否合理、性能十分满足要求,预测系统可能存在的缺陷,为系统设计提供决策支持和科学依据。
分类
仿真模型的不同:物理仿真、数学仿真和物理-数学仿真。
物理仿真对实际存在的模型进行试验,研究系统的性能
数学仿真用数学模型代替实际系统进行试验研究
物理-数学仿真。
仿真(Simulation) 技术概述
分类
系统状态变化:连续系统和离散系统
连续系统指系统状态随时间发生连续变化,如化工、电力、液压-气动、铣削加工等。
离散事件系统指只在离散的时间点上发生“事件”时,系统状态才发生变化的系统。
应用性质不同:系统研制和系统应用。
系统研制:用于系统分析、设计、制造、装配、检测及优化
系统应用:用于系统操作及管理人员培训
仿真(Simulation) 技术概述
仿真技术在制造系统中各阶段的应用:
概念化设计阶段:对设计方案进行技术、经济分析和可行性研究
设计建模:建立系统及零部件模型,判断产品外形、质地及物理特性是否满意
设计分析:分析产品及系统的强度、刚度、振动、噪声、可靠性等性能指标
设计优化:调整系统结构及参数,实现系统特定性能或综合性能的优化
制造:***加工轨迹、可装配性仿真,及早发现加工、装配中可能存在的问题
样机试验:系统动力学、运动学及运行性能仿真,虚拟样机试验,以确认设计目标
系统运行:调整系统结构及参数,实现性能的持续改进和优化
仿真(Simulation) 技术概述
数字化仿真的优势
提高产品质量
缩短产品开发周期
降低产品开发成本
完成复杂产品的操作和使用训练
数字化仿真的基本步骤
系统建模
数学建模:根据仿真目标建立的数学模型(相似度和精度)
演绎法
归纳法
仿真建模:采用仿真软件中的仿真算法或通过程序语言,将系统的数学模型转化为计算机能够接受的技术程序。
实际系统
几何建模
数学建模
仿真建模
仿真试验
仿真结果
数字化仿真的基本步骤
仿真试验
运行仿真程序、进行仿真研究的过程,即对建立的仿真模型进行数值试验和求解的过程
研究对象:
已有或设计中的系统
数学模型:
系统的几何及数学模型
仿真模型:
仿真算法及程序
数学建模
仿真试验
仿真建模
数字化仿真的基本步骤
仿真结果分析
采用图形化技术,通过图形、图表、动画等形式显示被仿真对象的各种状态,使得仿真数据更加直观、丰富和详尽,有利于对仿真结果的分析。
仿真技术中包括主观方法、抽象化、直观感受和设想,因此必须对仿真结果做全面的分析。
数字化仿真软件
现代仿真软件技术
开放式结构
“事件驱动”的编程方法
模块化建模
数据处理技术