計算機模擬技術論文範文
隨著計算機技術的發展和系統科學的全面開發,結合計算機技術、控制技術、影象技術、三維技術等技術的進步,衍生了一門全新的科學技術——計算機模擬技術。下面是小編為大家整理的計算機模擬技術論文，供大家參考。
一：計算機模擬技術發展趨勢
摘要：計算機與模擬技術相結合，形成計算機模擬技術的新方法。隨著計算機技術的不斷髮展，計算機模擬技術被廣泛應用。文章通過介紹計算機模擬技術的發展以及計算機模擬技術在各個領域的應用，探討了計算機模擬技術的發展方向和趨勢。
關鍵詞：計算機模擬;技術;應用;發展
1計算機模擬技術簡介
計算機的模擬技術是一門新興的綜合性的技術，它運用專門的軟體，再通過數字作為傳播的介體傳達給人們。因此，當人們通過計算機媒體進行瀏覽觀賞時就能夠有身臨其境的感覺，可以自由選擇角度。一方面，模擬技術的應用得益於控制工程和系統工程的發展，在控制工程和系統工程中逐步探索計算機模擬技術;另一方面，計算機模擬技術可以逐步縮短開發週期，在提高產品質量的同時減少損失，並大大降低人工成本，工作效率逐步提高，在節約經費開支等方面發揮巨大的作用。
2計算機模擬技術原理
一般情況下計算機是不能夠直接認知和處理的，所以就要求能夠建立一個能夠反映研究又容易被計算機處理的數學模型，可以用下圖來表示：通過了解觀察，可以更加清楚地認識到我們所要研究的物件，我們還可以看出，首先，模型的建立。把我們所抽出來的系統用數學的表達方式表示出來。其次，模型的轉換。模型轉換就是針對上一步抽象出來的數學表達方式通過各種適合的演算法以及計算機語言轉換成計算機能夠處理的形式，這就是通常所說的模擬模型。模型是計算機模擬的關鍵地方，實現了這個過程。再次，模型模擬實驗。將之前得到的模擬模型輸入計算機內，按照之前設定好的方案來進行模擬模型，獲得模擬的結果。模擬實驗是一個很簡單的事情。但是，如何對模擬的結果進行評價，需要分析模擬的可靠性。有的專家在文章中提出了檢驗模擬結果可靠性的兩種方法：模擬過程的反向驗證法和置信通道法。
3計算機模擬技術應用
現在，計算機成為我們生活的一部分，計算機的廣泛應用改變著傳統的生活方式和交流方式，計算機加速了每個行業的發展，計算機的廣泛應用為我們的生活提供了便利。
1交通領域。
交通是一個複雜的人機系統，交通是否安全，要充分考慮上述四個因素的作用和影響。交通安全模擬以虛擬現實技術的方法為基礎。評價體系先建立虛擬環境，然後在這個虛擬環境中加入各種可以誘發事故的因素，最後再對某路段和某區域的交通安全水平施行全程的跟蹤與評價。計算機的模擬過程是交通安全模擬及評價系統的核心。該模擬過程是一種視覺化的模擬，與傳統的數值模擬不同。例如，評價某路段的交通安全時，不僅用傳統的絕對數法和事故率法來評價，還要考慮交通者的感知與行為。我們可以在這個虛擬的環境中，選擇不同的交通工具，設定不同的交通環境，分別從交通者和第三者的角度進行事故的可能性實驗及分析，最終實現對該路段的安全性評價。同時也是交管部門建設和完善交通設施的依據，是一種分析交通事故的新方法。
2製造領域。
汽車製造是機械行業的重要組成部分。大多實驗課題具有難度大、實地成本高的特點。引入計算機模擬技術，可以有效緩解上述問題。針對碰撞實驗，浙江大學研究所的詹樟鬆博士建立了乘員動力學響應的數學模型。在其他方面，汽車工程學院的熊堅利用模擬技術對汽車的制動過程進行了研究，一汽大眾公司的姚革等通過模擬技術研究了汽車轉向的輕便性問題。
3教育領域。
計算機模擬實驗是這幾年在計算機多媒體教學中增加的新領域，還可以根據需要瞬間建立模擬實驗室。計算機模擬實驗強調了實驗的設計思想和實驗方法，打破了教與學、理論與實踐、課內與課外的界限，更加強調實驗者的主動性。通過計算機的模擬，加深學生對思想、方法、儀器的結構和設計原理的理解，還可以練習實驗技能，鞏固知識，提高學生實驗的興趣和實驗水平。現在，模擬實驗已經變成現代化實驗的重要手段。計算機模擬實驗系統充分運用人工智慧、控制理論和教師專家系統建立內在模型，利用可操作的模擬方式，實現了實驗教學的各個環節。
4計算機模擬技術的發展方向和趨勢
4.1計算機模擬技術發展方向
1網路化模擬。
隨著計算機和網路的應用與發展，計算機模擬技術也在不斷的提高。目前的模擬系統存在開發時間長、成本高、不能相容，共享困難，可移植性差等問題。其次要利用網路技術實現模擬系統共享。系統共享在模擬系統的開發中及其重要。實現了網路共享，就可以避免社會資源的重複開發，還可以適當收費來補充開發成本。
2虛擬製造技術。
計算機模擬技術發展的另一方向是虛擬製造技術。虛擬製造技術是一種領先的製造技術。它運用計算機模擬技術和虛擬現實技術，藉助計算機實現對產品的管理、控制一條龍。
4.2計算機模擬技術發展趨勢
突飛猛進的計算機軟硬體技術帶動了模擬技術的飛速發展。近幾年，模擬技術領域的新技術、新成果展示了良好的發展前景。
1面向物件的模擬建模。
與傳統的人工建模相比有了很大的進步，它最大限度地調動了計算機的符號處理能力，加快了人們認識和轉換模擬物件的速度。這種方法可以充分提升系統的建模能力。最重要的是，模擬技術容易掌握和使用，實際操作的技術人員可以利用模擬技術更好地為系統服務。
2分散式模擬。
分散式模擬是通過計算機網路聯結分散在各地的模擬裝置，構成空間與時間互相耦合的虛擬模擬環境。分散式模擬系統可以理解為由多個子模型組成的模擬模型。在分散式模擬系統中，這方面的現有技術包括：動態、靜態資料分割技術，功能分割技術，避免通訊閉鎖技術等。
3智慧模擬。
在建模、模擬模型設計、模擬結果的分析和處理階段，引入知識表達及處理技術，使模擬、建模的時間縮短，在分析中提高模型知識的描述能力，引入專家知識和推理幫助使用者做出優化決策;運用智慧模擬可以及時修正、維護輔助模型，實現更好的智慧化人機介面，使計算機與人之間的溝通變得人性化，增加自動推理學習機制，從而增強模擬系統自身的尋優能力。
5其他模擬。
視覺化模擬更加形象直觀地顯示模擬全過程，有效辨別模擬過程的真實性和正確性，而且結果也簡單，方便理解。近期出現的動畫模擬本質上也屬於視覺化模擬。將聲音加入視覺化模擬，就同時得到了視覺和聽覺的多媒體模擬。而在多媒體模擬的基礎上，植入三維動畫，強調互動功能，又可以得到支援觸覺、嗅覺、味覺的虛擬現實模擬。隨著科技的不斷髮展，模擬技術將為人類更好的服務。
5結語
計算機模擬技術是在實際需要的引導下，在不斷進步的計算機技術、多媒體技術等相關技術的支援下，融合了新的建模與模擬方法而逐漸進步發展起來的。計算機模擬技術的發展從簡單的原型到物理模型逐漸發展到動態顯示模擬結果再到現在的視覺化互動模擬。以後隨著計算機科學技術的迅猛發展，以及多媒體、虛擬現實、人工智慧、面向物件法、視覺化與圖形介面等方面對模擬技術的顯著影響，模擬技術的發展與應用都會取得優異的成績。我們完全相信，計算機模擬技術在我們的生活中應用越來越廣泛，對社會各行業的發展起到很好的促進作用，給生活帶來更多的便利。
參考文獻：
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二：汽車理論教學中計算機模擬技術的應用
摘要：將計算機模擬技術應用到汽車理論教學，可以使教學質量得到明顯提高。形象、生動的模擬模型分析與演示，既便於老師的講述，又使學生對理論知識有了深刻的理解，克服了客觀實際條件對理論教學的制約，同時也能培養學生對相關軟體學習的興趣與應用能力。
關鍵詞：教學;計算機;模擬技術
1課程教學方法探討
汽車理論是一門涉及內容較多、理論性很強、綜合多個學科的專業課程，不同於其他汽車專業課程那麼形象直觀，學生普遍反映難以掌握。根據課程教學內容及其特點，選擇適用的教學方法是提高教學效果的關鍵。對於基本概念、工作原理、受力分析圖、曲線圖、資料表以及一些結論性的知識點，可以採用多媒體中的文字、圖表和動畫等方法展示，既可達到直觀明瞭的效果，又可提高教學效率。涉及公式推導和受力分析內容的，宜採用傳統的黑板板書教學方式。因為傳統的黑板推演過程更能容易引導學生進行邏輯思維和抽象思維，對得到的結論印象也會更加深刻。對於比較複雜、抽象的教學內容，可以應用計算機模擬平臺通過動畫視訊，以及現場調取模型進行分析等方式輔助教學，將其形象化以提高學生的感性認識，避免了讓教師空洞地陳述、學生想象地去理解的局面，從而提高教學效果。對於汽車效能實驗，特別是汽車的操縱穩定性和平順性實驗，由於實驗條件的限制多數無法開展。而通過應用計算機模擬技術可以設計與實施一些虛擬模擬實驗，從而彌補了實驗教學內容的不足。汽車理論課程除理論教學和實驗教學內容之外，一般還附帶課後作業、課外大作業、課堂演講以及後續汽車理論課程設計等環節，由於課後題目一致、專案任務單一、可用的計算工具也比較侷限常用Excel或Matlab，往往造成大量抄襲，不利於學生能力的培養與公正的評價。可以考慮以專案為驅動將多種計算機模擬技術融入實踐教學環節，以加深學生對理論知識的理解，並激發學習和研究的興趣。在教學過程中，需要根據具體的教學內容選擇恰當的教學手段，結合傳統教學方法與現代教學方法，使其發揮各自優勢才能獲得更好的教學效果。
2計算機模擬技術應用方法探討
在汽車理論教學中，合理應用計算機模擬技術將對課程的教學和學生的學習效果、對後續課程設計與畢業設計，以及對學生工程軟體應用能力的培養帶來很大的幫助。下面將從如下幾點探討其應用方法：
2.1建立汽車效能模擬分析輔助教學模型庫
首先應根據汽車理論教材，結合學生的具體理解情況，合理選擇應用點，對某些重點、難點以及不易講述的地方，考慮能否應用計算機模擬技術進行輔助教學。應用計算機模擬軟體建立汽車效能模擬分析例項庫與模型庫，在課程教學中可以隨時呼叫視訊錄影與模擬模型，將汽車的一些結構運動、引數調整、效能分析、曲線變化等複雜問題在課堂中進行動態模擬演示。這樣老師就可以方便地進行講解，並給學生提供了直觀、形象的過程與結論，學生理解起來會更容易。同時在教學過程中，向學生展示計算機模擬技術在汽車領域的應用，還可激發學生利用相關軟體對理論知識進行學習和應用，為後續課外實踐、課程設計、畢業設計等環節打下基礎。由於課程所涉及的應用點可能較多，所以模型庫建設之初，工作量較大，不過這對學校精品課程建設和直接改善課程教學效果來說是十分必要且一勞永逸的。
2.2各種模擬軟體在專業教學中的優勢
根據不同計算機模擬軟體的專業優勢，合理應用於汽車理論教學中，使複雜問題的分析變得直觀、清晰，並能激發學生的學習興趣。Matlab軟體是進行汽車效能計算的常用工具，具有強大的數值計算和圖形功能，可以方便地完成各種汽車效能的計算;同時，利用Matlab的數值計算函式和Simulink模組，可以對汽車理論中複雜的過程進行模擬分析和求解。這些計算和分析的結果都可以通過Matlab提供的視覺化手段呈現給學生，有助於清晰地闡釋抽象的概念。[4]車輛效能模擬軟體CRUISE是一款專門為汽車傳動系統匹配而設計的整車效能模擬軟體。模組化的建模方式將整車分為發動機、離合器、變速箱、主減速器等汽車模組，同時設有迴圈行駛工況、爬坡效能分析、穩態行駛效能分析等計算任務，可方便地進行傳統汽車、新能源汽車整車動力性、經濟性計算與動力裝置引數的匹配分析。與Matlab軟體不同的是，該軟體建模方便，不同的模組引數和計算任務可以詳細、方便地進行設定，更加接近汽車實際模型，計算結果也更加精確。該軟體在汽車動力傳動系統模擬方面具有其他模擬軟體無法比擬的專業性和靈活性，在國內外汽車行業應用十分廣泛。ADAMS是一款在汽車行業應用較為廣泛的機械系統多體動力學模擬軟體，其中ADAMS/CAR模組為一款整車設計軟體包，它能夠快速建造高精度的整車虛擬樣機模型，通過高速動畫，直觀地再現各種虛擬實驗工況下整車的動力學響應，大大減少了對物理樣機的依賴。在汽車理論教學中，可通過ADAMS/CAR在虛擬環境中實現懸架、轉向系統的運動分析，同時還可進行汽車操縱穩定性和平順性等相關的模擬實驗，解決了由於客觀條件限制不能進行的實驗教學環節。另外，在汽車模擬技術研究領域還有ADVISOR，CarSim/TruckSim等工程軟體，憑藉自身的優勢和特點，應用也較為廣泛。2.3計算機模擬技術在專案驅動實踐教學模式中的作用目前多數汽車理論教學進行的課後作業、課外大作業和汽車理論課程設計，以Matlab軟體應用較為廣泛。通過Matlab軟體進行程式設計計算可對汽車的多項效能進行分析，但是應用Matlab使學生過多偏重於公式計算與程式設計，具有一定的侷限性。而且，單一的課題任務往往伴隨大量的抄襲，不利於學生獨立解決問題與公正的評價。以多類課題專案為驅動將不同計算機模擬軟體應用於汽車理論各個實踐教學環節，可解決上述問題。[5]實施過程中，需要構建多個貼合汽車實際使用效能的課題專案，並以同類型模擬軟體的應用進行分組學習和指導，使學生在專案學習及完成過程中加深對理論知識的理解及實際應用，激發學生實際分析問題、解決問題的能力。
3計算機模擬技術應用例項
3.1Matlab軟體應用例項
汽車的動力性是汽車各種效能中最基本、最重要的效能。其中，在繪製一下曲線圖，如驅動力-行駛阻力平衡圖時，以往的教學方法基本是課堂講授曲線的作圖方法，給一個課本已經繪製好的某車型的曲線，然後由曲線分析汽車各檔的驅動力的變化。可根據發動機轉矩擬合公式、驅動力計算公式、行駛阻力計算公式及車速計算公式，
3.2CRUISE軟體應用例項
利用CRUISE軟體模組庫，可快速搭建傳統汽車及新能源汽車動力傳動系統模擬模型，通過設定計算任務，對整車動力性、經濟性等進行模擬計算。同時，軟體自身也提供了多種汽車模型模板，便於初學者進行學習。圖3為軟體自身提供的傳統後輪驅動汽車FR動力傳動系統模擬模型，通過設定計算任務，可得到豐富的有關汽車動力性、經濟性的文字和圖表結果分析檔案。為設定UDC迴圈工況後，計算得到的發動機工作點分佈示意圖，可對發動機與整車動力裝置引數進行匹配分析提供依據。
3.3ADAMS軟體應用例項
在汽車理論教學中，可通過ADAMS/CAR在虛擬環境中實現汽車操縱穩定性和平順性等相關的模擬實驗，解決實際實驗條件限制帶來的問題。在ADAMS/CAR中使用者可以通過模板自行建立模型，也可呼叫共享資料庫中的系統或整車模型進行模擬分析。以汽車操縱穩定性中的單移線實驗為例，對某車整車操縱穩定性進行了虛擬模擬。可根據標準設定實驗條件，通過模擬計算，將實驗結果以動畫、曲線圖等方式展現。ADAMS/CAR所提供的模擬實驗平臺，可使學生方便地進行各種有關操縱穩定性、制動性、平順性虛擬實驗，彌補了實驗教學內容的不足。
4結束語
將計算機模擬技術應用到汽車理論教學，可以使教學質量得到明顯提高。形象、生動的模擬模型分析與演示，既便於老師的講述，又使學生對理論知識有了深刻的理解，克服了客觀實際條件對理論教學的制約，同時也能培養學生對相關軟體學習的興趣與應用能力。當然充分利用多種計算機模擬工程軟體的優勢來輔助教學，還需要大量的準備工作，但考慮到對教學效果的提高改善與學生理論知識的學習，這將是十分必要。
參考文獻
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2、計算機模擬技術在磨削溫度場中的應用王霖,秦勇,劉鎮昌,葛培琪,孫建國,高偉工具技術2001-10-22