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三維仿真論文范文第1篇

1評定對象

國內高校在校全日制研究生（包括碩士研究生和博士研究生），獎學金面向國內高校的全部對口專業(yè)，平等對待.

2獎學金額度

在全國高校評選出使用LMS Imagine.Lab AMESim一維仿真平臺和LMS Virtual.Lab三維仿真平臺進行課題研究的優(yōu)秀在讀研究生各5名，給予每人5 000元的獎學金資助.

3評定條件

（1）必須是國內高校在校全日制研究生（包括碩士研究生和博士研究生），在讀期間的學年平均成績優(yōu)秀，無不及格科目.

（2）使用LMS Imagine.Lab AMESim一維仿真平臺或LMS Virtual.Lab三維仿真平臺進行研究生畢業(yè)論文相關的課題研究，且課題內容具有實際工程背景支持，最好結合實際橫向項目的合作課題.

（3）論文命題能推動行業(yè)核心技術進步或具有明顯創(chuàng)新研究價值.

（4）應用領域包含但不限于汽車、航空航天、船舶、兵器、交通、能源、通信、電子、化工、工程機械、家用電器、輕工業(yè)、醫(yī)藥和IT等.

（5）論文完成后應署名LMS高校獎學金資助支持，并共享論文電子版.

（6）優(yōu)先考慮LMS Imagine.Lab AMESim或LMS Virtual.Lab軟件的高校正式用戶.

4申請流程

（1）對符合評審條件的申請人，根據申報項目填寫“LMS仿真解決方案高校獎學金申請表”，并必須經負責導師簽字確認和學校認可.

（2）LMS會盡快與申請人確認，并根據書面資料組織評審.

（3）按照評審程序的規(guī)定公布評審結果并發(fā)放獎學金.

5評審程序

（1）具體評定工作由LMS負責，組織LMS公司專業(yè)技術人員和行業(yè)專家組成動態(tài)評定小組，進行綜合評審.

（2）評審結果將在LMS官方網站公布，并于每年的LMS用戶大會統(tǒng)一發(fā)放該獎學金.2013年LMS用戶大會將于6月24-25日在青島舉行.

（3）針對碩士研究生和博士研究生的論文差異進行適度把握，原則上碩士5篇、博士5篇，但暫不做硬性區(qū)分，即名額之間可適度調劑.

（4）對所有入選的在讀學生，LMS將采用租或借等形式給予最新版本LMS Imagine.Lab AMESim或LMS Virtual.Lab軟件的友情贊助支持，并歡迎獲獎者畢業(yè)后加入LMS公司.

6申請截止時間

本年度申請截止時間為2013年5月31日.

三維仿真論文范文第2篇

關鍵詞：三維建模，分形理論，山體，仿真

 

0.引言

隨著信息技術的逐步發(fā)展和社會要求的逐步提高，虛擬現實的研究領域開始轉向山體、水域等不規(guī)則形態(tài)的實體。而由于計算機處理能力有限，地形數據獲取困難，可視化處理復雜，三維顯示效果缺乏真實感等問題逐漸顯現。本文以山體為例就不規(guī)則形體的可視化過程進行研究，探討一種不需要實體數據，計算機可視化技術與數學分形理論相結合的三維地形可視化的處理方法。

虛擬地形的可視化具有隨機性和復雜性，在對山體的三維建模過程中，首先對山體的實際形態(tài)進行研究，針對虛擬地形數據的特點進行參數設置和紋理映射，利用計算機可視化技術，創(chuàng)造性的融入分形技術，實現對山體的建模。同時利用分形理論實現山體表面樹木的覆蓋，達到仿真的效果。

本文探討的山體的三維建模方式，是基于筆者題為《連云港地區(qū)虛擬現實研究》的基礎上的，在對其虛擬現實的研究過程中對山體的建模采用的是3Ds MAX與VRML相結合的方式進行的。

1.分形理論概述

隨著社會科技的進步，分形理論從最初的研究自然界和非線性系統(tǒng)中的不光滑和不規(guī)則的幾何形體逐漸發(fā)展為研究人類社會經濟活動中存在大量的現象。分形理論著重研究自然界和社會活動中普遍存在的無規(guī)則而具有自相似性或統(tǒng)計自相似性的系統(tǒng)或現象，如彎彎曲曲的海岸線，起伏不平的山脈，粗糙不堪的斷面等。這類客體不具備特征尺度，用不同倍數的放大鏡去觀察它們，其相貌是相似的，并且這個性質不隨觀察位置的變化而變化。自相似性普遍存在物質系統(tǒng)的多個層次上，物體或幾何圖形的維數的變化可以是連續(xù)的，即其維數可以不是整數[2]。

而以山體、河流等不規(guī)則幾何形體為主要內容的地球系統(tǒng)，其時空展布具有分形的特點。普通的數理理論中的均勻、連續(xù)及光滑邊界條件下的問題求解方法遠不能滿足地學問題的研究需要，分形理論的出現為研究類似地球系統(tǒng)這樣的復雜系統(tǒng)提供了一種新的研究方法。

2.虛擬現實三維山體建模方法初探

在對山體進行三維建模時可以使用強大的三維建模工具3Ds MAX或是虛擬現實建模語言（VRML）進行。對于地形數據，還可以借助VRMAP進行拉伸從而實現三維實體的可視化仿真。

筆者在進行《連云港地區(qū)虛擬現實研究》時考慮采用強大的三維建模工具和虛擬現實建模語言相結合的方式進行，所收結果不盡如人意（如圖1所示）。為此，探索更加符合地形數據特征的三維建模方式有助于更加清晰地對地理實體進行分析研究，從而真正實現地形數據的三維可視化。在可視化的基礎上借助虛擬現實建模語言VRML強大的擴展性能，結合JavaScript腳本實現三維實體的放大、縮小、漫游、查詢等人機交互功能。

考慮到地形數據的復雜性及其獲取的難度，在進行山體的三維建模時還可以采用三維建模軟件SketchUp對場景進行三維建模，使用遙感圖作為底圖，在底圖的基礎上對相應的山體進行拔高，利用等高線形成基于現實的虛擬場景圖（如圖2所示），在SketchUp軟件中可同樣對所選場景進行放大縮小漫游等操作，但是實現場景僅能對山體底部的輪廓相對應，與山體實際自相似的“層次”結構不相吻合?？萍颊撐?。

三維仿真論文范文第3篇

關鍵詞：電磁場；波導；有限元；HFSS

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）35-0043-02

1 引言

電磁場的教學向來是高校電子類專業(yè)教學改革的重點和難點。在電磁場理論中，波導的特性和模式分布是重要的教學內容，學生們普遍認為學習難度較大。特別是很多高校不具備實驗條件，學習波導理論就顯得非常抽象。這嚴重影響了教學質量和學生的學習積極性。為了解決這些矛盾，筆者使用有限元分析軟件HFSS進行形象化教學，取得了較好的教學成果。

HFSS（High Frequency Structure Simulator）是原美國Ansoft公司開發(fā)并推出的三維電磁仿真軟件，2008年7月被ANSYS公司收購，是世界上第一個商業(yè)化的三維結構電磁場仿真軟件[1]。HFSS提供了簡潔直觀的用戶設計界面、精確自適應的場解器，并擁有空前電性能分析能力的功能強大后處理器，能計算任意形狀三維無源結構的S參數和全波電磁場[2]。HFSS軟件采用的是有限元法（Finite Element Method，FEM），計算結果準確可靠，是業(yè)界公認的三維電磁場設計和分析的工業(yè)標準。

2 基本教學問題描述

2.1 基本波導理論

2.1.1 矩形波導簡介

通常將由金屬材料制成的、矩形截面的、內充空氣介質的規(guī)則金屬波導稱為矩形波導，它在電磁兼容測試[3]和微波技術[4]中最常用的傳輸系統(tǒng)之一。

由于矩形波導不僅具有結構簡單、機械強度大的優(yōu)點，而且由于它是封閉結構，可以避免外界干擾和輻射損耗；因為它無內導體，所以導體損耗低，而功率容量大。在目前大中功率的微波系統(tǒng)中常采用矩形波導作為傳輸線和構成微波元器件。利用麥克斯韋方程和矢量恒等式，可得到波導中電場和磁場的波動方程如下所示：

方程式中E和H不僅有橫向分量，還有縱向（z方向）分量，而且E和H不僅是z的函數（e-rz），還是x和y的函數。Kc為矩形波導TM波的截止波數，顯然它與波導尺寸、傳輸波型有關，其表達式如下：

m是電、磁場量沿x軸[0，a]出現的半周期（半個純駐波）的數目，n是電、磁場量沿y軸[0，b]出現的半周期的數目。對于TE波，m和n中任意一個可以為0，但是不可以同時為0；而對于TM波中任一個都不可以為0，否則全為0。在波導內壁處電力線垂直于邊壁，且波導壁的內表面上只能存在磁場的切向分量，法向分量為零，電力線與磁力線相互正交[5]。

2.1.2 矩形波導的傳輸特性

（1）截止波數、截止波長、截止頻率。

如前所述，矩形波導TEmn和TMmn模的截止波數均為：

對應的截至波長和截至頻率為：

在導行波中截止波長λc最長的導行模稱為該導波系統(tǒng)的主模，波導能夠進行主模的單模傳輸。

（2）波導波長和相移常數。

矩形波導TEmn和TMmn模的波導波長和相移常數表達式相同，式中？姿是工作波長：

（3）相速和群速。

矩形波導TEmn和TMmn模的相速和群速表達式相同：

（4）波形阻抗。

矩形波導TEmn和TMmn模的波形阻抗表達式分別為：

2.2 HFSS數值求解

在HFSS中建立如下圖1所示矩形波導，其在x、y和z軸尺寸分別為4in、0.8in和0.5in。結構圖如圖2所示。

按照已知參數，帶入（6）式可計算出此波導模型的截止頻率fc約為7.3GHz。下面利用HFSS仿真計算此矩形波導的截止頻率，仿真結果如圖2所示?？梢钥闯?，矩形波導的S21參數在7.35GHz，與理論計算誤差不到1%，說明HFSS在仿真矩形波導的教學中具有很高的可靠性。

在日常教學中電磁波是怎么樣在矩形波導中傳輸的，理論知識不易理解，這里我們可以結合HFSS軟件來仿真電磁波在矩形波導中的傳輸，尤其是在HFSS中我們還可以看到動態(tài)的電磁波傳輸過程[6]，并且HFSS中的仿真數據還可以和Matlab兼容，互相可以導入。

由矩形波導的截至頻率fc定義可知：當入射波的頻率小于矩形波導的截止頻率時，電磁波是不能夠通過矩形波導來傳輸的；當入射波的頻率大于矩形波導的截止頻率時，電磁波是完全能夠通過矩形波導傳輸的。

下面我們就通過HFSS仿真演示入射波頻率分別小于和大于矩形波導截至頻率時，電磁波在矩形波導中的傳輸過程。在HFSS中，上述所建模型截至頻率為fc=7.35GHz，這里我們分別設定入射波頻率為7GHz和9GHz，仿真結果如圖3和圖4所示。

由圖3和圖4可知，當入射波的頻率為7GHz（7.35GHz）時，電磁波是完全能夠以其特有的傳輸方式不斷向前傳輸到波導的另一端。

3 結論

本文利用HFSS的有限元求解法，以矩形波導為例，對矩形波導三維矢量靜電場問題進行了求解，并使用三維圖形進行可視化，仿真矩形波導的參數。通過本文的工作，可以更加直觀地理解電磁波在矩形波導中的傳輸過程以及波導的各參數，相對于傳統(tǒng)解析學習方法而言，計算量大大減少且更直觀形象。本文對矩形波導三維矢量靜電場利用HFSS仿真求解的計算方法可以推廣應用在天線仿真設計、大學電磁教學和低頻電磁干擾分析等領域。

參考文獻：

[1]李明洋，等.HFSS電磁仿真設計從入門到精通[M].北京：人民郵電出版社，2012.

[2]王揚智，等.基于HFSS新型寬頻帶微帶天線仿真設計[J].系統(tǒng)仿真學報，2007，19（11）：2603-2606.

[3]郭丹丹，程健，魏學峰.HFSS天線仿真在電磁兼容預測中的應用[J].儀表技術，2011，（8）：50-53.

[4]劉國強.Ansoft工程電磁場有限元分析[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003.

[5]常宏宇.典型電磁現象的可視化實現[J].數學的實踐與認識，2007，37（13）：52-56.

三維仿真論文范文第4篇

關鍵詞：機械設計，CAD技術，應用，發(fā)展趨勢

 

〔正文〕

機械設計是機械類各專業(yè)的專業(yè)基礎課。同時，該課程也是工科類專業(yè)的基礎必修課。本課程在教學內容方面，著重基本知識、基本理論和基本方法，在培養(yǎng)實踐能力方面，著重設計構思和設計技能的基本訓練。在本課程學習中，綜合運用先修課程中所學的有關知識和技能，結合各種教學實踐環(huán)節(jié)及課程設計的基本鍛煉，為順利地過渡到學習有關專業(yè)課程及進行專業(yè)畢業(yè)設計打下良好的基礎。

機械設計課程設計是機械類專業(yè)和近機類專業(yè)學生在學完機械設計及同類課程以后所設置的一個重要的教學實踐環(huán)節(jié)，也是學生第一次較全面、規(guī)范地進行設計訓練機械設計教學的一個重要實踐環(huán)節(jié)。其主要目的是培養(yǎng)學生的理論聯系實際的設計能力，訓練學生綜合運用機械設計課程和其他先修課程的基礎理論并結合生產實際進行分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、深化和擴展學生有關機械設計方面的知識；通過對通用機械傳動或簡單機械的設計，使學生掌握一般機械設計的程序和方法，樹立正確的工程設計思想，培養(yǎng)獨立、全面、科學的工程設計能力等；在課程設計實踐中，對學生進行設計基本技能的訓練，培養(yǎng)學生查閱和使用標準、規(guī)范、手冊、圖冊及相關技術資料的能力以及計算、繪圖、數據處理和計算機輔助設計等方面的能力等。

基于以上認識，結合近年我校機械設計課程體系、課程內容以及立體化教學模式的改革和重點課程建設，在學生機械設計課程設計和畢業(yè)設計實踐中，主要從機械設計課程設計的設計方法和手段的改進等方面進行了大膽的改革與實踐，逐步實施了從手工繪圖到二維AUTOCAD的應用最終到三維 CAD的過渡，在提高學生的設計能力和綜合素質方面得到了較好的效果。

一. 機械設計實踐的現狀

幾個世紀以來，人們用手工繪圖來表達自己的設計理念。圖紙作為工程師的語言，為工程設計技術人員之間進行有效的交流帶來極大方便。然而，隨著科學技術的發(fā)展，特別是計算機技術的廣泛應用，手工繪圖已不能滿足機械設計的要求?，F在，機械設計手段從20世紀70年代的手工繪圖轉向計算機繪圖，大大提高了繪圖效率和繪圖質量。

目前，CAD技術主要以二維繪圖軟件AUTOCAD為代表，在機械設計實踐中只是教會學生操作和繪制簡單的零件圖，而用AUTOCAD繪制裝配圖以及進行有關的工程分析是非常不便的且很難實現。為此，為了能夠方便地繪制裝配圖，在機械設計實踐教學和畢業(yè)設計中逐步地采用了CAXA電子圖版、開目CAD等二維繪圖軟件作為繪圖工具，輔助完成零部件設計。 當前，我國制造業(yè)已全面完成甩圖板工程，二維CAD技術的普及結束了手工繪圖的歷史，對減輕人工勞動強度，提高經濟效益起到了很明顯的作用。隨著技術的發(fā)展，CAD技術正從二維CAD向三維CAD過渡，有相當一部分CAD應用較早的企業(yè)已完成了從二維CAD向三維CAD轉換，并取得了巨大的經濟效益和社會效益。企業(yè)需要掌握三維CAD技術的專業(yè)人才，掌握三維CAD技術已成為工科院校畢業(yè)生最基本的要求。因此，在機械設計實踐教學中采用三維 CAD技術，已成為我們現在機械設計實踐教學改革的重要內容和亟待解決的問題。

二. 三維CAD關鍵技術

三維CAD造型技術也稱建模技術，它是CAD技術的核心。從20世紀60年代至今，三維建模技術的發(fā)展經歷了線框建模、曲面建模、實體建模、特征建模、參數化建模、變量化建模，以及當今正在研究的產品集成建模、行為建模等發(fā)展過程。三維CAD以三維造型設計為基礎，只要形成了三維模型，各種二維視圖唾手可得。三維CAD技術在產品的三維造型、虛擬裝配、工程圖生成、動態(tài)干涉檢驗、機構運動分析和動態(tài)仿真、有限元分析等方面帶來了革命性得突破，提高了設計效率和設計質量。三維設計的真正意義不僅僅在于設計模型本身，而是設計出模型的后處理工作。

三維CAD技術主要包括以下內容：三維造型/三維設計、計算機輔助工程分析、機構運動分析/仿真、裝配干涉檢驗、三維轉二維、圖樣檔案管理等?？萍颊撐??？萍颊撐摹＠眠@種全過程的三維CAD系統(tǒng)完成設計以后，不僅使設計對象的幾何形狀和性能滿足要求，而且使各方面的指標（強度、剛度、重量和成本等）都達到最佳狀態(tài)，這是計算機輔助設計和輔助工程分析的根本目的。三維CAD符合設計者的思維習慣，可以充分發(fā)揮設計者創(chuàng)造力和想象力。三維 CAD技術不僅解決了產品設計和工程圖繪制的問題，更重要的是利用三維CAD技術實現產品的虛擬設計、運動仿真和優(yōu)化設計，所生產的三維零件可以直接與CAE/CAM/CAPP等CIMS技術進行數據交換和銜接，是將來實現無圖樣生產的關鍵技術之一，是實現虛擬制造的重要手段。掌握三維CAD技術的使用，已經逐步同使用計算機進行文字處理一樣，成為產品開發(fā)、設計人員的一種基本技能。

三、CAD技術的發(fā)展趨勢

隨著計算機性能的提高，網絡通訊的普及化、信息處理的智能化，CAD三維技術正向規(guī)范化、智能化、集成化的方向發(fā)展。

1. 規(guī)范化。ス娣痘(標準化)的趨勢體現在幾個方面：數據模型的規(guī)范化(標準化)、數據交換格式的標準化和CAD資源的規(guī)范化等。數據模型應采用STEP標準體系。隨著STEP標準體系的逐步完善，它對于幾何數據、工程數據模型的思想將作為新一代CAD系統(tǒng)的開發(fā)指南?？恳郧暗囊恍藴式涌谝呀洘o法完全滿足CAD數據交換的要求。目前，參數化特征模型的傳輸還是一個世界難題，在STEP標準基礎上，相信這一點能有所突破。

2.智能化。ヌ卣髟煨禿筒問設計的采用即是智能化方面的進步。軟件不僅僅是提供一些繪制的工具由人們去使用，也不再將占線面數據存儲在一起，而忽略其內在聯系。特征和參數的引入使得軟件似乎成為人類(用戶)一個更聰明的助手?？萍颊撐?。CAD軟件應該更大限度地將工程數據概念集成到數據模型中，例如目前，CAD軟件的特征模型主要是解決零件幾何造型的問題，而對于后續(xù)分析、CAPP和加工的需要還考慮得不夠。

3.集成化。ゼ成化是當今CAD技術發(fā)展的又一大趨勢。CAD技術不是孤立的。首先，它集成了計算機軟硬件、數據庫、外圍設備、圖形學、網絡及各個應用領域的技術。同時，它又不斷和CAM(計算機輔助制造)、CAPP(計算機輔助工藝流程規(guī)劃)、MIS（管理信息系統(tǒng))、PDM(產品數據管理)以及MRP(制造資源管理)等系統(tǒng)相集成。由于Internet的發(fā)展，使得這些設想得以實現。如何構造在Internet體系上的CAD/CAM集成化系統(tǒng)將會是人們追蹤的熱點。特別是在全球經濟一體化的背景下，并行工程、異地設計制造等概念的發(fā)展和應用，基于網絡、基于WEB的協同設計制造系統(tǒng)大受青睞?，F在已有一些標準，如解決異構系統(tǒng)平臺的XML和XML-3D，以及解決三維圖形、圖像在互聯網上傳輸共享的VRML標準相繼出臺，已經為我們在互聯網的構架下，建立協同設計和協同工作的環(huán)境打下了基礎。

參考文獻

[1]徐剛濤主編.機械設計基礎. 〔M〕北京:高等教育出版社.2008.

[2] 葛海霞,劉村.AutoCAD2004/2005輔助設計[M].上海:上?？茖W普及出版社,2004.

[3] 董超.Auto CAD三維制圖在機械設計中的應用［J］. 試驗技術與試驗機，2004，（3）.

[4] 董云飛 .淺談CAD技術在工程設計中的應用 [J] -山西建筑2007(07)

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[6]おね跗浞 三維CAD技術對機械設計的影響 [J].煤礦機械2007(4)

三維仿真論文范文第5篇

隨著我國經濟的快速發(fā)展，教研改革的不斷深化，形象生動的教學方法有必要應用到實際教學活動中。而焊接熔滴過的形式，一般都要通過高速攝影方法對熔滴的過渡情況進行攝制，播放以后才能知道具體的熔滴過渡形式，所需的設備昂貴，攝制工藝相當的復雜并難以做到。通過對本課題的研究，不但可以有利于教學改革，提高學生的學習興趣，而且還不需要昂貴的設備，降低成本。

本課題通過查閱資料，根據熔滴過渡的受力情況和熔滴過渡的主要形式和特點，應用3DS MAX 4.0繪制三維動畫，并且用Authorware制作演示界面。經過對軟件的調試和修改，最終達到本課題的要求。

該軟件共制作了12個三維動畫，即大滴滴落過渡、大滴排斥過渡、細顆粒過渡、短路過渡、爆炸過渡、射滴過渡、射流過渡1（表現其跳弧現象）、射流過渡2（表現其高速過渡現象）、旋轉射流過渡、亞射流過渡、沿熔渣渣殼過渡、沿套筒過渡。演示界面包括歡迎界面、動畫選擇界面、退出界面、結束界面。在軟件制作期間，進行了大量的調試工作，并且該軟件的各環(huán)節(jié)運行正常。

結果表明，該軟件能夠對焊接熔滴過渡的過程提供很形象的模擬，并且與真實的熔滴過渡的過程相近。而且它在計算機模擬實際工藝等方面具有一定的實際意義，為以后的計算機仿真作出了初步探索。

關鍵詞：熔滴過渡，三維動畫，計算機仿真

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