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仿真軟件范文1
中圖分類號：TU43 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416(2012)01-0119-02
Simulation program for experiment of soil mechanics
CHEN Guo-zhou ZHANG Jian-xun
(Civil Engineering department of Fujian University of Technology, Fuzhou, 350108,China)
Abstract: Soil mechanics is the core class of civil engineering. The soil experiment is the important part of the class. Visual Basic program language is used to develop a simulation program for experiment of soil mechanics. The deformation and progressive failure of the soil specimen can be shown by the simulation program. The simulation program supposes the explanation for the soil experiment procedure and the principles of soil mechanics. Several soil constitutional laws are considered by combining the finite element program of geotechnical engineering.
Key words: Computer technology;simulation program; experiment of soil mechanics
土力學課程是土木工程、橋隧工程等專業所必修的專業基礎課程，主要研究土的物理性質及其在外部荷載作用下的力學行為，是一門實踐性很強的課程[1]。將計算機仿真技術應用到土力學實驗中，可以將土力學實驗的過程和結果形象逼真地展示給學生。使用可視化技術和多媒體技術，可以把文字、圖片、視頻整合到一起，可以將土體試樣受力與變形過程展現出來，直到試樣破壞。張百紅[2]利用Matlab軟件的熱分析功能模塊進行土力學的非飽和土滲流計算，結果表明使用Matlab軟件對平面滲流場的求解,具有簡單易學的特點,可以用來計算較復雜的例題。王常明[3]用Borland C++ Builder可視化開發環境開發了土力學實驗模擬程序，用3DMax軟件和Authorware多媒體程序編著演示部分。肖昭然[4]用Author ware平臺開發土力學三軸實驗課件的方法，并介紹了課件的結構流程、設計理念以及理論基礎，在此平臺上，學生能夠完成對三軸實驗的計算機模擬操作。這些仿真軟件的應用，不僅能方便學生在實驗前進行模擬操作訓練，而且能夠調動學生的學習積極性，使學生更深刻地掌握土力學課程的基本原理。本文使用VB程序研制了土力學實驗仿真軟件，介紹了該仿真軟件的功能特點。
1、軟件的開發程序語言
計算機仿真實驗是通過相應的模擬程序在計算機上來完成實驗過程的。我們選用的開發程序為VB（Visual Basic的簡稱），這是Microsoft公司推出的一種可視化應用程序開發工具。VB采用可視化的開發圖形用戶界面的方法，使用者一般不需要編寫大量程序源代碼去描述界面的外觀和位置，而只要把需要的控件拖放到程序屏幕上的相應位置即可，使用者只要掌握常用控件的用法就可以建立實用的應用程序。程序運行通過后，可以形成可執行文件，點擊該文件就可以進入仿真軟件的用戶界面。完成后的土力學實驗仿真程序界面如圖1所示。
2、仿真軟件的功能
2.1 實驗步驟及相關理論的查找功能
為使學生易于理解和使用，在仿真軟件中介紹實驗中試樣的制作、施加荷載、觀測的技術要領和詳細過程。仿真軟件中提供查找功能，學生可以在軟件中方便的查閱與本實驗相關的理論及相關的國家技術規范。比如在進行“直剪實驗”時，可以在該軟件上點擊“步驟查詢”這個按鈕，這樣就可以看到該實驗步驟分為五步，分別為“(1)環刀切取試樣；(2)試樣放入盒中；(3)調整量力環百分表讀數為零；(4)施加壓力及水平力；(5)卸載取出損壞試樣”。如果學生對某個步驟還要進一步了解，可以再點擊所選的步驟，可以得到更加詳細的解釋。比如點擊“試樣放入盒中”，就可以看到詳細描述如下“對準直剪儀上、下盒，插入固定銷，使上、下盒固定，在試樣上、下面各放一張不透水的塑料薄膜，將帶土樣的環刀平口向下，對準剪切盒口，用一透水石將試樣徐徐推入盒內，移去環刀，最后裝上加壓蓋板和鋼珠?！?/p>
2.2 實現土力學實驗過程的可視化
土力學實驗的目的在于如何準確測定土體的各種物理及力學參數，如壓縮性指標、抗剪強度指標等。因此，在研制土力學實驗仿真系統時，遵循土力學實驗的課堂教學規律，努力通過仿真軟件模擬過程來揭示土的力學行為，盡力使軟件界面形象生動，并且便于使用者操作。以“直剪實驗”為例，通過對土體試樣施加水平力，使試樣在直剪儀上下盒的交界處錯開破壞。破壞前和破壞后的試樣示意圖如圖2和圖3所示。
2.3 仿真系統中引入土體本構模型
由于土是一種松散介質，具有三相（固相、液相和氣相）組成，其力學性質遠遠比金屬固體材料復雜,所以土的本構模型也更加復雜。在實驗仿真軟件中，引入幾種較為經典的土體本構模型進行計算機模擬，可以讓學生更深入體會土體的復雜性及其本構模型對實驗結果的影響。我們利用巖土工程有限元軟件MIDAS/GTS，對土力學實驗進行模擬，可以得到土移及應力分布圖，計算結果可以導入我們的仿真系統中。這樣可以利用已有的商業軟件中的多種土體本構模型,比如莫爾庫倫模型、鄧肯－張模型等。直剪試驗中，土體試樣破壞時的應力圖如圖4所示。
2.4 對實驗結果的曲線實時顯示
本仿真軟件操作盡量采用鼠標點擊或者文件導入的形式來輸入數據，可以減少數據的手工逐項輸入，從而減少人與計算機交互過程中的失誤，也提高了數據輸入效率。在模擬過程中可以隨時顯示實驗結果的實時曲線，如荷載與位移的關系曲線，與實際實驗過程相一致。學生可以利用仿真軟件模擬的結果數據進行處理，繪制各種變化曲線，獲得所需的各種力學參數。
3、仿真軟件在教學中的應用
從上述的功能描述可以看出，本實驗仿真系統具有以下特點：(1)操作簡單，便于使用，多數情況下只需點擊按鈕；(2)可視性較強，可以看到土力學實驗的全過程，并以直觀形象的圖形表現出來；(3)仿真程序遵循土力學實驗原理，較真實地反映土體試樣的力學行為；(4)對試件進行實驗加荷后立即可以得到變形結果；(5)交互性較強，操作者可以輸入土體試樣大小、荷載大小、加載速率等各種信息，可以獲得實驗結果數據及變化曲線。
本實驗仿真系統被應用到土力學教學中，主要在兩種情況下：一是在課堂里講解實驗原理時，將土體試樣受力與變形過程展現出來，使學生更深刻地理解土力學的基本原理。二是在實驗前讓學生進行計算機操作，能夠調動學生的學習積極性，使學生更深入地掌握土力學實驗的基本步驟。
4、結語
仿真實驗軟件是通過操作計算機程序來模擬完成實驗過程，不受實驗室場地、實驗設備、實驗材料的限制，是培養學生綜合創新能力的一種新手段。仿真實驗為學生提供了一種虛擬實驗環境，在這種環境下學生可以反復進行操作,并且快速獲得實驗結果，其方便性是實際實驗所不可比擬的。仿真實驗作為一種全新的教學手段，有助于激發學生學習專業知識的興趣，在實驗經費和實驗設備受到限制的條件下，開展計算機仿真教學具有應用推廣前景。但如何結合各自的專業特點，開發適合本專業學生使用的仿真軟件，還有很多相關的問題需要深入探討。
參考文獻
[1]李廣信,呂禾,張建紅.土力學課程中的實踐教學.實驗技術與管理,2006,23(12):13-15.
[2]張百紅.二維滲流場的MATLAB仿真在土力學教學改革中的應用.高等建筑教育,2006,15(4):97-99.
[3]王常明,王清,范建華,齊放.計算機仿真在土力學實驗教學中的應用.高等建筑教育,2005,14(4):96-98.
[4]肖昭然,張昭,王凱.土力學三軸實驗的計算機仿真.計算機輔助設計與圖形學學報,2004,16(3):375-377.
作者簡介
陳國周，博士，講師，教研室主任，從事巖土工程科研與教學工作。張建勛，博士，教授，副校長。
基金項目
仿真軟件范文2
[關鍵詞]仿真軟件；教學實踐；應用
中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）31-0122-01
科學技術的迅速發展使得仿真軟件的應用越來越廣泛，在教學過程中仿真軟件的作用更加重要。對電氣工程專業的學生來說，在課堂上所學到的知識普遍非常抽象，比如雖然教師畫出了相關電路圖，分析了其工作原理，并且根據工作原理進行了公式推導，但是學生缺乏直觀印象，從而造成學生難于理解，教學效果往往有限。為了解決這方面的難題，在教學過程中采用仿真軟件得到了重視，仿真軟件使得電路工作原理具體化，及時檢驗理論學習，從而提高了教學效果。
一.仿真軟件簡介
雖然在教學過程中所用到的仿真軟件種類很多，但它們都有一些共同特點，正是由于這些特點使得它們在教學中得到了廣泛應用。
首先仿真軟件很方便。由于仿真軟件都是經過業內技術工作者經過很多檢驗才使用，所以它們的輸出結果大部分都正確。這樣使得學生離開實物也可以得到具體的波形。對于空間和時間有限的教學過程來說，這個特點非常重要。電子實驗需要學生掌握各種電子元器件的使用方法，需要學生正確地進行連接，需要學生準確的測量，這些都對教學提出了空間和時間的限制。學生進行實驗需要很多儀器設備，場地和時間的保障。而仿真軟件的要求則很少，當學生在電腦上正確安裝仿真軟件后顯示軟件界面時，他們就可以進行仿真實驗了。這對于缺少焊接經驗的學生來說激發了他們進行主動學習。
其次仿真軟件非常靈活。在實驗中很多情況下需要改變元器件數值，改變接線，改變測量值，在傳統的實物實驗中這個過程耗費時間，而仿真軟件則只需更改模型的數值或者接線從而靈活地處理上述問題，這樣就能夠有效地促進教學。
再次仿真軟件很直觀。對于大型的電子線路來說，它們分布的空間可能很大，學生很難對它們有一個直觀認識，有的輸電線路長達幾百公里，學生要直觀認識它們有難度。而仿真軟件則提供了便利的條件。
二. 教學過程中使用仿真軟件的場合和特點
在教學過程中使用仿真軟件的場合可分為演示性和講解性場合。在講解原理時給學生把原理講清楚，再用幾個仿真例子說明這個原理，這種演示性場合在教學中非常常見。另一方面有時一個或者幾個學時都在講某個具體的電路，而把這個電路當成一個整體采用仿真軟件進行講解，這種場合更多出現在把基本原理講了之后講解真個系統的作用情況下。對于演示性和講解性場合分別有不同的教學要求。
演示性場合的目的在于向學生演示講授過的原理，這些原理是從很多應用實例中提取出來的抽象概念。由于這些原理大部分都抽象所以需要用實例來具體化，而仿真軟件的特點有利于這種具體化過程。仿真軟件的方便使用使得教師無需搭建電路，仿真軟件的靈活使得教師無需更換實物就可以再次進行實驗。仿真軟件加速了學生把抽象概念進行具體化的過程。為了使學生深刻理解原理，教師一般都使用多個例子進行說明，當更換實例的時候，只需更換模型就能給學生演示，這種在短時間內通過不同電路輸出波形說明同一個原理的教學加深了學生對原理的印象，提高了教學效果。在有的時候，教師還可更換不同種類的仿真軟件，來對同一個實例進行仿真，比如對同一個運放電路，分別采用Saber，OrCAD等軟件進行仿真，只要過程正確，那么得到的波形就幾乎一致，這也向學生演示了即使采用不同的仿真軟件，也可得到相同的結果，從而使學生認識到，原因在于雖然仿真軟件不同，但是電路運行的原理都一致。這樣也就加深了學生對原理的理解。
講解性場合常見于對一個設備系統的教學，此時一般很少涉及新的原理，而更多的是把已經講解過的多個電路和原理綜合起來分析一個系統。這就對教師提出了更高要求，教師必須把各個單元和他們的運行原理分別講清楚，還要把他們之間的聯系講清楚，一個系統運行時，有哪些單元起決定性作用，他們的運行原理在系統運行中是否也起決定性作用，而在分析整個系統的時候，哪些單元的運行原理可以只從側面理解，這些都需要教師進行教學任務分解時有效進行思考。
三. 仿真軟件教學中的難點
在使用仿真軟件時學生比較難掌握的有幾點：正確模型的使用，初始值的確定，算法的選擇，步長的確定。教師一定要把這幾個方面給學生講解清楚，而且讓學生多練習才能讓他們掌握具體方法。
正確使用模型的難點在于學生往往對模型里面的參數無法準確進行設置，因此教師應當把這些參數講透徹，這樣學生才能理解。由于正確設定初始值能加快仿真過程，所以教師應當讓學生知道初始值的設置方法，在電路中經常設置的初始值有電容電壓和電感電流等初始值，如果這些值設置不當，仿真過程就要經歷很長的暫態。算法的選擇在仿真中很重要，由于要根據電路來選擇算法，所以要讓學生知道自己的模型是連續模型還是離散模型，從而正確選擇模型的算法。確定步長時要結合電腦的配置和對輸出精度的要求共同確定。
四. 結論
在教學過程中有效使用仿真軟件能讓學生對原理有直觀理解，加深學生的原理的認識。教師采用仿真軟件方便了教學，提高了教學效果。仿真軟件雖然有很多優點，但對于工科學生來說，這種方法只是對理解原理有益處，更多的實踐經驗還要在實際電路分析和運行中掌握。
仿真軟件范文3
1大型差異結構下的軟件故障檢測原理
軟件故障檢測技術是通過軟件不同部分提取的異常信號特征，在根據軟件故障的特征類別，進行定位的方法。其原理如下:將全部軟件運行數據分為N個組別，針對其中的任意一組數據進行聚類中心的計算，從而獲取一組規則，根據該規則能夠實現軟件故障檢測。設置軟件故障檢測的聚類中心能夠用Dl進行描述，對應的故障類型能夠用d1進行描述，則能夠得到下述模糊聚類規則:在上述公式中，yjk能夠用來描述軟件運行過程中第k個狀態特征，Blk能夠用來描述第L個模糊規則的第k個運行狀態特征的隸屬度。利用下述公式能夠描述上述軟件運行狀態特征隸屬度函數:在上述公式中，dlk能夠用來描述聚類中心Dl的第l個元素，!lk能夠用來描述上述聚類中心對應的擴展度。針對聚類中心進行差值運算，能夠得到其余的聚類中心，從而獲取模糊聚類的規則。根據模糊聚類規則庫，能夠得到該聚類模型的輸出結果如下所述:根據上面闡述的方法，能夠得到一系列軟件運行狀態特征的模糊聚類規則，對聚類模型進行優化處理，能夠得到軟件故障分類模型。在模糊聚類故障檢測模型中，設置輸入的數據是Yj，軟件故障的類別能夠用d1進行描述，則模糊聚類模型的輸出結果是1，否則，該模型的輸出結果是0。軟件故障類型的檢測誤差分為兩個不同的部分，其中，第一部分能夠用下述公式進行描述。在上述公式中，全部軟件運行狀態特征的數目能夠用pd進行描述。根據上面闡述的方法，能夠建立軟件故障檢測的模糊聚類模型如下所述:根據上面闡述的方法，能夠建立軟件故障檢測的模糊聚類模型。但是，如果軟件結構呈現差異化趨勢越發明顯，軟件集成性使得其整體結構的關聯性呈現淡化。結構接口之間無明顯銜接特征，將造成缺少明確的接口銜接特征進行定位區域指示，導致軟件故障定位不準。
2基于差異結構融合算法的軟件故障檢測方法
利用模糊聚類算法進行軟件故障檢測，如果軟件結構呈現差異化趨勢越發明顯，軟件集成性使得其整體結構的關聯性呈現淡化，由于缺少明確的接口銜接特征進行定位區域指示，造成軟件故障定位不準。為此，提出了一種基于差異結構融合算法的軟件故障檢測方法。
2．1軟件故障檢測信號融合處理利用信號融合技術，對軟件故障檢測信號進行有效的融合處理，從而為軟件故障檢測提供基礎。其詳細內容如下所述:利用窗口函數，能夠對軟件故障檢測信號進行提取，提取公式如下所述:設置軟件故障檢測信號的初始值可以用C和D表示，利用下述公式能夠對上述軟件故障信號進行初步的融合處理:在上述公式中，JB(j，k)能夠用來描述第一個軟件故障信號的能量參數，JC(j，k)能夠用來描述第二個軟件故障信號的能量參數，對應的比率分別是ξB和ξC，而且需要符合條件ξB+ξC=1。KC(k，l)表示軟件故障信號的低頻系數，KD(k，l)是對應的高頻系數。根據軟件故障信號和對應的比率之間的關系，能夠得到下述結果:根據上述方法，可以將軟件故障信號按照對應的比率進行有效的融合處理，從而為軟件故障檢測提供可靠的數據基礎。
2．2實現軟件故障檢測根據分布式協同檢測方法，可以對軟件故障進行有效的檢測。其詳細內容如下所述:在軟件故障檢測過程中，設置軟件故障信號可以用Bk(m)(k=1，2，3)表示，則需要對上述特征進行有效的特征提取，特征提取規則能夠用下述公式進行描述:根據上面闡述的方法，能夠利用信號融合技術，對軟件故障檢測信號進行有效的融合處理，從而為軟件故障檢測提供基礎。利用分布式協同檢測方法，對軟件故障特征進行有效的檢測，從而完成軟件故障檢測。
3實驗結果分析
為了驗證本文提出的基于差異結構融合算法的軟件故障檢測方法的有效性，需要進行一次實驗。在實驗的過程中，需要利用VB++語言進行實驗編程。在實驗的過程中，需要將三種不同功能的軟件構成一個新的軟件，則該軟件具有較強的差異化結構。在軟件故障檢測實驗過程中，實驗數據如下所述:1)軟件故障檢測信號的數量:1000個;2)軟件故障檢測過程中的白色噪聲信號數目:1000個;3)系統噪聲:＜5微伏;在實驗過程中采集的故障信號圖譜能夠用圖2進行描述。利用傳統算法進行差異化結構下的軟件故障檢測，檢測結果能夠用表1進行描述。利用本文算法進行差異化結構下的軟件故障檢測，檢測結果能夠用表2進行描述。對上述兩個表中的數據進行對比分析可以得知，利用本文算法進行軟件故障檢測，在軟件差異化結構相似的情況下，利用本文算法進行故障檢測的準確性遠遠高于傳統算法，能夠為軟件的正常運行提供保障。利用不同方法進行軟件故障檢測，獲取的檢測準確率能夠用圖3表示。根據上圖可以得知，利用本文算法進行軟件故障檢測，在軟件的差異化結構相似的情況下，利用本文算法檢測的準確性高于傳統算法。通過上述實驗能夠得知，在軟件差異化結構比較明顯的情況下，利用本文算法進行軟件故障檢測，能夠極大的提高檢測的準確性，從而保證軟件的安全運行。因此，能夠將本文提出的基于差異結構融合算法的軟件故障檢測方法廣泛應用在軟件故障檢測領域中。
4結束語
仿真軟件范文4
【關鍵詞】數控仿真軟件，教學，應用
一、引言
隨著現代科學技術的發展，企業數控機床利用率的大幅度提高，數控設備在生產加工的各個領域得到了越來越廣泛的應用。因此，培養一大批數控技術高級應用型人才，是我國振興機械工業的關鍵。由于數控機床價格昂貴，學校如果要建立機床類型齊、系統全的實訓基地，多則達百萬甚至千萬。所以探索一種新的數控實訓教學方法早已是數控專業教師研究的課題。把數控加工仿真軟件與實際機床操作有機結合起來，是解決這一難題的有效途徑。
二、傳統數控實訓存在的問題
（1）設備不足，工位短缺，系統單一。數控機床實訓與其他專業實訓相比具有特殊性，數控機床價格昂貴。一臺經濟型數控車床售價在12萬左右，很多學校一臺機床實訓人數在10人以上，大部分同學只能在機床旁邊看，沒有充足的時間來動手，實訓效果差，且機床系統單一。
（2）學生及機床的安全難以保證。數控機床是一種昂貴的機電一體化的新型設備，在實訓過程中，初學者往往會因為操作失誤或者程序編制出現錯誤，而導致崩刀、撞刀、工件報廢、損傷機床，甚至對學生人身造成傷害，機床的精度嚴重受到影響。
（3）教學成本高。一節實訓課下來，實習材料費、機床保養費、設備維護費、刀量具費用、機床磨損等一系列費用，相對傳統理論課是一筆相當大的費用。
（4）缺乏動手能力強的教師。高校教師具有非常豐富的理論教學經驗，但他們對機床的性能、切削參數的設置、磨刀等現場加工的經驗就顯的有點不足。為保證實習的安全，兩個實習工位必須安排一位教師，這就需要大量的實習指導教師。
三、數控加工仿真軟件在數控實習教學中的具體應用
數控加工仿真軟件是為學校實訓教學的需求而開發的一種機床控制虛擬仿真系統，應用計算機虛擬技術對數控機床整個操作加工過程用三維或者二維圖形的方式演示出來。與實際機床的真實情況完全一樣。
鑒于數控仿真軟件在數控實訓教學中有著積極的作用，鷹潭職業技術學院2011年新建數控仿真實驗室，購置40個節點的數控宇龍仿真軟件，該軟件經過一個學期的使用，實踐證明，合理使用仿真軟件進行教學是非常經濟有效的。作用表現在以下幾個方面。
1、增加實習操作工位，彌補機床不足、系統單一。以鷹潭職業技術學院為例，學校2008年始建數控實訓基地，基地加工型設備有：11臺數控車床，9臺數控銑床，1臺加工中心，當時花費近400萬元，三年制高職數控技術與應用專業每屆有3個班，共180余人，加上機電、模具專業也要參加數控實訓，共10個班，近550人。實習工位嚴重不足，實習時間難以保證，嚴重影響實訓教學效果。2011年數控仿真實訓室建立后，每個學生能操作一臺電腦，可以有充足的時間來進行模擬操作、熟悉機床、加工零件，一套仿真軟件有FANUC、西門子、華中、廣州數控等多種系統，學生又能在掌握一種系統的前提下熟悉其他系統。
2、操作安全。數控加工仿真系統采用虛擬技術，學生在計算機上模擬操作機床，出現編程錯誤、操作失誤，也不會損壞工具、機床，更不會危害到同學們的人身安全，學生可以大膽嘗試，吸取大量的經驗和教訓，減少實習初期的畏懼心理。依據軟件出現的報警提示，改正錯誤，從而提高實訓效率。
3、節約教學成本。節約了實訓過程中的材料費、機床保養費、設備維護費、刀量具費用等。數控仿真中，虛擬毛坯、虛擬刀具、虛擬機床、虛擬加工、虛擬切削等等，極大地降低了實訓的消耗，節約了實習成本。
4、彌補師資不足。在機床上實訓，一位教師僅能照看到2-3臺機床上的學生，照顧一臺機床的時候，還要擔心其他機床的安全問題。而且現場講課噪聲大，同樣的問題需要重復講，效率不高，而在仿真實驗室，僅需要一名教師就可以指導40余名學生進行仿真學習，且不用擔心出現安全問題。
因此，在數控教學中，仿真軟件的應用充分發揮其優勢，科學、有效的探索出一種新型的數控實訓模式，是非常有必要的。
參考文獻：
[1]陽濤，數控仿真軟件在教學中的應用 現代制造技術與設備2011第2期
[2]吳明明，數控仿真軟件在教學中的點點思考 現代企業教育 2009，（2）：80―81
仿真軟件范文5
關鍵詞：UG軟件 運動仿真 四連桿 模型
中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2015）11-0000-00
1 UG軟件及運動仿真模塊簡介
1.1 UG軟件
unigaphics（UG）是有美國的UGS公司開發的具備CAD/CAM/CAE功能的軟件，并且使用該軟件進行產品設計軟件的大型CAD軟件，可以更直觀準確地說明零、組件之間的形狀和裝配組件，可以完全的實現產品設計以及土工藝制造的規范化，并能與產品設計，開發的模具設計，模具和其他土工藝同時操作，從而大幅縮短產品的開發周期。能夠對產品裝配直觀準備UG具有靈活的復合建模模塊。復合建模包括幾種建模方法：實體建模，曲面建模（固體）（surfaoe），線（線框模型）和基于特征的參數化建模。產品零件的實體模型可以采用UG復合建模模塊可以更直觀和快捷。
1.2 UG的運動仿真模塊
UG的運動仿真模塊是對機構的運動軌跡進行跟蹤，從而分析機構速度、加速度、位移、作用力及反作用力等。
運動仿真作為UG/CAE（計算機輔助工程的主要部分）模塊的組成部分，它可進行復雜的運動學分析，列如二維或者三維立體的動力學分析和模擬仿真。通過UG的建模功能，建立一個可視的三維立體模型，并通過UG的功能的模擬三維立體模型的各個部件的運動學特征，然后通過每個部分之間建立連接關系從而建立一個立體模型。UG /運動功能可以進行大量的模擬模型建立進行數據采集從而進行更合理的裝配分析，運動分析，通過對三維立體模型分析模塊的位移、坐標、加速度、速度、以及力學原理的分析，從而充分的驗證機構設計的合理性建議?？梢岳眠\動學數據和動力學原理對圖形輸出的各個部分之間的裝配進行對比優化。
2 四連桿機構運動模型的仿真和分析
2.1計算機建立運動仿真模型
仿真就是使用虛擬的模型來代替現實系統運行進行運動測試和研究。從而實現運動數據的采集和分析，我們必須要建立一個能代表現實的機械模型的計算機虛擬模型。UG建模為組裝模塊提供了一個十分強大的建模和組裝功能。在UG中建立一個四連桿的機械結構，但是不要進行組裝，在運動副進行連桿連接之后，在運動仿真模擬的時候UG模塊可以根據連接情況的不同進行自動組裝。
2.2設定運動驅動
運動驅動的設置是一個重要的環節他是控制運動副的重要數據也是運動副的重要參數，其中運動驅動共有5種類型：（1）關節運動驅動，設置某一運動副以特定的步長（旋轉或線性位移）和特定的步數運動，（2）簡諧運動驅動，產生一個光滑的向前或向后的正弦運動；（3）恒定驅動，設置某一運動副為等常運動（旋轉或線性位移）；（4）運動函數，運動副按照給定的數學函數進行運動；（5）無驅動。四連桿機械結構中設定旋轉副J002為恒定驅動，并設定驅動運動參數，使連桿L002以36°/s的速度勻速轉動。
2.3模擬模型的分析以及后處理
UG仿真模型和運動學分析的核心軟件是由MDI公司研發的一款軟件“ADAMS解算器”進行解算。在我們使用“ADAMS解算器”進行運動仿真和分析的時候，需要輸入的參數有二個一個是時間一個是步數，然后啟動“ADAMS解算器”來完成仿真數據分析。它的工作過程如下：首先根據運動來分析事先擬定的信息，并生成內部的ADAMS數據文件再從內部直接傳送到ADAMS解算器；“ADAMS解算器”接收到內部數據文件進行整合分析并生成內部的ADAMS輸出數據文件，把這些數據傳送到運動分析仿真模塊中；運動分析仿真模塊再提供一個Photo Animation的功能把數據輸出使其生成照片以及動畫或者MPEG電影文件的形式，并提供相應的電子表格（Spreadsheet）和圖表（Graphing）等功能將運動仿真分析的數據以表格或圖形進行表示。圖表是唯一一種能夠提供在運動模擬中能提取運動副或者運動機械構件上任意一點的（通過標記Markers來確定）的位移、速度、加速度等運動參數的方法。
2.4死點位置
在機械構件的運動過程中，傳動角為零（或壓力角度為90度），因為PT =0，無論受到的壓力有多大，都不能帶動驅動部分進行運動。這種“頂死”現象叫機構死點位置。死點出現在兩種類型的機構：（1）曲柄搖桿機構，滑塊曲柄機構和曲柄導桿機構中，組件的往復運動是活動的，則曲柄連桿共線位置將會有死點出現。（2）平行四邊形機構，當驅動曲軸和機架形成平行共線結構時，連接桿是和輸出曲柄重合的，從動曲柄上傳動態角等于零時，將有可能朝兩個方向進行轉動，也被稱為死點位置轉動。
2.5后處理
UG模塊可以將運動數據以圖標的形式輸出，它可以通過標記Markes來提取機械構件上的任意一點的位移、速度、加速度等運動參數。
3結語
使用UG模塊建立模型，我們可以更直觀的進行機構之間的運動特性觀察。從而獲得更直觀的精準數據把復雜的問題簡單化從而輕松的解決運動學的問題。上面使用的平面四桿機構建模和運動建模，以及后處理方法和運動分析，完全可應用于平面四桿機構的設計。例如，自動卸料機構（曲柄搖桿機構）、車門開關機構（偏置曲柄滑塊機構）、飛機起落架機構（雙桿機構），可用于平面四桿機構的建模與運動分析方法，輸出機構的位移、速度、加速度等變化規律曲線，以優化設計機構的尺寸關系。
參考文獻
[1]沈慶云，沈自林.基于UG的四連桿機構的運動分析仿真[J].輕工機械，2006，24：74-75.
仿真軟件范文6
關鍵詞：Programmable Logic Controller；S7-200仿真軟件；教學；應用；效果
Programmable Logic Controller自誕生之后因其使用靈活方便、可靠性高、功能強等優點快速成為工業及相關領域中最重要、應用最多的工業控制裝置，并已躍居工業生產自動化三大支柱（即Programmable Logic Controller、機器人和CAD/CAM）的首位。對于廣大學生來說，它已不僅僅是一門課程，而是一項實用性較強的技術，掌握了這門技術，畢業后可直接應用于工作實踐。如何讓學生理解、掌握并能熟練應用這門技術，筆者發現在教學中應用仿真軟件輔助教學效果極好。本文介紹Siemens S7-200仿真軟件在教學中的應用。
一、Siemens S7-200仿真軟件
S7-200仿真V4.0漢化v2是一款免安裝仿真軟件，解壓縮后雙擊“S7-200漢化版”即可。
仿真前先用STEP7-MicroWIN編寫程序，編寫完成后在菜單欄“文件”里點擊“導出”，彈出一個“導出程序塊”的對話框，選擇存儲路徑，填寫文件名，保存類型的擴展名為awl，之后點保存。
打開仿真軟件，輸入密碼“6596”；雙擊Programmable Logic Controller面板選擇CPU型號，點擊菜單欄的“程序”，點“裝載程序”，在彈出的對話框中選擇要裝載的程序部分和STEP 7-MicroWIN的版本號，一般情況下選“全部”就行了，之后“確定”，找到awl文件的路徑“打開”導出的程序，在彈出的對話框點擊“確定”；再點那個綠色的三角運行按鈕讓Programmable Logic Controller進入運行狀態，點擊下面那一排輸入的小開關給Programmable Logic Controller輸入信號就可以進行仿真了。
該軟件可以模擬S7-200系列的真實硬件圖，通過輸入點的通斷模擬輸出量變化，具有很好的直觀性，并且支持擴展模塊，同時可以監控Programmable Logic Controller相關的內部變量。
二、S7-200仿真軟件在教學中的應用
傳統的一本書、一支粉筆、一張嘴的教學手段不利于學生對Programmable Logic Controller知識的快速理解和掌握。引入仿真軟件后，無論是教師的教還是學生的學都輕松很多，收到事半功倍的效果。S7-200仿真軟件在教學中的典型應用體現在以下幾個方面：
1.基本指令的講解
Programmable Logic Controller的程序由一條條指令組成，所以Programmable Logic Controller入門的第一步就是要理解Programmable Logic Controller指令的功能。如果只憑老師靜態地講解，絕大部分的學生覺得單調、生澀，理解不了，從而失去進一步學習的興趣；即使個別學生當堂理解了，也印象不深刻會很快忘記。而用仿真軟件動態呈現，老師講起來、學生學起來都會生動很多，省時省力且過目不忘。舉例如下：
示例1：置位/復位指令
改變“N”的值（可以是1、2、3、……、255，不能超過255），通過仿真軟件觀察仿真結果，從而快速并深刻理解置位/復位指令（S/R）。
③使能端信號I0.0每接通一次 ④使能端信號I0.0
減計數器當前值減1 接通4次時
圖5 圖4所示程序的仿真界面截圖
結論：傳統的波形圖方法令學生費解，而借助仿真軟件則形象生動易掌握。
2.實驗實訓程序調試
因為Programmable Logic Controller是門實踐性很強的課程，所以大量的實驗實訓是必須的。Programmable Logic Controller課程的實驗驗證性實驗、設計性實驗居多。實驗實訓裝置一般比較昂貴，為了避免不必要的損耗和縮短設計周期，先利用仿真軟件反復地查找程序漏洞、反復修改、優化程序，直至仿真結果達到預期的任務目標很有必要。
3.學生課后作業的完成和自學
所謂“勤能補拙”，要想熟練掌握Programmable Logic Controller技術，除了跟著老師學，最重要的還得學生自己勤學多練?？呻S時進實驗室去驗證程序是不現實的，而現在許多學生都有筆記本電腦，Programmable Logic Controller編程軟件、仿真軟件又易于安裝和使用，對廣大學者可謂是無言的老師。
4.一體化教學更是離不開仿真軟件
一體化教學提倡學生為主，教師為輔。有了仿真軟件，學生不再過分依賴教師，教師主要起點撥、答疑的作用。當遇到不熟悉的指令，學生可以通過仿真軟件深刻理解指令功能；針對具體任務，學生完全可以按照自己的思路進行編程，然后驗證和修改，總結經驗。
三、S7-200仿真軟件應用在Programmable Logic Controller教學中取得的效果
將S7-200仿真軟件應用在Programmable Logic Controller教學中，教師感覺教學工作輕松了很多，但最大的受益者還是學生。
1.學生的畏難意識減弱了，學習興趣增強了
學生厭學的很大一部分原因是因為聽不懂學不會。而S7-200仿真軟件可以直觀生動地顯示執行程序結果，學生可以借助該軟件理解難點，練習編程，總結經驗，這一切都使得學生很有成就感，從而激發了學生的學習興趣，調動了學生學習的積極性和主動參與意識。比如，學生的到課率、抬頭率提高了。
2.學生的創新意識得到了培養
因為仿真軟件不需要真實的硬件支撐，程序改變后可以通過仿真軟件預知控制結果，這樣學生就可以大膽地想，大膽地驗證自己的思路，從而創新意識慢慢得到了培養。比如，課后作業、實驗程序的雷同率降低了。
3.學生獨立分析問題、解決問題的能力得到了鍛煉
有了仿真軟件的協助，學生不再需要過分依賴教師對控制程序正確與否的判斷。面對控制任務學生可以嘗試自己分析、自己編程、自己調試糾錯。在這個過程中，學生獨立分析問題、解決問題的能力得到了很好的鍛煉與提高。
將S7-200仿真軟件應用到Programmable Logic Controller的課程教學中，緩解了教師的教與學生的學之間的矛盾，使得學生可以快而好地掌握Programmable Logic Controller技術。
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