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化工仿真技術范文1
關鍵詞：化工單元仿真；生產實習；化學工程與工藝
基金項目：石家莊學院教學改革研究項目（JGXM-201107B）
中圖分類號：G64
文獻標識碼：A
原標題：化工單元仿真技術在化學工程與工藝專業實習中的應用研究
收錄日期：2013年1月31日
化學工程與工藝專業是培養從事化工工程設計、化工技術開發、化工生產技術管理和化工科學研究等方面工作的工程技術人才。本專業培養具備化學工程與化學工藝方面的知識，能在化工、煉油、冶金、能源、輕工、醫藥、環保和軍工等部門從事工程設計、技術開發、生產技術管理和科學研究等方面工作的工程技術人才。石家莊學院化工學院化學工程與工藝專業是河北省級重點發展學科。石家莊學院化工學院從2007年開始與石家莊煉油廠、以嶺藥業等企業共建生產實習基地，積極開展化學工程與工藝專業的生產實習的教學活動。為了更好地開展生產實習的實踐教學活動，在石家莊學院教務處教改項目（JGXM-201107B）的支持下，從2012年開始，我院化學工程與工藝教研室積極開展了化工單元仿真技術在本專業生產實習中的應用研究，取得了良好的效果。
一、生產實習的意義
生產實習主要是指高校工科學生（主要指高年級大三或大四的學生），在工廠生產現場主要以技術員或管理人員的身份，直接參與企業相關的生產過程，它的重要意義主要體現在以下幾個方面：
（一）理論聯系實際。高校學生以實際工作者的身份，直接參與工廠的生產過程，既可以運用已有的知識技能完成一定的生產任務，又可以學習和本專業相關的實際生產技術知識及管理知識。
（二）思想教育。生產實習是對工科學生進行思想政治和道德品質教育的有效途徑。在生產實習中，可以生動具體地對學生進行勞動觀點教育，培養學生熱愛勞動、認真負責及愛崗敬業的勞動精神。
（三）檢查教學質量。通過生產實習，不但可以檢查工科學生對于專業知識的理解及實際技能的水平，更重要的是通過生產實習的檢驗，對課堂教學質量做出一些基本的分析和估計，作為全面評價教學質量、改進學校教育工作的重要依據。
二、傳統生產實習存在的問題
傳統的生產實習主要包括實習動員、廠級安全教育、實習報告與考核等內容，它的弊端主要體現在以下幾個方面：
（一）教學方式呆板。傳統的生產實習，通常是工廠派個技術員給學生講一講工藝流程，然后帶學生看看生產過程，而不允許學生動手操作，學生只能走馬觀花地表面了解工廠的工藝流程。學生通常只是抄一抄圖紙，看一看設備，而對于實際的工廠生產情況卻了解不多。
（二）生產實習質量不高。由于學生在實習現場基本上只能“看”、“聽”、“寫”。剛進廠實習的時候，還能認真地學習，時間一長，就失去了剛進廠的新鮮性，就會覺得無事可做，因而生產實習后期，學生通常是紀律渙散，管理困難，影響了整個生產實習的質量。
（三）生產實習成本過高?；瘜W工程與工藝專業的生產實習一般要5～7天，除了要支付實習單位數額不菲的實習經費，期間的交通及食宿費用也較高，這對于實習經費短缺的高校壓力很大。如何利用有限的實習經費，更好地開展實習教學活動，是每個高校面對的問題。
三、化工單元仿真系統
（一）化工單元仿真系統介紹?；卧抡嫦到y是以計算機為手段，通過建立化工過程的動態數學模型再現真實化工裝置系統特性。它是建立在化工工藝、自動化儀表、化工設備等學科基礎上的綜合性技術，可以模擬化工生產裝置運行中的開車、停車、故障處理等工段操作過程，可以提高操作人員的理論水平和實踐能力。
（二）化工單元仿真在生產實習中的應用。石家莊學院化工學院于2010年9月從北京東方仿真公司引進1套大型化工生產工藝-乙醛氧化制乙酸工藝。乙醛氧化制醋酸裝置是乙醛裝置的配套工程，起始原料為乙烯，乙烯氧化生成乙醛，再由乙醛為原料氧化生成醋酸。本軟件是參照大慶三十萬噸乙烯一期工程-大慶醋酸裝置設計，年生產能力為成品醋酸10萬噸/年。該生產工藝，工藝復雜、設備齊全、自動化程度高，很適合于化學工程與工藝專業學生的生產實習。根據課程需要，我們選擇乙醛氧化制乙酸工藝作為本專業學生生產實習的項目。
四、化工單元仿真系統引進到生產實習中的優勢
（一）有利于提高學生的實際操作技能?；どa過程的特點是整套裝置的工藝流程長，設備數量大，所以工程技術人員的綜合素質和能力對于化工產品的產量、質量、經濟效益的程度影響越來越大。而學生在生產實習中很難有直接動手的機會，這是化工類專業實踐教學中所面臨的特有困難。而化工單元仿真實驗和實際化工生產工藝相結合，提供化工單元操作、過程控制仿真、全工藝過程操作等實訓，滿足培養化學工程與工藝專業的工藝技術、計算機應用、自動控制、過程裝備等崗位的綜合能力。
（二）培養學生的化工職業思想。在學習化工單元仿真軟件的同時，要對學生進行化工職業教育，使學生清楚地認識到本行業在國民現代化建設中的地位和作用，從而熱愛本專業，樹立為我國化學工業現代化建設做貢獻的雄心壯志，引導學生傳承化工行業職員守紀律、愛崗敬業的好作風。通過化工單元仿真軟件的學習，使學生具有按計劃有序工作的良好習慣和嚴謹的科學態度，并具有刻苦鉆研技術、勇于克服困難和積極向上的精神。
（三）化工單元仿真運行成本低。建設化工仿真實驗室的總成本只有中試車間費用的五分之一。將化工單元仿真軟件引入到化工原理實驗教學中，使用周期長，可大大減少學校在培訓工作中的人力及物力消耗，且易于維護。我們教研室在化工仿真實驗室還安裝了AutoCAD、Chem-CAD、ChemOffice等應用軟件，可以滿足化工學院其他專業學生的使用，充分利用現有設備，進一步降低其整體運行成本。
五、結論
化工單元仿真教學是運用先進的教學思想和現代化的教學手段，培養學生的實際動手能力，為化學工程與工藝專業人才高質量的培養提高提供了保障。
主要參考文獻：
[1]靳海波，宋永吉，趙如松等，化學工程與工藝專業實習改革與實踐[J]，求實，2010，2
化工仿真技術范文2
關鍵字：清水混凝土 模板設計制作 混凝土澆筑 質量控制深圳東方花園P1區為高尚豪宅區，由1＃、2＃、3＃、4＃樓組成，總建筑面積為9487m2，框架結構，其中1＃樓為一棟二層別墅，2＃樓為一棟二層雙拼別墅，3＃樓為一棟六層帶地下車庫聯體別墅，4＃樓為一棟四層帶地下車庫的聯體別墅。該工程將3＃、4＃樓的樓梯間、電梯井的外墻均設計為清水混凝土（圖一），要求混凝土結構一次成型，不進行二次飾面，著力展現混凝土的天然質感。
圖一總平面布置圖
1 清水混凝土設計概況
清水混凝土部位墻厚150mm，層高3.5m，局部4.5m，混凝土強度等級為C30。建筑師在墻體外表面設置10mm（寬）×10mm（深）的縱橫分格縫，間距以900mm（縱向）×1830mm（橫向）為主，沿分格縫兩側對稱設計φ40mm×20mm（深）圓形小洞，以增強清水混凝土的立體感、層次感（圖二）。
圖二清水混凝土墻立面圖
2 施工部署
（1）調集10名優秀技工，組成清水混凝土專業作業組，專門負責清水混凝土的各項工序施工。
（2）由于清水混凝土每層的立面形式不一，計劃以樓層分段，每段專門制作一套大模板，采用塔吊整體吊裝就位，在下一段混凝土澆完后，上一段的模板重新改制，為方便改制及保證模板的剛度，同時結合墻體分格縫的間距，決定采用鋼木組合結構，即面板用優質1830mm×915mm優質光面膠合板，圍楞及橫楞用[6.3槽鋼、豎向背楞用50mm×100mm硬雜木枋。
（3）施工縫留設在層間接頭部位水平分格縫處，保證在混凝土成型后施工縫隱在水平分格縫內，不影響整體觀感。
（4）墻體對拉螺桿以表面圓形小洞的位置作為設置點，采用專用組合式螺桿（圖三）。
圖三專用組合式螺桿
（5）采用預拌商品混凝土，塔吊吊運，分層澆筑，人工振搗。
3 工藝流程
綁扎墻鋼筋水平、垂直控制點設定安裝外側模板放置專用穿墻螺桿安裝里側模板并加固澆筑混凝土拆模水平施工縫處理、混凝土養護重復以上工序。
4 主要施工技術
4.1模板工程
4.1.1模板設計
為保證混凝土表面的垂直、平整、光潔，首先選用深圳“光大”牌18mm厚優質膠合板，尺寸為1830 mm×915mm，經與建筑師協商，適當調整分格縫間距，使其最大間距不超過一張模板的模數，以保證每個分格塊內為整張模板，使模板的拼接縫留在分格縫中，再在拼接縫上釘上用于成型分格縫的梯形（便于拆除）木線條，這樣木線條就自然將模板拼縫隱蔽掉。每片大模板的四周邊框及橫楞均采用[6.3槽鋼，緊貼木模板的豎向背楞采用質地良好的硬雜木枋，斷面尺寸統一加工為50mm×90mm。
4.1.2模板制作
（1）胎模設置：在堅實平整的場地上搭設鋼管排架，架高1500mm，立桿間距800mm，架體上平面須經水平儀抄平校正，確保平整度誤差不超過2mm。
（2）配料：模板應經嚴格篩選，厚度偏差不得超過0.5mm，對角線長度≤1mm，板的表面應平整、光潔；木枋應刨平、刨直，尺寸一致；槽鋼不得變形彎曲；木線條須加工成梯形斷面；準備好足夠數量的雙面膠條。
（3）拼接和組裝。先將豎向背楞及邊框槽鋼按設計尺寸放置在胎模上，經檢查無誤后，臨時固定骨架焊接邊框圍楞，保證槽鋼間連接牢固（圖四）。
圖四大模板拼接示意圖
（4）在豎楞木方上鉆眼，用Φ12丁字螺桿將豎楞木方與橫楞槽鋼連接牢固（圖五）。
圖五水平橫楞與豎楞間連接固定示意圖
（5）按照圖紙設計要求拼制模板，完成后檢查對角線尺寸，以保證四角方正，再用大釘將模板與豎楞木方連接牢固。在模板面上彈出分格縫、門窗洞口、電梯預留洞口位置線，經確認無誤后，將分格縫線條、預留洞木盒釘上。
（6）在每片大模最上面一道分格縫的上口設置道長50mm×100mm木方，這樣可使澆筑出的混凝土面形成企口，下次支模時，大模最下一道分格縫位置與企口相鄰的分格縫位置重疊，這樣就保證了新舊混凝土接澆痕跡隱蔽在分格縫內（圖六）。
圖六施工縫留置示意圖
（7）每次在一片大模制作完后，均必須對照設計圖紙及驗收規范進行認真核對，對存在的缺陷及時修整，符合要求后，板面涂刷無色優質隔離劑，避免流墜。
4.1.3模板安裝
模板安裝前應在已澆筑混凝土墻上標記出垂直水平控制線，同時在大模板最下一道分格縫下口及模板豎向接縫處均粘貼雙面膠條，用塔吊吊裝，對照控制線確認無誤后就位。安裝專用穿墻螺桿，緊固模板，在模板外側每隔1.5m～2m采用鋼絲繩子及鋼管頂撐拉撐牢靠，檢查垂直度，經驗收合格后方可澆筑混凝土。
4.1.4模板拆除
混凝土澆筑完畢24h后方可拆模，拆模順序與安裝順序相反。當模板與混凝土墻面吸附或粘接不能分開時，可用撬棍輕輕撬動模板下口，不能在墻體上口撬模板或用大錘砸模板，保證拆模時混凝土不缺棱掉角及大模板完好無損。
4.2混凝土工程
4.2.1混凝土配制
為保證清水混凝土色澤一致，首先必須采用同一配合比，坍落度控制在120～140mm，其次要求預拌混凝土廠家針對清水混凝土結構部分所用混凝土必須優選各種原材料，保證每次所用的水泥、粗細骨料、粉煤灰以及外加劑的品牌、規格、性能等均相同，且為同一批次進貨。
4.2.2混凝土澆筑
（1）混凝土澆筑前應確認墻槽內干凈無雜物，混凝土由攪拌車放至料斗內再用塔吊吊運至澆筑點上方。
（2）在墻槽內先鋪50mm～100mm厚與混凝土內砂漿成份相同的水泥砂漿，然后分四次下料混凝土，第一次下500mm高，用φ30mm小直徑振搗棒振搗，在確認下段500mm高混凝土振搗密實后，開始第二、三、四次下料，每次下料高度控制在1000mm左右，每次均應認真振搗，振實后方可下下一段混凝土。特別強調的是每層振搗時要控制好振搗棒的插入深度，插入下段混凝土100mm～200mm即可，絕不可插入過深，否則很容易造成模板漲模。
（3）振搗時，要掌握好振搗時間，既要使混凝土氣泡充分上浮消散，也不能過振，以保證混凝土成型后表面光潔、無蜂窩麻面、無氣泡、無混凝土砂面。
4.2.3混凝土養護
混凝土在模板拆除后，由專人不間斷澆水養護，保持混凝土濕潤14天。不宜采用張掛麻袋覆蓋澆水養護，因潮濕麻袋長時間覆蓋在混凝土表面，會在混凝土上留下深色痕跡，影響混凝土觀感。
5 質量控制要點
（1）在進行大模板設計時，應考慮模板下掛至下層已澆筑混凝土結構200mm，這樣可利用下部墻體的螺栓來固定模板的下口，使新支設模板能更好地與已施工的墻體混凝土緊密接觸，既保證了上下樓層施工縫接頭平整，又能杜絕下腳漏漿。
（2）在模板的板塊接縫處均應設置縱橫向受力背楞，以保證模板的整體剛度。
（3）組合式穿墻螺桿應與模板垂直設置，使塑料堵頭與模板面緊密貼合，以保證穿墻螺桿孔處不漏漿。
（4）模板拆除后，螺桿端頭的塑料堵頭應用專用扳手擰開，嚴禁敲打，以免破壞圓洞周邊混凝土棱角。塑料堵頭卸下后，由于埋在混凝土墻內的螺桿還有近10mm露在外面，為防止生銹，首先涂刷防銹漆，再在外面用聚合物水泥砂漿封填20mm深，砂漿表面應壓實、壓光，圓洞周邊不得被污染。
化工仿真技術范文3
關鍵詞： 軸承端蓋； 參數化造型； 二次開發； 數控加工仿真
中圖分類號： TN876?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）21?0127?03
Parameterization system design of bearing cover parts and NC machining simulation
SHI Yongfang1， JIAO Libo2
（1. College of Science and Technology， China Three Gorges University， Yichang 443002， China； 2. Sinohydro Bureau 5 Co.， Ltd.， Chengdu 610000， China）
Abstract： The bearing cover parts are widely used in machinery industry， but its variety is numerous， the design and plotting are very cumbersome， and has low efficiency. From the designing technology view of parameterization， and based on Pro/Engineer software platform， the parts were conducted with secondary development by Pro/Toolkit and VC++， and the 3D parameterization modeling system of the bearing cover parts was established. The corresponding mould was designed by Pro/Engineer according to the generated parts model. The designed mould was proceeded with NC machining simulation by Mastercam software.
Keywords： bearing cover； parameterization modeling； secondary development； NC machining simulation
0 引 言
軸承端蓋作為最常見的部件被廣泛地應用于各種機械，但在其建模過程中，存在形狀多種多樣，設計過程重復率較高，效率低等問題。針對以上實際問題，設計人員借助CAD/CAM技術可迅速、準確地進行設計方案的確定、分析、設計，為生產企業以高技術、低成本占領市場提供技術保障。國際上也出現了多種CAD/CAM/CAE軟件，其中Pro/Engineer造型能力強，兼容性好；而Mastercam在3D繪圖與加工方面具有強大的功能，并且擁有良好的性價比及高可靠的加工性能，使其在模具行業的加工環節中根深蒂固。目前先基于Pro/Engineer平臺，利用其提供的Pro/Toolkit和VC++ 6.0語言，設計、開發端蓋類零件三維參數化造型系統。再根據所生成的零件模型利用Pro/Engineer設計出對應的模具轉到Mastercam中得到加工程序，兩者的配合使用是模具行業中普遍的工作模式。這樣能減少重復性勞動，提高效率，帶來很好的經濟效益。
1 系統的設計思路
本系統主要針對軸承端蓋類零件的參數化設計及數控加工仿真進行，當用戶選擇不同的樣式后應用程序可以在基礎模型上自動生成相應的端蓋，然后將生成的模型轉換到Mastercam中進行數控加工仿真。系統思路如圖1所示。所涉及到的關鍵技術有： Visual C++動態鏈接庫設計技術，Pro/Toolkit程序設計技術，端蓋類零件參數化建模技術以及Mastercam數控加工仿真技術等。
2 端蓋三維參數化造型系統開發及實例
2.1 總體方案
為了方便使用，根據零件的設計要求新建了一組參數用于完全控制該三維模型的形狀和大小。本系統利用交互方式采用在Pro/Engineer主菜單上添加菜單條和菜單按鈕。單擊菜單按鈕彈出相應的用戶對話框界面，輸入三維實體模型相對應的主要參數，重新生成所需零件三維實體模型。實現過程如圖2所示。
2.2 環境設置[1]
環境配置分為三大步：首先聲明在VC中將要使用到的函數的頭文件的路徑；然后導出這些函數的庫的路徑；最后還要指明具體使用到的庫，單擊【確定】完成文件配置。通過擴展名為.dat的注冊文件實現應用程序的注冊以運行創建好的Pro/Toolkit應用程序。
2.3 用戶界面設計
用戶界面包括Pro/Engineer界面菜單和用于用戶參數輸入的MFC對話框。
（1） 菜單的設計
菜單是主要的用戶界面，菜單條是Pro/E菜單體系的最頂層菜單，其創建方法是：直接調用ProMenubarMenuADD（）命令函數向Pro/Engineer添加所需的菜單，要實現函數的功能，就必須將菜單中的按鈕和命令捆綁起來，用命令調用某個函數來實現按鈕的功能。菜單在Pro/Engineer界面上的生成代表動態鏈接庫加載成功。當為Pro/E添加菜單后，還應對其設置相應的動作函數[2]ProCmdActionAdd（）。
（2） 對話框的設計
Pro/Toolkit應用程序可以使用Pro/Engineer提供的UI對話框，也可以使用VC++ 6.0提供的對話框。而VC++ 6.0編寫對話框比較簡單，比較直觀，并且可以使用MFC類庫，使應用程序中的參數傳遞比較方便。由于編寫的應用程序是DLL形式，因此在調用對話框前應加上：AFX_MANAGE_ STATE（AfxGetStaticModuleState（））。
2.4 端蓋參數化程序設計
采用參數化的方式，用戶只需要輸入參數值，便能生成所需的新的零件模型，而不需要重復建立模型。程序的執行順序為：
（1） 獲取零件原始模型。通過執行若干程序段，便可以將已經建立好的模型直接打開，以便獲取和更改模型參數。
（2） 當原始模型打開后，輸入新的參數對原來的參數進行替換，該過程可通過若干程序段實現。
（3） 模型的參數更新完成后，對模型進行重新生成便可以得到需要的零件模型。將程序調試完成后就可以用端蓋的參數化造型系統實現端蓋模型的創建。
2.5 端蓋參數化造型系統的實現
先啟動Pro/Engineer，在菜單欄中依次選擇【工具】、【輔助應用程序】，對程序進行手動注冊，注冊完成后，菜單按鈕出現在菜單欄。再設計端蓋：單擊【端蓋設計】和【凸緣悶蓋】等菜單按鈕，則會彈出相應端蓋的設計對話框，在對話框中輸入參數值生成相應零件模型；單擊【獲取原始模型】按鈕，會彈出端蓋設計對話框，來打開這類零件的原始模型，如圖3所示；對對應的尺寸參數進行修改，單擊【生成新模型】按鈕便可以得到所需要的新的零件模型，另存之。
3 模具設計
端蓋三維造型完成后，利用Pro/Engineer系統下的制造、模具型腔模塊進行模具組件設計[3]，它包括參考模具的布局、收縮率的設置、毛坯工件的設計、分型面的設計、分割體積塊、抽取模具元件、鑄模及開模幾大部分，得到如圖4所示的開模效果圖。保存文件為“*.igs”格式，以方便導入Mastercam進行加工仿真。
4 數控加工仿真
Mastercam在基于PC平臺的CAD/CAM軟件一體化中廣泛地實現了“COM”（對接）功能、可編輯的后處理程式及良好的機床適應性，以上一步生成的端蓋模具為例進行數控加工仿真。
4.1 設置刀具路徑
刀具路徑的設置如下：
（1） 打開Mastercam軟件后選擇已經保存好的IGES文件并打開；在主菜單欄中選擇【機床類型】，在刀具路徑管理器中進行【材料設置】[4]。
（2） 在主菜單欄中選擇【刀具路徑】，依次運用【外形銑削】、【面銑】、【曲面粗加工】、【曲面精加工】等命令得到刀具路徑。
4.2 驗證仿真
將刀具設定好后便可以通過系統的驗證功能檢查工件的加工過程，以檢驗加工過程中是否會有加工缺陷[5]。
在【操作管理】工具欄中點擊對加工過程進行驗證，其過程如圖5所示。
4.3 后置處理
Mastercam系統配置的通用后置處理提供了一種功能數據庫模型，用戶可以對其數據庫進行修改和編譯，定制出適應某一數控機床的專用后置處理程序。該系統后置處理文件稱為PST文件，它定義了NC程序格式、切削加工參數、輔助工藝指令，設置了接口功能參數等。在【操作管理】工具欄中點擊生成NC代碼，保存為【.NC】文件，如圖6所示。
在實際生產中，數控機床的性能因廠家設計而各異，若要使Mastercam軟件生成的數控加工程序滿足不同機床的編程要求，編程人員需要對后置處理文件進行修改，以滿足加工要求。
5 結 語
本文根據Pro/E提供的程序方法，建立了端蓋類零件參數化模型；依據在Pro/Toolkit中制作并激活用戶菜單的方法，結合VC++技術，完成了系統的界面設計；實現了端蓋類零件的建模。利用Mastercam系統將所生成的NCI刀具路徑文件轉成了能被CNC機床所使用的NC代碼，并利用Communic傳輸功能進行了NC代碼的傳輸，縮短編程人員的編程時間。特別是對復雜零件的數控程序編制，可大大提高程序的正確性和安全性，提高工作效率。
參考文獻
[1] 李世國.Pro/Toolkit程序設計[M].北京：機械工業出版社，2003.
[2] 喬小燕，傅F，王軍.基于Pro/E二次開發的沖模零件參數化設計[J].模具工業，2007，33（12）：8?12.
[3] 肖乾.Pro/Engineer Wildfire 3.0中文版模具設計與制造實用教程[M].北京：中國電力出版社，2008.
[4] 高長銀，劉鐵軍，何文斌，等.Mastercam X3實體設計與數控加工項目案例解析[M].北京：清華大學出版社，2010.
化工仿真技術范文4
關鍵詞：動態演示;流程模擬;教學模式;生產流程;課堂互動
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）20-0130-02
動態模擬仿真技術（Simulation）是一門包含多學科的綜合性技術，它以控制論、系統論、相似原理和信息技術為基礎，以計算機和專用設備為工具，利用系統模型對實際的或設想的系統進行動態演示[1-3]。仿真技術主要是以某種對象為參考藍本，利用機械制作或手工組裝將對象模擬一個實體的技術[4，5]。其誕生之初系用于軍事科研用途，其后運用于各個領域，包括高聚物反應過程的仿真模擬。用動態仿真的動畫流程全面展現高聚物反應過程[6-8]，模擬高聚物的合成現場，使學生對學習理論知識不感到枯燥，反而有強烈的興趣。切實領導好學生的思考過程，發展學生的邏輯思維能力和獨立獲取知識、運用知識的能力。
一、教學過程中存在的問題
1.在傳統的高校工科專業教學中，學生從屬于被動的地位，教師授課以平面授課為主，講解方式單一。特別是專業課程，由于涉及的內容較多，學生之前所學的基礎知識不同，教材中所介紹的示例內容較為簡單，對相關的實踐環節的知識點也沒有過多提及，學生不能很好地理解所敘述的例子。
2.急于求成的現象?，F代工程領域中，高度的自動化、連續化和集成化，甚至有些行業易燃、易爆、危險性大，生產過程在嚴密的監控下實施。
3.對于大多數的生產流程不能在課堂上重現，因此在工科教學的環節中，學生只能根據教材被動的看，被動的聽，只是接收平面、二維、靜態的畫面，無法提高學生理論聯系實際、分析問題和解決問題以及動手的能力，更難以深入實際。這也是工科教學中長期面臨的一個問題，為此急需一種適用的教學模式和教學手段來解決這一問題，進行教學改革，以期提高教學效果。
二、動態模擬仿真
隨著計算機的問世與科技的進一步發展，對高等教育和教學提出了不同以往的挑戰與要求。教學大綱的反復修訂對教師的授課模式有新的規劃，如何將經典、傳統的授課內容形象化，激發學生的學習熱情是擺在教師面前的首要問題。計算機仿真技術的問世與應用，改變了高校教育模式。全流程仿真技術的運用就是基于其原本的綜合呈現這一屬性，將機械仿真技術和計算機成像技術結合，通過合理的畫面演示及計算機圖像呈現，把對象主體活生生地展現出來[9，10]。這種技術在聚合物反應過程演示中運用得日益廣泛。通過模擬真實的現場工藝過程，逼真地將枯燥的生產環節及分析儀器等形象呈現于學生面前，讓學生感受真實的化工生產環境，極大程度地調動了學生的學習積極性和主動性，這種互動教學的課堂氛圍無疑提高了學生的學習興趣及對知識的掌握程度。
三、動態模擬仿真技術在教學中的應用
按照社會和企業的要求解構現行的學科課程體系，整合重構建立突出研發和生產能力培養的課程體系。根據職業能力的要求，確定教學項目，包括學習項目和拓展項目，采用小型生產進實驗室，大型生產采用全流程仿真系統模擬的形式，整個學習過程中知識和能力的訓練安排體現漸進性。以聚合物合成這一課程為例，闡述動態模擬仿真技術在教學中的應用。學生通過該課程的學習，弄清高聚物聚合原理與合成工藝的關系，對學生進行生產工藝觀點的培養，達到培養學生在教學科研和生產活動中分析問題、解決問題的能力的目的，同時對今后更深入的學習其他專業課打好基礎，具有重要意義。
1.理清聚合物合成的總的反應流程，如圖1所示。
2.具體再根據每一種聚合物的聚合特點，設計反應流程。以懸浮聚合為例，設計反應流程，如圖2所示。
3.最后建立聚合物合成動態仿真系統，設立專業教學資源庫。以計算機技術為依托，以文本資源、視頻資源和圖片資源為后盾，在學習課本知識的基礎上，觀摩動態仿真的流程，可使學生真正了解聚合物合成的過程，并留下深刻印象，學以致用。以前述步驟為基礎，創建聚合物合成動態模擬仿真系統，表1所示全流程動態仿真系統資源來源。
根據懸浮聚合的反應流程，設計如下仿真動態流程，視頻截圖如圖3所示。
為了更為形象具體的描述懸浮聚合的過程，采用聚氯乙烯的懸浮聚合樣本，繪制模擬仿真流程圖。
4.動態模擬仿真教學的總結。隨著現代社會行業結構的多樣化，對人才的需求提出了更高的要求，更注重人才素質的專一化、綜合化和個性化。這樣的就業需求對傳統的教學模式、人才培養方式提出了新的要求。就我們采用動態模擬仿真流程的教學過程中總結體會到，工科教學中仍然采用傳統的純黑板教學模式，十分的枯燥、單一，無法調動學生的學習積極性和主動性。采用動態模擬仿真的教學方式，使學生仿佛置身于生產流程的仿真環境之中，教與學互動，充分調動了學生的學習興趣和熱情，學習效率明顯提高，使枯燥的理論教學生動化、形象化，極大程度地加深了學生對工藝流程及設備的印象，學習效果事半功倍。
參考文獻：
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化工仿真技術范文5
關鍵詞：工科院校；三維仿真技術；虛擬現實技術；教學應用
1.引言
隨著時代的進步，科技的要求。工業生產及其制造業愈發顯得重要。伴隨著德國工業4.0的提出，所謂的第四次工業革命已經蓄勢待發。為了時代的需求，世界各國相繼推出了工業改革計劃與發案，共同推動世界工業化的再一次升級。這不僅是時代的挑戰與機遇，也是國家的挑戰機遇。
在工業4.0的背景下，工科院校在人才培養方面顯得極其重要。這不僅是國內工科院校的機遇更是挑戰；社會對工科類人才的要求，不僅僅在理論知識方面，更重要是能掌握先進技術，擁有實際操作能力及工程經驗。工科教學要以實踐為基礎，培養其動手能力[3]；首先優化教學方式，根據學校的實際情況，將三維仿真技術運用到實際教學中，改善傳統的教學方式，使學生從課堂上獲得實際的操作能力，如同在工廠一般，不僅是理論知識的獲得，更是實際能力獲得，充分體現工科學生的最基本素質：主動思維判斷與綜合分析能力、解決實際問題的能力、工程設計能力、創新與創造能力、復合能力[4]。通過三維仿真技術將實際的模型、設計、實驗等實際場景與效果展示給學生，從而真正的實現解放課堂，優化課堂，培養出真正的工科類的杰出人才。
2.三維仿真技術的發展現狀
2.1.國外
自從1962年，Morton？Heilig發明實感全景仿真機以來，三維仿真技術便在美國、歐洲、日本等一些國家和地區迅速開展起來。隨著科技的進步，時代的發展，三維仿真技術與虛擬現實技術越來越受到世界各國的關注，以三個I為代表，即Immersion（沉浸感）、Interaction（交互性―）、Imagination（思維構想性），作為三維仿真技術與虛擬現實技術最本質的特點，在發展的過程中融入了其它相關的先進技術。近些年，三維仿真技術結合虛擬現實技術在世界各國普遍應用，不僅在軍事、航空航天、地理地形、工業領域[1]，更在生活、交通、教學研究、旅游等領域普遍運用起來；如英國路虎汽車采用人性化的仿真虛擬技術向客戶提供模擬車型體驗；美國先靈葆雅公司生產的抗過敏藥開瑞坦在廣告中將三維虛擬技術應用于廣告人物形象等。
與此同時，眾多世界名校也運用三維仿真技術與虛擬現實技術，開展教學與科技研究，如：美國北卡羅來納大學（UNC）、麻省理工學院（MIT） 、華盛頓大學、喬治梅森大學；日本奈良尖端技術研究生院大學、東京大學等世界名校早已在上個世紀就開始了相關方面的技術研究。幾十年的發展使美國、德國、英國、日本等一些發達國家，在這個領域已走在世界前列，并迅速融合到生活的各個方面。不僅使國家經濟有所提升，更從科技及教學等眾多方面有了極大的突破。
2.2.國內
隨著國際間的競爭日益激烈，國家對科技的重視更加重視，國內部分研究機構開始發展中國的三維虛擬仿真技術。由于國情的原因，中國在這方面的技術與世界的發展水平有一定的差距[1]，但近些年的努力使我國在三維虛擬仿真技術也取得了一些相應的成就，建立以一些科技研究機構，將三維虛擬仿真技術運用到工業設計與科學教研工作中。逐步走進其它領域：比如教學課堂，將三維虛擬仿真技術與理論教學只是相結合，進一步提升教學的質量。
尤其一些工科類的大學，根據學校的具體情況與實際能力，制定相關的工作計劃，融入教學工作與研究中例如：北京航空航天大學的計算機系根據自身特點，實現了分布式三維虛擬環境網絡設計，可以創造實時三維動態數據庫、虛擬現實演示環境、適用行員訓練的虛擬現實系統、虛擬現實應用系統的開發平臺；浙江大學CAD&CG國家重點實驗室研發了一套桌面型虛擬建筑環境實時漫游系統；清華大學計算機科學和技術系對虛擬現實和臨場感的方面進行了研究；一些相關高校取得了很大的成果，但在國內眾多學校中還未廣泛運用。傳統的教學體系依舊存在于很多高校中。
3.教學中的應用
隨著科技的進步，技術的競爭，工科院校傳統的教學方式已經不滿足現代化工業對人才的要求，培養高素質的工科類學生是學校的目標，也是當代工科院校的責任與義務。傳統課堂以老師講授為主，教授理論知識[2]，由于教學設備的不足、學生眾多、實踐地點不足、實驗室不足等一些問題制約之教學，使學生實際操作能力不足[3]，直接影響學生的創新與工程設計能力。
利用計算機作為基本工具，將三維仿真技術運用到實際教學工作中，把抽象的概念與模型用電腦展示給學生，直觀感受與真實的效果。將實踐課程運用三維虛擬仿真技術，創造虛擬空間，使學生感覺如同真實環境一般[2]，同時能進行實際操作，鍛煉學生操作能力，展開學生立體化想象空間，培養學生創造力與想象力更加便于創造與創新[4]。例如機械設計，通過三維軟件如solidworks等創造模型，通過設計、模擬、分析等各方面的仿真的出實際效果。通過有限元分析，展示零件實際運用過程中效果。使學生更加清晰、具體的了解實際現實中的特點，同時學生能自作，培養其動手能力，提升實際操作經驗。
如圖1 LED 燈受熱分布
如圖2 受熱后位移變化
運用三維仿真技術（solidworks軟件），對模型進行實體分析，通過模擬把抽象的現象直觀的展示在課堂上，避免只有理論沒有實際的模擬的教學課堂，同時解決了實驗室不足的問題。
如圖3 聚氯乙烯的懸浮聚合的模擬仿真流程圖[2]
如圖4 熱電廠生產框架圖
圖3、4是傳統教學課堂上的講授化工操作的實際流程圖與電力大學講授電廠發電過程的機構框圖，學生不能深入了解其實際過程中的現象。
理論過程與實際現實總是有一定的差別[2]。通過三維虛擬仿真技術，運用Solidworks、 3Dmax、Flunent等軟件模擬實際場景效果，創造立體環境，將實際過程的每個用動畫場景展示，避免工廠實踐和一些實踐過程存在的問題[2]，更加直觀了解生產的環節，從而達到理論與實踐相結合的效果。培養出具有創新與創造能力以及實踐經驗的工科類人才，適應社會的需求，顯示工科類院校的特點。
4.結束語
本文簡單闡述了三維仿真技術國內外的發展現狀，以及在工科教學中的應用及相關成果。三維仿真技術應用于工科教學中，優化教學資源，極大的提高教學的質量，同時解決院校資金不足與教學設備不齊全的問題。解放了學生思想空間，在教學中從分的發揮了學生的主體地位與作用[1]，激發學生積極、主動地參與教學過程中；培養其獨立創新素質與實踐的能力。將工業生產過程中流程及原理，通過三維仿真技術直觀、具體的展示給學生，發揮其優勢。
然而三維仿真技術在國內教育領域還處于自發狀態，尚未形成完善的、良性循環的、自覺開發和應用的體制[1]，這將是教學改革的機遇與挑戰。
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作者簡介：
化工仿真技術范文6
[關鍵詞] 仿真教學 仿真實訓 實際操作
近年來，隨著計算機在中職學校教學的普及和仿真技術的日益提高，社會對技能型人才的要求也越來越高，中職學校學生的實習教學也日益重要，中職學校的實習教學，開始由傳統的實習內容向新技術新工藝發展，對職業教育也提出新的要求。同時，化工生產的高溫、高壓、易燃、易爆、毒性大等特點，使化工專業的學生在學習工藝類課程時，到現實生產中實習受到限制，使得理論學習與實踐操作脫節。學生的職業技能得不到很好的訓練。那么如何培養學生的實踐操作能力呢？隨著化工仿真模擬操作的引入為我們很好地解決了這個難題。
一、化工仿真教學的優點
1.化工仿真與傳統課堂教學的對比
工藝課程的主要內容是講授化工產品的生產過程，如生產的原理、工藝影響因素的分析、工藝流程的組織和實施、相關安全與環保方面等知識。傳統的課堂教學過程，教師主要通過實物演示、掛圖、影像等多種教學方法來加強教學的直觀性、形象性、生動性，努力使理論教學與實踐相結合，然而這些教學方法和手段存在一些不足，不能完全滿足學生的需求。學生仍然感到教學內容枯燥、抽象、難理解，這樣就達不到預期的教學效果。
利用化工仿真系統提供的仿真界面，學生可以邊聽老師講解，邊看老師操作，甚至可以邊操作邊學。在仿真系統的操作中，學生對工藝流程、設備有了更全面地認識，使得教學過程變得簡單、容易，而教學效果卻得到大幅提高。
傳統的教學方法只利用了較少的通道，如視覺、聽覺等，因此教學效率不高。仿真訓練是一種多通道綜合作用的教學方法，學生置身于仿真環境之中，可以充分調動感覺通道，運動通道和思維通道的學習機能，接受知識的效率明顯提高。此外，仿真訓練系統是一種能夠充分發揮學生創造意識的環境，學生可以在沒有教師的情況下自學，直到將所學知識爛熟于心。
2.化工仿真教學的優點
仿真實訓能創造一個與實際近乎相同的特定環境，仿真實訓過程中，學生與實訓對象能進行互動，在交互式虛擬世界中，使學生如同坐在化工廠的控制室內，通過對計算機采集的數據進行分析來判斷設備和儀表是否運轉正常。這樣可以大大激發學生學習興趣。仿真實訓技術可實現化工生產工藝的全過程模擬，化工原理、無機工藝、有機工藝、化工設備等專業課，可推出一門“工藝專業綜合仿真實訓”課，專業綜合仿真實訓更接近實際生產。學生可以利用仿真系統進行多次的開車、停車、事故處理的訓練，可以根據自己的能力進行選擇性的學習，成為學習的主體，可以更加系統的、全面地掌握操作技能。
我們利用仿真軟件將學生容易犯的錯誤警示出來，這就不會像在實習廠擔心出現安全問題，保證了學生的人身安全。同時還可以利用仿真軟件，對實習項目進行深入的研究，在這樣教學過程中，使學生學習到分析問題、解決問題的方法。
二、化工仿真教學的實施
1.實施的必要性
職業教育主要培養的是社會需要的技能型人才，然而由于中職教育自身發展的緣故，建設資金的不足，化工專業生產實習形式單一，手段落后；即使有企業愿意接受學生進廠實習，那也只是停留在只能看，不能動的狀態，學生實習難、實習效果差已成為長期困擾學校的普遍性問題。這些原因導致中職學生在動手操作能力上欠缺，操作技能達不到工廠實際要求。仿真實習可以使學生不進工廠就能得到裝置的開車、停車和事故處理操作機會，所以說仿真實習技術是解決以上難題的最佳選擇和理想方法。目前，仿真實習技術已成為一種公認的高效現代化教學手段?！袄碚搶嵺`一體化”的教學模式，既讓學生掌握了一定的理論知識，同時實際操作水平也得到提高，要實現這一教學方法，仿真系統不可或缺。
2.具體實施過程
在課堂教學中，學生普遍認為的知識難理解、太枯燥，通過仿真模擬訓練形象、直觀的表現出來。為了提高仿真實習效果，我們在仿真實習之前還采用了授課的方式使學生對將要仿真實習對象的工藝流程，包括設備位號、檢測控制點位號、正常工況的工藝參數范圍等進行詳細的了解。在操作過程中，每部分都有嚴格的操作規程，每個階段都要認真操作，防止和避免事故的發生。為了訓練學生的應急能力，可以在裝置操作過程中人為的設置各種生產事故。通過隨機事故的添加，不僅鍛煉了學生的分析、判斷事故能力，還提高了學生遇到緊急突發事故的處理能力。
在具體的實施過程中，教師盡量要多讓學生獨立操作、獨立分析、獨立解決問題；對于個別問題可以采取“一對一”的問答式，對于一些比較普遍的問題采用集中式回答。這樣學生不僅很快就可以掌握操作控制過程，同時也發揮了學生的學習獨立性和主動性。
課程結束時，我們可以通過系統的考核項目對學生的操作能力進行考核。此考核項目能夠真實的反映學生的實際掌握程度，誰也無法弄虛作假、蒙混過關，從而促進學生認真學習、掌握操作技能。
（4）化工仿真教學中應該注意的問題
化工仿真模擬系統是介于課堂與生產一線的橋梁與紐帶，它來源于實際生產，有區別于實際崗位；在模擬系統中，學生可以運用所學知識和技能進行實踐操作，提高職業技能。但是其操作步驟規程化與實際操作的靈活性和多變性相違背，另外仿真操作參數可以反復調節，而這在實際生產過程中是不可取的，這些問題可以在學生進行實訓裝置的操作中加以說明和指導。通過仿真軟件和實訓裝置的操作的結合，讓學生對實際生產操作有了進一步的認識。
化工仿真技術的應用，對提高教育技術水平、改善實習實訓環境、優化教學過程、培養具有創新意識和創新能力的人才，具有重要意義。它可以解決很多常規教學手段無法解決的問題，在提高學生的實際動手能力方面有著得天獨厚的優勢。
參考文獻：
[1] 王玉強.仿真在化工職業教育中的應用[J].遼寧教育行政學院學報2006，4
