模擬於機械類哪些相關

『壹』 模擬工程學什麼

系統模擬是20世紀40年代末以來伴隨著計算機技術的發展而逐步形成的一門新興學科。模擬（Simulation）就是通過建立實際系統模型並利用所見模型對實際系統進行實驗研究的過程[2]。最初，模擬技術主要用於航空、航天、原子反應堆等價格昂貴、周期長、危險性大、實際系統試驗難以實現的少數領域，後來逐步發展到電力、石油、化工、冶金、機械等一些主要工業部門，並進一步擴大到社會系統、經濟系統、交通運輸系統、生態系統等一些非工程系統領域。可以說，現代系統模擬技術和綜合性模擬系統已經成為任何復雜系統，特別是高技術產業不可缺少的分析、研究、設計、評價、決策和訓練的重要手段。其應用范圍在不斷擴大，應用效益也日益顯著。
1．系統模擬及其分類
系統模擬是建立在控制理論、相似理論、信息處理技術和計算機初等理論基礎之上的，以計算機和其他專用物理效應設備為工具，利用系統模型對真實或假設的系統進行試驗，並藉助於專家的經驗知識、統計數據和信息資料對實驗結果進行分析研究，進而做出決策的一門綜合的實驗性學科。從廣義而言，系統模擬的方法適用於任何的領域，無論是工程系統（機械、化工、電力、電子等）或是非工程系統（交通、管理、經濟、政治等）。
系統模擬根據模型不同，可以分為物理模擬、數學模擬和物理—數學模擬（半實物模擬）；根據計算機的類別，可以分為模擬模擬、數字模擬和混合模擬；根據系統的特性；可以分為連續系統模擬、離散時間系統（采樣系統）模擬和離散事件系統模擬；根據模擬時鍾與實際時鍾的關系，可以分為實時模擬、欠實時模擬和超實時模擬等。
2．系統模擬的一般步驟
對於每一個成功的模擬研究項目,其應用都包含著特定的步驟，見圖9-2。不論模擬項目的類型和研究目的又何不同，模擬的基本過程是保持不變的，要進行如下9步：
問題定義
制定目標
描述系統並對所有假設列表
羅列出所有可能替代方案
收集數據和信息
建立計算機模型
校驗和確認模型
運行模型
分析輸出
下面對這九步作簡單的定義和說明。它不是為了引出詳細的討論，僅僅起到拋磚引玉的作用。注意模擬研究不能簡單遵循這九步的排序，有些項目在獲得系統的內在細節之後，可能要返回到先前的步驟中去。同時，驗證和確認需要貫穿於模擬工程的每一個步驟當中。
（1）問題的定義
一個模型不可能呈現被模擬的現實系統的所有方面，有時是因為太昂貴。另外，假如一個表現真實系統所有細節的模型也常常是非常差的模型，因為它將過於復雜和難於理解。因此，明智的做法是：先定義問題，再制定目標，再構建一個能夠完全解決問題的模型。在問題定義階段，對於假設要小心謹慎，不要做出錯誤的假設。例如，假設叉車等待時間較長，比假設沒有足夠的接收碼頭要好。作為模擬綱領，定義問題的陳述越通用越好，詳細考慮引起問題的可能原因。
（2）制定目標和定義系統效能測度
沒有目標的模擬研究是毫無用途的。目標是模擬項目所有步驟的導向。系統的定義也是基於系統目標的。目標決定了應該做出怎樣的假設、應該收集那些信息和數據；模型的建立和確認考慮到能否達到研究的目標。目標需要清楚、明確和切實可行。目標經常被描述成像這樣的問題「通過添加機器或延長工時，能夠獲得更多的利潤嗎？」等。在定義目標時，詳細說明那些將要被用來決定目標是否實現的性能測度是非常必要的。每小時的產出率、工人利用率、平均排隊時間、以及最大隊列長度是最常見的系統性能測度。
最後，列出模擬結果的先決條件。如：必須通過利用現有設備來實現目標，或最高投資額要在限度內，或產品訂貨提前期不能延長等。
（3）描述系統和列出假設
簡單點說，模擬模型降低完成工作的時間。系統中的時間被劃分成處理時間、運輸時間和排隊時間。不論模型是一個物流系統、製造工廠、或服務機構，清楚明了的定義如下建模要素都是非常必要的：資源、流動項目（產品、顧客或信息）、路徑、項目運輸、流程式控制制、加工時間，資源故障時間。
模擬將現實系統資源分成四類：處理器，隊列，運輸，和共享資源如操作員。流動項目的到達和預載的必要條件必須定義，如：到達時間、到達模式和該項目的類型等屬性。在定義流動路徑時，合並和轉移需要詳細的描述。項目的轉變包括屬性變化、裝配操作（項目和並）、拆卸操作（項目分離）。在系統中，常常有必要控制項目的流動。如：一個項目只有在某種條件或某一時刻到來時才能移動，以及一些特定的規則。所有的處理時間都要被定義，並且要清楚表明那些操作是機器自動完成，哪些操作是人工獨立完成，哪些操作需要人機協同完成。資源可能有計劃故障時間和意外故障時間。計劃故障時間通常指午餐時間，中場休息，和預防性維護等。意外故障時間是隨機發生的故障所需的時間，包括失效平均間隔時間和維修平均間隔時間。
在這些工作完成之後，需要將現實系統作模型描述，它遠比模型描述向計算機模型轉化困難。現實向模型的轉化意味著你已經對現實有了非常徹底的理解，並且能將其完美的描述出來。這一階段，將此轉換過程中所作的所有假設作詳細說明非常有必要。事實上，在整個模擬研究過程中，所有假設列表保持在可獲得狀態是個很好的主意，因為這個假設列表隨著模擬的遞進還要逐步增長。假如描述系統這一步做得非常好，建立計算機模型這一階段將非常簡便。
注意，獲得足夠的，能夠體現特定模擬目的的系統本質的材料是必要的，但是不需要獲得與真實系統一一對應的模型的描述。正如愛因斯坦所說「做到不能再簡單為止」。
（4）列舉可能的替代方案
在模擬研究中，確定模型早期運行的可置換方案是很重要的。它將影響著模型的建立。在初期階段考慮替代方案，模型可能被設計成可以非常容易的轉換到替換系統。
（5）收集數據和信息
收集數據和信息，除了為模型參數輸入數據外，在驗證模型階段，還可以提供實際數據與模型的性能測度數據進行比較。數據可以通過歷史紀錄、經驗、和計算得到。這些粗糙的數據將為模型輸入參數提供基礎，同時將有助於一些需要較精確輸入參數數據的收集。
有些數據可能沒有現成的記錄，而通過測量來收集數據可能要費時、費錢。除了在模型分析中,模型參數需要極為精確的輸入數據外,同對系統的每個參數的數據進行調查、測量的收集方式相比，採用估計方法來產生輸入數據更為高效。估計值可以通過少數快速測量或者通過咨詢熟悉系統的系統專家來得到。即使是使用較為粗糙的數據，根據最小值、最大值和最可能取值定義一個三角分布，要比僅僅採用平均值模擬效果都要好得多。有時候採用估計值也能夠很好的滿足模擬研究的目的。例如，模擬可能被簡單的用來指導人員了解系統中特定的因果關系。在這種情況下，估計值就可以滿足要求。
當需要可靠數據時，花費較多時間收集和統計大量數據，以定義出能夠准確反映現實的概率分布函數就是非常必要的。需要的數據量的大小取決於變數的變異程度，但是也有通用的規則，大拇指法指出至少需要三十甚至上百的數據。假如要獲得隨機停機時間的輸入參數，必須要在一個較長時間段內捕獲足夠多的數據。
（6）建立計算機模型
構建計算機模型的過程中，首先構建小的測試模型來證明復雜部件的建模是合適的。一般建模過程是呈階段性的，在進行下一階段建模之前，驗證本階段的模型工作正常，在建模過程中運行和調試每一階段的模型。不會直接將整個系統模型構建起來，然後點擊「運行」按鈕來進行系統的模擬。抽象模型有助於定義系統的重要部分，並可以引導為後續模型的詳細化而進行的數據收集活動。我們可能想對同一現實系統構建多個計算機模型，每個模型的抽象程度都不相同。
（7）驗證和確認模型
驗證是確認模型的功能是否同設想的系統功能相符合。模型是否同我們想構建的模型相吻合，產品的處理時間、流向是否正確等。確認范圍更廣泛。它包括：確認模型是否能夠正確反映現實系統，評估模型模擬結果的可信度有多大等。
（8）驗證
現在有很多技術可以用來驗證模型。最最重要的、首要的是在模擬低速運行時，觀看動畫和模擬鍾是否同步運行，它可以發現物料流程及其處理時間方面的差異。
另一種驗證技術是在模型運行過程中，通過交互命令窗口，顯示動態圖表來詢問資源和流動項目的屬性和狀態。
通過「步進」方式運行模型和動態查看軌跡文件可以幫助人們調試模型。運行模擬時，通過輸入多組模擬輸入參數值，來驗證模擬結果是否合理也是一種很好的方法。在某些情況下，對系統性能的一些簡單測量可以通過手工或使用對比而來獲得。對模型中特定區域要素的使用率和產出率通常是非常容易計算出來的。
在調試模型中是否存在著某種特定問題時，推薦使用同一隨機數流，這樣可以保證模擬結果的變化是由對模型所做的修改引起的，同時對隨機數流不做改動，有時對於模型運行在一些簡單化假設下，非常有幫助，這些假設是為了更加簡便的計算或預測系統性能。
（9）確認
模型確認建立模型的可信度。但是，現在還沒有哪一種確認技術可以對模型的結果作出100%的確定。我們永遠不可能證明模型的行為就是現實的真實行為。如果我們能夠做到這一步，可能就不需要進行模擬研究的第一步（問題的定義）了。我們盡力去做的，最多隻能是保證模型的行為同現實不會相互抵觸罷了。
通過確認，試著判斷模型的有效程度。假如一個模型在得到我們提供的相關正確數據之後，其輸出滿足我們的目標，那麼它就是好的。模型只要在必要范圍內有效就可以了，而不需要盡可能的有效。在模型結果的正確性同獲得這些結果所需要的費用之間總存在著權衡。
判斷模型的有效性需要從如下幾方面著手：
①模型性能測度是否同真實系統性能測度匹配？
②如果沒有現實系統來對比，可以將模擬結果同相近現實系統的模擬模型的相關運行結果作對比。
③利用系統專家的經驗和直覺來假設復雜系統特定部分模型的運行狀況。
對每一主要任務，在確認模型的輸入和假設都是正確的，模型的性能測度都是可以測量的之前，需要對模型各部分進行隨機測試。
④模型的行為是否同理論相一致？確定結果的理論最大值和最小值，然後驗證模型結果是否落入兩值之間。
為了了解模型在改變輸入值後，其輸出性能測度的變化方向，可以通過逐漸增大或減小其輸入參數，來驗證模型的一致性。
⑤模型是否能夠准確的預測結果？這項技術用來對正在運行中的模型進行連續的有效性驗證。
⑥是否有其他模擬模擬器模擬了這個模型？要是有的話那就再好不過了，可以將已有模型的模擬結果同現在設計的模型的運行結果進行對比。
（10）運行可替代實驗
當系統具有隨機性時，就需要對實驗做多次運行。因為，隨機輸入導致隨機輸出。如果可能，在第二步中應當計算出已經定義的每一性能測度的置信區間。可替代環境能夠單獨構建，並可以通過使用WITNESS軟體中的「Optimizer」模塊來設置並自動運行模擬優化。
WITNESS軟體的「Optimizer」模塊為了執行優化操作，通過選擇目標函數的最大化或最小化，定義需要實驗的許多決策變數，需要達到的條件變數，需要滿足的約束等，然後讓優化模塊負責搜索變數的可替換數字，來運行模型。最終得出決策變數集的優化解決方案，和最大化或最小化的模型目標函數。「Optimizer」模塊設置了一套優化方法，包括遺傳演算法、模擬處理、禁忌搜索、分散搜索和其他的混合法來得出模型的優化配置方案。
在選擇模擬運行長度時，考慮啟動時間，資源失效可能間隔時間，處理時間或到達時間的時間或季節性差異，或其他需要系統運行足夠長時間才能出現效果的系統特徵變數，是非常重要的。
（11）輸出分析
報表、圖形和表格常常被用於進行輸出結果分析。同時需要於今年用統計技術來分析不同方案的模擬結果。一旦通過分析結果並得出結論，要能夠根據模擬的目標來解釋這些結果，並提出實施或優化方案。使用結果和方案的矩陣圖進行比較分析也是非常有幫助的。

『貳』 機械繫統模擬軟體有哪些.

UG，ANSYS，HYPERWORKS

『叄』 機械類最常用的虛擬模擬開發軟體有哪些

adams，ansys，abaqus

『肆』 舉例說明計算機模擬在機械，電子或橋梁方面的應用。

計算機模擬在機械行業中的應用

1．計算機模擬在復雜機械加工過程研究方面的應用

機械加工過程，是機械行業進行生產的基礎。利用計算機模擬，有助於發現其機理，為提高機械加工性能提供理論支持。如磨削方面，吉林大學的王龍山教授等提出了依賴於時間變化的描述磨削過程的各個數學模型，通過計算機模擬可以預測和估計磨削行為和磨削質量，為磨削過程優化、智能控制、虛擬磨削創造了必要的前提。李國發博士等研究了變進給磨削過程磨削功率的模型，利用計算機模擬得到能夠應用於實際磨削過程的最佳磨削方案。還有山東大學機械工程學院的王霖等研究了磨削溫度場的計算機模擬系統，實現了對磨削溫度場的預測及優化，為研究各加工參數對磨削溫度場的影響提供了理論依據。銑削方面，同濟大學機械工程系的李滬曾教授等建立了多齒端銑切削過程動力學模型，開發了切削振動模擬的微機通用軟體，採用數字模擬方法研究了平面端銑切削振動的原理和條件。佳木斯大學的任福君教授等研究了電火花切割多軸加工復雜曲面的計算機圖形模擬技術；上海交通大學的樓樂明博士等建立了電火花加工的工藝模擬系統，實現了加工效果的預測、加工參數的優化。擠壓成型方面，上海交通大學的儲燦東博士建立了連續擠壓的計算機模擬模型，並通過模擬實驗得出了連續擠壓全過程的應力場、應變場和溫度場。

2．計算機模擬在汽車製造研究方面的應用

汽車製造是機械行業的一個重要組成部分。它有很多實驗課題，難度大、實地成本高，計算機模擬技術的引入，有效的緩解了這一方面的問題。如發動機方面，裝甲兵工程學院機械繫的畢小平教授等建立了多缸柴油機起動過程的計算機模擬模型，其模擬結果與實際測量值比較吻合，可用於多缸柴油機的起動性能模擬。江蘇理工大學的蔡憶昔實現了對進氣管內氣體流動的動態模擬，直觀描述了瞬態過程，為多缸發動機換氣過程的研究提供了有效的方法。汽車流場方面，華東理工大學信息學院的呂明忠博士等成功的模擬出了汽車尾流場的氣流分離和拖曳渦現象，建立了兩種車型的汽車外流場空氣動力學模型，並進行了模擬實驗，取得了滿意結果。碰撞實驗方面，浙江大學動力機械及車輛工程研究所的詹樟松博士根據汽車碰撞的事故形態與乘員傷害之間的規律，建立了乘員動力學響應的數學模型，並開發出了相應的模擬軟體，該系統可部分代替實車碰撞實驗進行汽車被動安全性能的研究。其他方面，例如，汽車工程學院的熊堅對汽車的制動過程進行了模擬研究，一汽大眾汽車有限公司的姚革等通過模擬研究了汽車轉向的輕便性問題等。

3．計算機模擬在齒輪設計方面的應用

齒輪是機械產品的主要基礎部件，對其進行模擬研究具有重要意義，很多的科研工作者在這方面做了相關的研究。如太原理工大學的龐桂兵等採用Visual Lisp 語言從幾何角度討論了任意端面齒形的齒輪建模及其傳動模擬，山東礦業學院的張廣軍等利用計算機模擬研究了圓弧針齒行星傳動的動力學問題，南京航空航天大學機電工程學院的曾英等通過計算機模擬探討了主動齒輪與刀具齒數差、齒數比、模數等主要參數對正交面齒輪傳動接觸點的影響。計算機模擬在齒輪泵的齒輪的設計與製造中，也有著重要的應用

『伍』 機械模擬軟體

比較好也長見的是MATLAB的Simulink。它提供一個動態系統建模、模擬和綜合分析的集成環境。在該版環境中，無需大量書權寫程序，而只需要通過簡單直觀的滑鼠操作，就可構造出復雜的系統。Simulink具有適應面廣、結構和流程清晰及模擬精細、貼近實際、效率高、靈活等優點，並基於以上優點Simulink已被廣泛應用於控制理論和數字信號處理的復雜模擬和設計。
ANSYS，該軟體是融結構、流體、電場、磁場、聲場分析於一體的大型通用有限元分析軟體。由世界上最大的有限元分析軟體公司之一的美國ANSYS開發，它能與多數CAD軟體介面，實現數據的共享和交換，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等， 是現代產品設計中的高級CAE工具之一。
AMSIM主要用於液壓方面的模擬。
solidworks,、proe, UG本身也帶有一點模擬，但畢竟不是專業的沒那麼全面。

『陸』 什麼是機械繫統動力學模擬

系統模擬就是根據系統分析的目的，在分析系統各要素性質及其相互關系的基礎上，建立能描述系統結構或行為過程的、且具有一定邏輯關系或數量關系的模擬模型，據此進行試驗或定量分析，以獲得正確決策所需的各種信息。

計算機試驗常被用來研究模擬模型。模擬也被用於對自然系統或人造系統的科學建模以獲取深入理解。模擬可以用來展示可選條件或動作過程的最終結果。模擬也可用在真實系統不能做到的情景，這是由於不可訪問、太過於危險、不可接受的後果、或者設計了但還未實現、或者壓根沒有被實現等。

模擬的主要論題是獲取相關選定的關鍵特性與行為的有效信息源，模擬時使用簡化的近似或者假定，模擬結果的保真度與有效性。模型驗證與有效性的過程、協議是學術學習、改進、研究、開發模擬技術的熱點，特別是對計算機模擬。

(6)模擬於機械類哪些相關擴展閱讀

系統動力學是研究社會系統動態行為的計算機模擬方法。具體而言，系統動力學包括如下幾點：

1、系統動力學將生命系統和非生命系統都作為信息反饋系統來研究，並且認為，在每個系統之中都存在著信息反饋機制，而這恰恰是控制論的重要觀點，所以，系統動力學是以控制論為理論基礎的。

2、系統動力學把研究對象劃分為若乾子系統，並且建立起各個子系統之間的因果關系網路，立足於整體以及整體之間的關系研究，以整體觀替代傳統的元素觀。

3、系統動力學的研究方法是建立計算機模擬模型—流圖和構造方程式，實行計算機模擬試驗，驗證模型的有效性，為戰略與決策的制定提供依據。

『柒』 想做機械及試驗技術的相關模擬，需要哪些知識儲備，望高人指教。

1. 首先要建模（數學模型，離散模型等）；
2. 選擇模擬工具（如ANSYS，MATLAB等）；
3. 實現模擬；
4. 和實驗數據進行比較；
5. 修改模型；
6. 反復3-5，直到模擬和實驗完全吻合為止。

『捌』 機械專業都用的什麼離線編程模擬軟體

常用離線編程軟體RobotArt、RobotMaster、 RobotoWorks、Robotmove、RobotCAD、DELMIA、RobotStudio、 RoboGuide、KUKA Sim、SprutCAM、RobotSim、川思特、天皇、亞龍、旭上、匯博。
至於誰家的技術做的比較好只能說每個軟體都有自己比較擅長的一面，看看具體想在哪方面應用。
1、RobotArt優點：
優點：
1)支持多種格式的三維CAD模型，可導入擴展名為step、igs、stl、x_t、prt(UG)、prt(ProE）、CATPart、sldpart等格式；
2)支持多種品牌工業機器人離線編程操作，如ABB、KUKA、Fanuc、Yaskawa、Staubli、KEBA系列、新時達、廣數等）；
3)擁有大量航空航天高端應用經驗；
4)自動識別與搜索CAD模型的點、線、面信息生成軌跡；
5)軌跡與CAD模型特徵關聯，模型移動或變形，軌跡自動變化；
6)一鍵優化軌跡與幾何級別的碰撞檢測；
7)支持多種工藝包，如切割、焊接、噴塗、去毛刺、數控加工；
8)支持將整個工作站模擬動畫發布到網頁、手機端；
2、RobotMaster優點：
可以按照產品數模，生成程序，適用於切割、銑削、焊接、噴塗等等。獨家的優化功能，運動學規劃和碰撞檢測非常精確，支持外部軸（直線導軌系統、旋轉系統），並支持復合外部軸組合系統。
3、RobotoWorks優點：
優點：生成軌跡方式多樣、支持多種機器人、支持外部軸。
4、Robotmove優點：
軟體操作自由，功能完善，支持多台機器人模擬。
5、RobotCAD優點：
ROBCAD 軟體支持離線點焊、支持多台機器人模擬、支持非機器人運動機構模擬，精確的節拍模擬。
RobotStudio、 RoboGuide、KUKA Sim機器人本體廠家的離線編程軟體，與本體廠家的機器人兼容性很好。

『玖』 你好，我是學生想學matlaB（機械專業，注重於機構分析與模擬的），請教前輩有什麼好的書籍給推薦一下，謝

matlab 我記得我是在學機械可靠性設計和機械優化設計學的這個東西，他基本就是C語言編程。 你要C語言好，學機構分析模擬有solidworks 還有analys 我對matlab不是很熟，不過你可以去看看機械優化設計和機械可靠性設計，或者去圖書館找matlab機械運用方面的實例書籍

『拾』 對於一個機械繫統做模擬與分析會用到什麼研究方法啊

動力學模擬是和運動學模擬相對而言的一種模擬。運動學模擬主要側重於對所設計的機械或進行運動干涉檢查、行程檢驗等。而動力學模擬則是對機械繫統的動力學特性進行測試的一種技術手段，測試的目的歸納起來要包括分析和優化系統各構件質量、轉動慣量，以達到在滿足強度要求的前提下滿足設計的動態響應要求的目的。
模擬可以使用待測試系統的純數字模型（Matlab Simulink模型，傳遞函數模型），也可以使用虛擬樣機模型（建立待測試機械繫統三維模型、設置各構件屬性，包括質量、重心、轉動慣量等）進行動力學分析。Solidworks、UG、ProE、Catia等這些也自帶了運動學和動力學模擬模塊可用，常用的通用系統動力學模擬是Adams，還有其它一些動力學模擬，像Recurdyn，它們各有各的特色和適用的領域和對像，可根據實際分析的需求選擇使用。一般需求的分析，Adams基本夠用了。