虚拟样机开发,利用计算机仿真与虚拟现实技术,实现产品设计、工艺、规划、加工制造、性能分析、质量检验,对产品外观、性能(运动学性能、动力学性能等)、可装配性、可制造性进行分析,可视化仿真环境。在企业中利用虚拟样机开发技术,可以减少产品设计缺陷、缩短开发周期、提高工艺规则和加工过程的合理性、提高产品的技术含量,增强产品的设计开发能力,虚拟装配和虚拟加工节省大量的设计费用、试造试验费用,降低成本。
西姆虚拟样机开发以实现系统层面的多学科协同设计为目标,将分布式交互仿真的高层体系结构HLA(High Level Architecture)引入产品设计领域,实现分布式网络环境下复杂产品虚拟样机的多学科建模与协同仿真。
1. 虚拟样机与半实物联动实验系统
建立并测试虚拟样机的计算机软件环境,并依托此环境开发虚拟样机用以参与以HLA/RT1技术为核心的联动实验的联邦建模、联邦执行及运行管理等。各个虚拟样机支持基于CAD系统的装置零部件几何模型、实现装置数字样机虚拟装配、关键零部件的有限元分析、建立装置的运动学和动力学分析的仿真模型、基于数字样机的装置的设计优化。虚拟样机的开发环境由四部分组成:Solidworks、ADAMAS、ANSYS、Matalab。
2. 面向创新设计的虚拟产品开发
虚拟产品开发技术改变公司传统产品设计思维和方法,变革产品设计的理念。它是一种通过计算机虚拟模型来模拟和预测产品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的问题,提高产品的预测和决策水平,使得产品开发走出主要依赖于经验和实验的狭小天地,发展为全方位预报的新阶段。
基于产品开发管理(PDM-II——Product Development Management)技术建立支持虚拟产品开发(VPD)全过程的支撑平台, 在物理样机建立前便使产品效果、功能、性能得以分析、综合及三维可视化显示,提高了产品的设计效率。平台已成功应用于经纬纺机公司的无梭织机产品的创新开发,解决了我国剑杆织机的自主开发的关键技术,为纺机的产品结构调整作出了突破性的贡献,同时,建立了具有相当共性的支持创新设计的虚拟产品开发环境,相关技术已经成功地应用于工程机械、摩托车、汽车等行业。
3. 虚拟样机工程协同建模仿真平台
基于HLA/XML/WEB中间件技术与仿真组件引擎技术,可以进行三维实体建模软件、多体动力学、有限元分析软件、控制系统等学科领域的工具集成。应用高层建模集成开发环境还可以使建模模块化、规范化,帮助用户快速生成所需求的产品系统虚拟样机原形,以虚拟样机原形为对象,应用对象模型开发工具,对捆绑、组合后的对象模型和仿真对象模型之间建立动态链接,提高仿真模型的重用性。
4. 虚拟样机工程模型库管理系统
基于PDM技术、XML文本规范、仿真组件模型规范等构建的面向服务的模型库管理系统,以项目管理为手段,以模型库数据管理为核心,对虚拟样机系统的数据进行系统管理。
5. 虚拟样机工程项目管理系统
以项目管理的方式对虚拟样机工程进行管理。
6. 虚拟样机工程可视化环境系统
基于HLA/VR/GIS的2D/3D可视化环境,实现多学科领域CAX/DFX工具、VR/GIS可视化环境与协同平台的无缝集成。
针对复杂产品,主要以多学科仿真为基础的虚拟样机系统的开发。
虚拟样机开发平台已成功应用于许多行业和产品,如唐山机车车辆厂、长春机车车辆厂、北京万东医疗设备公司、山西经纬纺机公司的无梭织机产品开发、三一重工路面机械产品开发、徐州工程机械集团,为客户创造了效益。