虚拟仿真施工技术范文

导语：想要提升您的写作水平，创作出令人难忘的文章？我们精心为您整理的5篇虚拟仿真施工技术范例，将为您的写作提供有力的支持和灵感！

篇1

中图分类号：TU7文献标识码： A 文章编号：

引言：建筑施工行业是传统行业之一，在当前高新技术高速发展的背景下，其行业应接受高新技术带来的优势。在进行复杂大量的建筑施工时，为了保障不间断地有节奏工作，应使各个施工环节协同运作、步调一致，而要想达到这个目的就必须事先制定准确无误的组织计划和施工方案。而运用以往的工具和计算技术，早已难以保障准确地、及时地处理大量繁琐的施工技术资料。于是本文着重对虚拟仿真技术在建筑施工的运用进行了研究和探讨。

一、虚拟仿真技术的概念

虚拟施工技术（VC）是对实际施工过程的模拟。它运用结构仿真和虚拟现实等技术，在计算机等相关设备的支持下，对施工过程中的物品、人员、财产、施工过程进行逼真演练，以便事先发现施工中可能出现的问题，并采取相应的预防措施，在优化与控制能力、缩短工期、增强施工过程中的决策、减少风险和降低成本等方面均有显著作用。[1]

二、虚拟施工所需的技术支持

虚拟施工需要众多学科领域来提供技术支持，主要包括为虚拟现实技术、优化与建模技术、计算机仿真技术以及相关的软硬件技术。具体情况如下：

2.1虚拟现实技术。它综合了传感器技术、计算机图形技术、显示技术、计算机仿真技术等众多学科，它为人机对话提供了更直观和逼真的三维画面，而且还可以在多维空间上创建一个虚拟环境，以达到身临其境的感觉。

2.2建模与优化技术。应用此原理进行工程的设计、规划、管理、施工时可以综合全面地考虑在时间、经济和技术上的最佳方案，实现利益的最大化。优化方法也是虚拟施工中的一个重要技术。建模方法实际上是虚拟施工的另一种支撑技术。虚拟施工的模型包括：设计模型、基础模型和施工模型三大方面。其中施工模型与工艺参数联系在一起，以反映设计模型与施工模型间的交互作用。因此，施工模型必须具有以下几大功能：施工数据表、计算机工艺仿真、施工规划、物理和数学模型、统计模型等。

2.3计算机仿真技术。在土木工程中仿真技术主要运用在施工技术与管理和结构计算。计算机仿真技术是虚拟施工的最重要部分。在结构工程施工方面，内力仿真分析将直接给工程施工安全提供保障。[2]

2.4软硬件基础。虚拟施工技术是数据库技术、CAD技术与计算机仿真技术、计算机网络技术、虚拟现实技术、人工智能技术等多种学科技术结合而成的。只有当软件和硬件同时发挥作用才能使仿真技术得到充分利用。

三、虚拟仿真技术在建筑施工中的应用与现实意义

在建筑施工中虚拟仿真技术的作用不言而喻：首先，它有助于相关管理制度的完善和建筑市场的管理。在招投标时，虚拟仿真技术可以直观地对投标各方的方法、成效和施工工艺进行比较，从而达到公开、透明、公正、公平的目的。这样就大幅度减少了不正当行为的出现，对规范建筑市场管理有不可估量的作用。同时，它还能帮助判断建筑设计的合理性，以便对不合理处进行及时修改，优化设计方案，这对一些重大工程极其重要。因为设计方案毕竟都有一定的局限性，它主要由设计者的知识水平和施工经验来决定，因此对于同一个施工项目不同的设计师有着不同的方案，这时就需要用到虚拟仿真技术来科学地、直观展现不同施工方法措施和施工组织的具体效果，以便定量地对各种方案进行对比，真正实现施工方案的优化。运用虚拟施工技术能对整个施工过程进行事先模拟，使技术人员能在施工前最大可能地了解到各个构件在实际工程中的相互关系和相对位置，对施工方案进行相应调整，计算其相应工况应力，对多种施工方法进行实验分析。这样对于下面几个方面将会产生重大的作用：（1）建筑工程施工方案的选择和优化，我们知道，现在的建筑物因为设计师的不同，所以，基本上每一个建筑都有它自身的风格，这就导致了我们不可能复制建筑工程的施工过程。但是，如果采用施工虚拟仿真技术，我们就可以解决因为在施工经验的基础上建立的对于施工组织的选择和优化以及施工的方法所产生的局限性的问题。同时还可以直接的看到每一种施工组织措施和施工方法相结合时产生的不同的效果。这样就可以让我们更直观的从不同的施工方案中选择出最适合的施工方法，从而更好的完成施工。（2）施工技术的革新和新技术的引入，对于施工技术人员来说，施工虚拟仿真技术不仅能让他们更好的发挥出他们的创造性而且还能在成本很低的情况下完成施工新工艺的试验。这样，我们不仅降低了其试验的风险，还能大大的缩短引入和推广的时间。（3）施工管理，施工管理过程中不可避免的会出现质量、安全等方面的隐患，而施工虚拟仿真技术在模拟施工的过程中就可以让我们很清楚的看到这些安全隐患，从而在施工过程中能有效的避免或者尽早提出解决方法。（4）安全、生产培训施工虚拟仿真技术具有实效性、全面性的技术优势，对操作人员了解操作流程起到了重要作用，保证了施工任务的安全性，同时有效提高施工质量。（5）考察建筑设计的合理性.则也需运用大型工程设计施工虚拟仿真技术，该项技术不仅方便了对需优化部位的修改，更对业主、施工单位、设计单位三方的沟通与设计交底提供了便捷准确的方法。 [3]

四、虚拟仿真技术在建筑施工中存在主要问题：

计算机硬件和仿真软件本身的发展是仿真技术能否在建筑工程施工领域得以推广和应用所遇到的主要瓶颈。目前应用虚拟仿真施工系统所面临的难题有：（1）由于虚拟仿真系统具有需要在较高的专用工作站或实验室上进行的特点，导致了开发和应用要求的硬件平台较高，从而导致了企业在自行开发系统的过程中必须投入大量的资金和人力在专用虚拟实验室的建造以及国外进口设备和软件的购买上，这势必影响着企业的资金和人力资源。另外，系统的演示受设备的限制，移动的不方便性都在企业的考虑范围内。（2）单项工程的开发需要一个方便的开发平台，这个平台的提供需要一套面向建筑工程施工的专用集成型软件系统。由于虚拟仿真系统在工程施工中几乎没有集成型软件，导致了在单项工程进行开发时，需要从国外进口相关软件平台作为支撑，再加上工程施工中影响因素较多，以上的种种因素成为了开发一个项目所需成本较高的客观因素。（3）目前，虽然我国一些大型建筑企业集团已成为开发和应用施工定额软件、施工管理软件的主力。他们通过建立自己的设计研究院，为施工企业的技术人才培养创造了条件，而且部分的工程技术人员已具有一定的软件研发能力和应用水平。但是，无论是施工企业要引进专业软件人才，还是培养自己的开发骨干，都会给施工企业的开支造成巨大的压力。[4]

五、总结：随着虚拟施工技术的进一步发展，虚拟技术在土木工程中的应用将更加深入、普遍，它能大大提高工程管理和施工的效率，保证进度的进展，节约成本，提高安全性，减少工程风险等。在虚拟现实系统的施工组织与管理下，通过建立虚拟模型和虚拟施工过程来实现工程事先模拟，这必定会成为传统的施工管理的新篇章。

参考文献

[1]杜晓刚.虚拟仿真技术在建筑施工中的应用分析[J] - 中华民居 - 2011(6)

篇2

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

我国在将虚拟仿真技术应用在房建施工方面，有许多成功的案例，比如中央电视台新址、上海的环球金融中心以及广州珠江新城西塔等等。在房建施工中，应用虚拟仿真技术具有很多的优势，可以对其进行推广和应用。

1、虚拟仿真技术

虚拟仿真技术指的是人们借助于计算机技术、传感技术、仿真技术以及多媒体技术等，来研究外界环境感知模型。以往的系统仿真技术很少涉及到这个领域，因此，可以说虚拟仿真技术是一项重大的科技突破。

2、虚拟仿真技术在房建施工中的应用

虚拟施工技术的应用研究：从理论层面上来讲，依据相关的要求来将施工设计图具体的实施，是非常简单的过程，但是，在实际的施工中，这个过程却是十分困难的。因为，在具体的施工中，会遇到各种各样的地质情况，会选择各种各样的施工方法，那么在施工的过程中，必然会遇到一些突发的事情。在以往，我们遇到困难的时候，总是依靠施工经验来进行解决，优化施工方法和施工组织，但是施工经验会有一定的局限存在，那么在局限的经验下指导施工，就很可能出现一些失误。特别是随着建筑风格和结构的多样化，这种全新的建筑是没有经验可循的，如果依然走过去那种老路，就会产生很多的问题，施工的质量和施工的安全得不到保证，此外，还会增加施工成本和能源资源消耗。

在建筑施工中应用虚拟施工技术，就可以有效的解决这些问题；利用虚拟施工技术，可以依据相关的工程情况来建立几何模型，有着高度的仿真性和交互性。工作人员可以依据相关的要求来进行模拟施工，在施工中寻找最为合适的方法和手段。相对于传统的方法，这种方法可以有效的降低施工成本，缩短工期，并且还可以有效的提升施工质量。目前，很多的企业都开始应用虚拟施工技术，他们只需要建立一个三维模型，可视化模拟施工的全过程，在实际施工之前，就可以对各种构件的关系和位置进行准确的把握，这样施工安全控制参数就可以依据比对来有效地的出来。

仿真技术在建筑施工中的应用研究：在建筑施工中应用仿真技术，主要的作用就是让虚拟的建筑物更加的真实。应用仿真技术，可以让建筑物周围环境的外景十分逼真。只需要按照设计图纸的样本来进行建筑物的施工，就可以建模渲染建筑物和周围的各种元素，比如周围的建筑、场景和道路等等。在仿真场景中，任何一个物体的高度都和现实中一样，并且有静有动，有着十分强烈的真实感，让人仿佛身临其境。设计人员要想体验其中，只需要从多个角度来观察仿真环境即可。目前，在很多的建筑中都应用了这种仿真技术，并且取得了不错的效果。

虚拟仿真技术在复杂空间钢结构施工中的应用：现代建筑中钢结构施工十分常见，它非常重要，并且十分复杂；它的复杂性指的是钢结构并不是一下子完成的，需要一个部分一个部分来进行，在不同的施工阶段，会有着不同的结构形态、受力特性、边界条件和负载情况，那么下一个环节施工的时候，平衡状况可能就达不到相应的要求。并且，再接着进行下一个阶段的施工时，新的平衡又会产生。也就是说，接下来的每一个阶段都需要重新寻找平衡。要想保证这么复杂的工程质量，就需要在实施的过程中认真的把握每一个微小细节，对所有的因素进行综合的考虑。钢结构工程对建筑整体十分的重要，如果在这个工程的施工分析中出现了问题，那么就不能有效的指导具体的施工，从而增加资源浪费和施工成本，还有可能导致一些重大安全事故的发生。如果依然采用的是传统的施工方法和经验，那么就不能保证这个工程的质量，针对这种情况，就可以采用虚拟仿真技术；通过实践研究证明，在工程施工中采用虚拟仿真技术，可以全程跟踪分析复杂的空间钢结构施工，这样比较危险的阶段就可以及时的找出来，从而采取一系列的措施来进行控制和防范，降低事故发生的几率。

虚拟仿真的三维动画在施工中的应用：在以往，分析研究工程进度的时候，依据的是主观的判断和经验，这样研究出来的结果也不具备指导意义，因为它没有足够的科学性。而在建筑施工中应用了虚拟仿真技术中的三维动画，就可以科学合理的分析施工的全过程。采用虚拟仿真技术的三维动画，可以详细的表现出施工过程中的每一个细节；那么设计员、业主和专家就可以迅速的找到工程施工中的一些重难点、关键环节以及注意事项等等；并且依据具体的需要来及时的调整和修改施工方案。虚拟仿真技术不需要投入大量的资金，也没有很大的难度，因此，可以进行积极的推广和应用。

虚拟仿真技术在施工安全方面的应用：主要体现在两个方面，一是可以实现施工安全控制方案的最优化；如果采用传统的模式，很可能会遗漏一些安全隐患；而采用虚拟仿真技术就不会出现这个问题，因为它可以模拟演练各种各样的施工安全管理方案，对演练效果进行分析，采用科学的手段来综合比较施工中不安全的人、物以及可能存在的一些安全隐患等等，制定出合理的施工方案，既能够减小安全事故发生几率，又可以保证工程施工的质量。二是可以实现安全预防和演练的最优化，首先依据虚拟仿真模拟，工程师就可以及时发现一些可能存在安全隐患的环节和部位，并且，三维动态仿真模型的建立，也可以起到协助的作用，总结本次现场模拟的分析和演示结果，避免日后发生类似的事故；其次，紧急逃生可以用三维动态仿真模型来进行有效的模拟，现场人员可以依据在模型中出现的建筑物事故模型，来充分的了解并且有效的选择事故发生现场的应急措施、自救方式以及逃生路线，从而在很大程度上降低事故所造成的损失。

3、结语

通过大量的实践研究表明，在建筑施工中应用虚拟仿真技术，可以有效的控制施工成本和安全风险，提高施工质量。随着时代的发展和社会经济的进步，虚拟仿真技术的应用范围将会越来越广。本文简要分析了虚拟仿真技术在房建施工中的应用，希望可以提供一些有价值的参考意见。

参考文献：

[1]严勇.建筑施工中虚拟仿真技术的实践应用探究[J].建筑与文化，2012,2（3）：123-125.

篇3

中图分类号：TU198文献标识码： A

工程建筑的信息技术研究与开发，包括工程信息化技术和括管理信息化技术。在建筑工程生产的过程中加强信息化技术的开发，不仅可以提高工程建筑的生产效率，还可以有效提高工程的生产力，提高建筑企业的管理水平。从建筑企业施工应用的需要，结合信息化技术的发展，对虚拟仿真技术实际应用于工程建筑施工中的现状进行分析。

一、虚拟仿真技术概述

仿真是基础学科，通过对理论和相似原理及模型、信息等相关技术作为基础，借助计算机设备作为工具，进行实际的或者设想的动态的综合实验技术研究。有着可控性和无损坏性等优势，而且耗费小，可以多次重复试验，具有强大的生命力与潜力，是目前比较经济有效的综合技术集成法，可以推动科学技术的进步与发展[1]。

仿真是系统模型的创建，通过对模型的试验与研究，进行各种技术的设计，系统的创建可以是机械、土木、电子等类型，也可能是社会、经济与管理非技术的系统类型。虚拟仿真技术已实现了深入的研究也发展，并且和控制、系统及计算机的发展有着十分密切的关系。控制、系统等工程技术的发展推动了虚拟仿真技术发展的脚步，计算机技术则为仿真技术的实现提供了基础的工具和表现方法。

仿真模型可以类似预测器，通过系统的运行，为用户提供系统运行的信息与资料，使用户更好的进行项目的更改与决策实施效果分析。仿真模型就是一种训练器，通过系统的操纵，实现对技术人员或者管理人员的控制。尤其应用于建筑工程领域，虚拟仿真技术能大幅度降低系统研制的成本，使系统保证安全、可靠的运行[2]。

二、建筑工程施工中虚拟仿真技术应用的意义

虚拟仿真技术应用于建筑工程施工中，可能使工程施工前对工程实际的结构位置进行了解，对多种工程施工方法进行尝试，计算出详细的工况应力，使工程设计方案进一步优化，对于工程施工来说具有重要意义。

1、优化施工方案

建筑工程施工中选择何种施工方案，如何对施工方案进一步优化，是工程施工中一直难以解决的问题，这是由于工程施工的鲜明特点决定的，工程施工具有不可重复性，所以，只是凭借工程施工经验，对施工方案的选择进行预估就具有十分明显的局限性。

2、技术革新与引进

建筑工程施工的虚拟仿真技术可以使施工的技术人员实现低成本的施工工艺试验，为新工艺的创新提供了广阔的发展空间，使工程设计人员更好的发挥设计的优势，设计出真正具有实际效果的新技术，使建筑工程施工能够对技术进行大胆的革新，对新技术更快的引进，降低由于使用新技术为工程施工带来的风险。

3、工程施工及建筑市场的管理

工程施工的虚拟仿真技术可以通过预前的模拟仿真施工，对工程施工管理中管理质量、管理安全等进行隐患的排查与预防，强化管理使工程施工质量得到进一步的提高。

建筑市场需要建立规范的标准，虚拟技术可以应用于建筑工程的招投标过程中，通过仿真施工对评标起着重要的参考作用，也可以实现评标的透明化与公正化。

4、安全与生产的培训

建筑工程施工过程中，通过虚拟仿真技术的直观显示，可以更好的应用于工程生产技术流程的培训与安全生产的培训，使施工人员更好的了解工程施工，保证施工安全。

5、虚拟仿真技术带动建筑行业的发展

建筑工程施工行业引入虚拟仿真技术，可以使建筑工程行业全面的发展与进步，使城市规划与市政规划进一步的完善，实现投资意图，更好的开展市场营销。

三、建筑工程施工中虚拟仿真技术应用的现状

虚拟仿真技术作为新兴的学科，并没有形成体系。目前为止，对虚拟仿真技术的应用与研究主要在三方面开展：

虚拟仿真技术建造理论研究，通过建造理论研究，为虚拟仿真技术提供了坚实的理论基础。为建筑工程领域实现可视化的仿真再现，使工程建筑实现更精益的建造、更敏捷的建造等研究方向。这些研究方向，组成虚拟建造核心的技术。

虚拟仿真技术应用于建筑工程中，一般应用于软件研究与系统的开发，例如：CAD技术与虚拟仿真技术的应用结合等方面如对虚拟技术于建筑的设计、建模与仿真中的研究与应用。我国对虚拟仿真技术建筑工程的应用也有了很大的发展，例如：上海正大广场，通过创建虚拟仿真系统，实现了商业建筑与城市场景的虚拟和温游，在建筑物真正建成前，就实现了建筑物建成后的环境虚拟显示。对正大广场钢结构的施工方案，也进一步的选择与优化，通过虚拟仿真技术的应用，为工程施工带来了十分重要的资料与信息经验[3]。

四、虚拟仿真技术在我国建筑工程施工中应用的展望

虚拟仿真技术可以在建筑工程行业取得重大的发展和进步，与计算机行业的发展有着重要的联系，可以说是计算机技术的发展，带动了虚拟仿真技术在工程施工中的应用。

1、虚拟仿真系统对于开发与应用的硬件要求比较高，所以，有必要建造专业的实验室进行虚拟系统的研究，这需要从国外进口设备与软件，需要投入大量资金。而且系统实验的演示效果受研究设备限制，并不适合到处移动。

2、我国对建筑工程的单项开发，也需要国外进口的VR软件平台。我国缺少建筑工程施工中的虚拟仿真系统集成软件，建筑工程施工受很多条件的限制，如果开发项目需要提高工程成本，满足建筑工程集成的软件系统，可以使单项的工程开发提供开发的平台。

3、建筑企业需要引进大量专业的软件人才，进行培养，使软件人才成长为建筑企业发展的主力，但是，专业人才的引进，需要建筑企业投入大量的资金。我国很多大型的建筑企业都有自己企业的设计研究院，这就为技术骨干的培养创造了条件。而且我国建筑工程技术人员已经掌握了一定的软件开发能力，高等院校与技术研究院也对工程中计算机设计软件进行了开发与研究，为计算机集成技术进行了深入的探索与实践，取得了重大的成果。可以说，我国的建筑工程施工行业伴随着计算机技术的发展逐渐完善，使仿真技术获得了实际推广的可行性。

虚拟技术中应用了并行计算的新方法，使仿真平台与编程技术得到更大的开发性，可以应用于更广阔的领域。

建筑企业可以和专业研究院进行合作，对高校与科研机构的专业人才进行合理利用，对虚拟仿真系统进一步的开发与应用。当前社会发展是高新技术的发展，也是信息技术的发展，建筑工程企业一定要对新信息和新技术进行吸收和利用，使工程施工技术实现更大的进步与发展，使建筑工程企业早日实现现代化的管理与施工，使建筑企业提高经济效益，获得更大的市场竞争力。

参考文献：

篇4

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）07-0153-03

一、引言

高校人才培养的目标正逐渐从精英教育转变成通识教育，并且注重素质教育和技能教育，实践教学环节是提高本科生技能素质的关键环节。对于工科类本科生，特别是机类专业的学生，金工实习是本科生在校期间的一项非常重要的提高技能和通识的教学环节。金工实习是工科学生在本科教育阶段能够自己动手、参与工程实践活动的一次难得机会，对学生的综合工程实践能力的培养起着重要的基础作用。金工实习的特点是设备占地面积大，导致对设备场地的需求大，同时先进的设备价格昂贵，大量购买经费需求大。由于近年来高校扩招导致本科生在校人数激增，设备与学生数量比偏低，大部分的高校实践环节所需的设备与学生数量之比都小于1∶5，其中先进的制造设备由于其价格昂贵，设备数量与实习学生数之比甚至小于1∶10，金工实习的设备条件不能满足正常实习的要求，严重影响实践教学的教学质量。就目前而言，实习经费投入的力度远远跟不上学生增长的速度是短期内一般高校难以解决的问题，必需寻求另外一种高效率低投入的方法解决此问题。

二、金工实习的目的和现状

金工实习是一门实践性的技术基础课，是机械类各专业学习机械制造的基本工艺方法、完成工程基本训练、培养工程素质和创新精神的重要必修课。它对于培养学生的动手能力有很大的意义，而且可以使学生了解传统的机械制造工艺和现代机械制造技术，了解一些机械制造的一般过程，熟悉机械零件的常用加工方法，并且应初步具备选择加工方法、进行加工分析和制定工艺规程的能力。通过实习使学生在业务素质上得到培养和提高，受到一次工程实践教育。近年来，高校的金工实习课程随着社会的发展进行了大力的改革，基本上从原来传统的实习加工模式转变成了以工程训练为主的模式，旨在提高本科生的工程素质，培养工程意识，而不再是局限于仅仅提高学生的动手能力。虽然，金工实习教学改革取得了一定的成绩，但是随着高等教育的扩招以及越来越多的非工科学生意识到金工实习的重要性而被要求参加该课程，高校的工程训练中心接待学生实习的人数大幅度提高，导致设备与学生数量比严重偏低，影响教学效果。另外，随着科学技术的发展，企业设备的更新换代，应用先进制造技术的范围越来越广阔，在高等教育应该为企业培养合格人才的思想指导下，高校金工实习也越来越多地开设先进制造课程的实习。但是，由于先进的设备价格往往非常昂贵，而且使用成本和维护成本高，高校通常都只能一种设备只引进一两台，基本满足不了设备操作的实习要求。以笔者所在学校为例，目前本校金工实习所开设的课程主要分两类：传统工种的实习，先进制造工种的实习。金工实习所开设的课程有传统的工种包括：车、铣、刨、磨、钳工、铸造。先进制造技术课程包括：数控车、数控铣、数控加工中心、数控电火花、激光加工、快速成型技术。对于传统工种设备的保有量，由于其价格不高，因此数量相对较多。而先进的制造设备，由于其价格昂贵，一台先进的设备往往等于10台传统设备的价格，甚至更高。先进制造设备与传统设备的保有量之比为1∶10。虽然，高校教育领导部门已经意识到问题的严重性，近年来已经加大了对金工实习教育经费的投入，大力购置相应的设备，但是设备数量增长的速度依旧远远不及实习人数增长的速度，因此必须寻求另一种途径解决目前金工实习所面临的问题。

篇5

关键词：虚拟仿真技术 机械工程 实验教学

中图分类号：G421 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）07（a）-0153-02

高校工科类专业中，操作实践是教学中重要的组成部分，我国大部分院校都设立了工科类的专业操作实验室，为学生动手能力和创新能力的提高创造条件。在传统的机械工程实验教学中，使用仪器设备的密集程度非常的高，使得实验的复杂程度大大增加。很多仪器设备的价值昂贵，体积结构为实验的操作带来极大不便。学生只能在教材知识的基础上刻板地进行实验的操作，在这种情况下学生的创新能力和主观能动性就不能得到发挥。众多高校在实验室的更新建设中，因为受到资金的限制，会继续使用旧的仪器设备，这些设备在长期的使用过程中出现机能老化，已经不能满足当前机械工程实验教学的需要。在计算机技术不断发展的基础上，虚拟仿真技术的应用成为现在机械工程实验教学中普遍的教学手段。

1 机械工程实验室的虚拟实验改进

现在高校实验教学中的问题越来越突出，制约着教学效率和质量，突出体现在很多院校的实验基地和实验单位的建设能力非常有限，不能满足学生自己动手操作要求，不能实现对学生进行基础理论知识深化和了解。很多院校为了节省资金，减少出现实验设备的安全问题等，在进行实验教学的时候，主要是以参观和讲座的形式进行实践培训，学生基本没有实践动手的机会。在这种情况下，就会造成学生毕业后，参加相关工作没有机械设备操作的经验，无法独立完成工作的内容。尤其在是实验教学的过程中，学生会逐渐失去对实验知识的学习动力和兴趣，对学生长远发展造成负面影响。所以在科学技术不断发展的今天，机械工程该实验室教学要转变传统的教学模式，采用先进的科学技术更新教学理念和教学手段，实现实验教学方法和教学的完善。在院校的机械教学中，实验教学是学生进行知识学习和巩固的重要手段，是学生实践操作能力培养的根本方法，是当今院校机械制造专业教学中最为重要的环节，是现代化机械人才培养的基本途径。通过现代化的教学方式可以最大程度提高学生实践动手能力，保证学生在实验动手操作的基础上对基本理论知识进行理解和完善。通过这样的实践实验教学，可以使学生合理将基础知识理论与实践内容相结合，在动手实践过程中逐渐形成独特的自我知识技能认知能力。现在大多数院校利用的是CAD机房，然后在此硬件设施的基础上，实现部分实验室教学方式的改革。并且引进虚拟仿真技术对现有的实验设备进行更新和改进。在机械工程实验室教学中应用虚拟仿真技术，不但可以避免在实验教学过程中出现设备的故障隐患，还能最大程度提高学生的实践动手能力，为学生专业理论知识的学习提供科学实践依据。对实验室部分设备装置进行传动性能实验、数控加工仿真实验和减速器装配实验，最大程度提高了机械工程实验教学的效率和质量。

2 虚拟仿真技术在机械工程实验教学中的典型应用

2.1 带传动性能测试实验

带传动性能测试实验是机械工程专业实验室教学中的一个重要组成部分，其主要是让学生能够直观地观察带传动的弹性滑动和打滑现象，还能有效地对实验中的相关机电设备的承载能力进行分析，根据分析的数据参数实现对带动问题的控制。进行传动性能测试实验的时候，需要利用的机械设备有力传感器、电动机、转矩力测杆、光电测速装置、发电机等。这些实验机械设备主要通过人工实现传动性能测试，这样的测试方式主要的特点是人工费用会高于设备使用的费用。在虚拟仿真技术的基础上，进行带传动性能测试系统的设计可以最大程度提升机械工程实验教学效率和教学质量。

2.2 数控加工仿真实验

数字加工技术是现代制造业中一个核心的技术，在现代制造业的进步和发展过程中发挥着至关重要的作用。数字加工技术是综合计算机应用技术中的微电子技术和机械加工技术。现在众多院校的机械自动化成为一门重要的专业，这门专业的核心内容是在数控机床的操作中利用数控加工技术。但是数控机床的价格非常高，设备运作形式单一，并且运行程序的设置相当复杂，不能实现对每一位学生实验操作需求的满足，这种复杂性的实验操作，只能满足极少部分学生的需求，严重制约了机械工程实验教学的效率。虚拟仿真技术在机械工程实验教学中的应用，可以实现让每一位学生加入到具体的机械工程实验中来，对机械机床加工环境和流程才形成一个系统认知。

2.3 减速器装配实验

机械设计的一个基础项目是减速器在机械设备中的使用。在传统的减速器实验教学中，都会利用实物代替减速器的教学方法。虚拟仿真技术在机械工程实验教学中的应用，实现了通过实物模拟模型的拆卸，进行减速器的构成结构的直观讲解。

3 虚拟实验室建设的构想

在进行虚拟实验室建设思路设计的时候，首先，可以不考虑实验室应用设备的操作性，也就是保证实验室需要操作实践的目标和任务与相关机械工程专业知识系统相统一，然后再研究实验设备的稳定性。其次，要构思虚拟仿真平台的建设，例如：机械操作平台中的仿真器、ECU和虚拟演示平台等。在整个虚拟仿真系统框架的设计中，主要是满足院校机械工程类专业学生实验操作的需要，所以一定要保证虚拟仿真实验结果的精确性，才能确保学生对理论知识的掌握和巩固。一般构建虚拟实验室要进行仿真计算，观察相关系数，观察预先系数与实际操作系统是否统一。再次，仿真器的构建设计，随着计算机软件技术在机械工程实验中的应用，虚拟仿真器代替了原来操作实验中的实物操作，最大程度简化了实验步骤。并且仿真器可以利用USB实现与虚拟演示平台的链接，在实验的过程中可以保证虚拟演示平台及时接收到虚拟实验仿真信号，通过PWM模块实现向ECU传输一定频率的方波，在多媒体上模拟机械设备的工作原理，在虚拟实验进行的时候仿真器利用USB将仿真实验得到的数据传送到模拟演示平台，实现学生实验操作的参数需要。最后，建立虚拟仿真系统，利用相关的计算机应用软件，编辑建立应用模块，结合相关的3Dmax建模工具建立虚拟演示平台中的技术模块，将模块中的内容以特定的文件格式导入虚拟演示平台中，最终让学生在虚拟演示平台中进行相关机械工程实验操作。

4 结语

综上所述，虚拟仿真技术在现代院校机械工程专业实验教学中的应用，可以克服传统实验中的众多实验问题，保证学生能够主动参与到实验操作中来，提高机械工程实验教学的质量。所以，院校应该重视对机械工程实验室的虚拟实验改进，以及虚拟仿真技术在机械工程实验教学中的具体应用手段和方法，对传统的实验教学进行更新和补充。虚拟实验要紧密结合现代科学技术和先进的计算机应用技术，满足机械工程专业学生实验操作要求的同时，适应院校实验室敬爱教学的改革和发展。

参考文献

[1] 蔡卫国.虚拟仿真技术在机械工程实验教学中的应用[J].实验技术与管理，2011（8）：76-78，82.