Technology | 仿真技术分享

正文字数：2926字

图片总数：27张

引言：何为“仿真技术”?《墨子公输》中记载，鲁班将云梯改制成凌空而立，用来攻城。墨子特意赶到楚国，通过模拟攻防劝说鲁班，这就是著名的“止楚攻宋”。这里提到的模拟攻防就和仿真的内涵非常相似。通过实验的形式建立仿真模型，对真实情况进行还原与测试，从而减少研发、测试、制造等环节的成本与难度，提供决策依据，这就是仿真。

数字服装中的仿真模拟

Design by:Style3D Studioxxx

我们都知道，真实的服装制作过程会出现剪裁、缝纫、折叠等一些技术，那在数字服装里，这些技术也同样存在，而且还远比真实服装更为复杂。缝合算法可以进行自适应处理，让缝合口更平整，更具有扩展性的处理方式。用图解释可能更直观一点。绿色和蓝色交界处为缝合位置，可以看到缝合效果平整光滑，在数字服装上缝合效果整体会更平整，更接近于真实衣服缝合的平整度。

弹性边算法调节范围大，不易产生穿透。换句话说，想怎么弹就怎么弹，而且不容易弹出界，弹到不该弹的地方。

一些服装的褶皱效果就更加自然，腰带可松可紧，可以明显看到这个动图已经非常逼近于真实效果。有了缝合技术+弹性技术的结合，这件数字羽绒服才能够瞬间成型，有了媲美真实服装的缝合及褶皱效果。

在弯曲技术上，采用物理仪器精准采集布料属性，进行技术数据处理，得到在数字世界里的弯曲效果。是不是有脚踩易拉罐的既视感？随着服装面料材质的不同，服装弯曲效果也各有不同，才能更好体现出不同材质服装的仿真效果。

碰撞技术指的是柔性碰撞，面料这类柔软材质的物体，相互之间的碰撞和接触。就如同拧麻花一样。

有些服装并不是单纯靠面料组成的，比如羽绒服的蓬松感，靠的是羽绒填充，那在数字软件内，靠的就是空气。注入空气的羽绒服，通过调节空气压力的大小，可以模拟出真实羽绒服的羽绒填充量，让羽绒服更有自然的蓬松感。

VR建筑云平台

Design by：万霆公司

通过VR技术还原真实场景，实现了多专业的融会贯通，并强化了对建设工程整体知识的理解和综合运用能力。BIM+VR实训是为社会培养和发现顶尖复合型建筑人才的过程。软件以REVIT新增菜单的形式展现，会发现在REVIT的软件里会多出一个菜单，一键置换为VR场景，戴上VR头盔就可以实时的漫游在BIM模型里。

BIM+VR实训中心可实时更新REVIT模型参数，并在VR场景中全部展示出来。

通过手柄上的操作，能控制时间的流逝，四季的变化，让场景受光率等环境因素的影响能够更加直观的显示。

COMSOL Multiphysics

Design by:北京中科幻彩动漫科技有限公司

该款大型的高级数值仿真软件可以在一个模型中添加多个物理场，能方便实现材料得外场刺激的响应的模拟。利用该软件对研究材料进行建模，可以得到不同含水量的情况下不同时间后材料的形变情况、材料某处水的浓度变化以及材料中的应力分布等等。例如下图这样一个材料形变的过程。

通过模拟计算可以帮助我们建立材料变形前形状与变形后形状之间的关系，能验证和优化结果设计。所以COMSOL这类模拟软件的使用是从事该类研究工作必不可少的技能。下面向大家介绍一个简单模型，利用COMSOL Multiphysics对膨胀变形进行模拟。

在主屏幕工具栏中，选择材料栏，单击空材料。在模型开发器窗口的组件 1 (comp1)> 材料节点下，选择材料1（mart1）。几何实体层为域，区域选择上面那层长方体。在材料的设置窗口中，定位到材料属性栏，在固体力学中选择热膨胀，并点击左下角的添加到材料；在同一个材料属性中的固体力学中选择线弹性材料中的Lamé 参数，点击左下角的添加到材料。定位到材料属性明细。

输入数值。在材料1（mart1）节点下选择基本（def）, 在基本的设置窗口中，定位到输出属性，点击下面的加号，在固体力学栏中选择热膨胀系数（1/K），点击确定，之后将其值设置为1。

再在主屏幕工具栏中，选择材料栏，单击空材料。在模型开发器窗口的组件 1 (comp1)> 材料节点下，选择材料2（mart2）。几何实体层为域，区域选择下面那层长方体。在材料的设置窗口中，定位到材料属性栏，在固体力学中选择热膨胀，并点击左下角的添加到材料；在同一个材料属性中的固体力学中选择线弹性材料中的Lamé 参数，点击左下角的添加到材料，定位到材料属性明细，等等......

ANSYS仿真技术

Design by:SuSHi

ANSYS仿真技术在新能源汽车设计中的主要应用领域包括：

ANSYS CFD数值模拟方法可以在电池单体设计、电池包热设计等领域中发挥重要的作用。

目前，ANSYS CFD在这个领域的应用主要集中在气缸盖气道设计、进排气系统设计、气缸内工作过程模拟、冷却与润滑系统设计、消音器设计等方面。

空调系统是汽车不可缺少的部分，好的空调系统不仅噪音低，制冷/制热效果好，而且燃油消耗低，除霜除雾效果好。通过对空调系统进行CFD数值模拟分析，可以获得空调风道的空气分配情况、风道的阻力特性、各出风口的空气流速等。通过对乘员舱内的CFD分析，可以得到舱内的流动、温度分布情况，再进一步进行乘员的舒适性分析。

AlphaCell

Design by:Matelys实验室

以面包为例，他们使用AlphaCell软件包进行了一项研究，以查看两种不同类型面包在8天内的吸声系数。由于某些食品具有渗透性、柔软性和均质性，因此将这些食品视为多孔材料是安全的。吸声系数描述了在给定频率下给定材料吸收了多少声能。给定材料的吸声系数越高，它周围的环境就越安静。换句话说，即使我们不知道一块面包的生产期有多久了，我们也可以通过查看面包的声音特征来找出答案。

我们可以看到曲线中与频率相关的峰值以及曲线的整体幅度随着面包老化而增加。不过这种增长不会永远持续下去。它可以逐渐减小，如两条第8天曲线所示。这是因为随着时间的推移，面包的微观结构会发生变化。这些变化可以被测量，甚至可以逆向工程。换句话说，如果我们知道面包的吸声性，我们就可以估计它的生产期限。现在某些食物的孔隙率允许进行声学研究，就像面包一样，看看我们是否可以用数字表示它的形状和成分，作为模拟的多孔材料。对多孔复合谷物建模必须考虑其排列的形状和其内含物的孔隙率。

在这里，脆米饼在AlphaCell中几乎完美地模拟为多孔复合材料。我们通过估计谷物的三个内在特性来做到这一点：它的孔隙率、它的流阻率和它的曲折度。我们确定并模拟了脆米饼的形态（颗粒的形状、大小和排列）和内部孔隙率（单个颗粒内部的小气泡）的影响。我们可以通过将谷物模拟为不透水（即，如果我们去除气泡，而是将它们制成米糊的固体颗粒）来观察气泡如何影响吸声系数。这大大降低了吸声系数。食品制造商应考虑使用模拟来尽早验证其产品的质量，然后再在流程后期重复设计。