2013-07-26 10:35 出處：pconline 原創 作者：佚名 責任編輯：xufen
計算機仿真是系統仿真的一個重要分支。系統仿真就是建立系統的模型，並在模型上進行實驗的過程。系統仿真技術實質上就是建立仿真模型並進行仿真實驗的技術。結構工程中的計算機仿真技術，一般包括數值仿真和圖形仿真兩部分。數值仿真是基礎和核心，它基於結構系統的數學模型(數學描述)，並利用數字計算機和仿真程序進行。
數學模型是計算機仿真的基礎。在結構工程中，數學模型可以根據已有的且成熟的結構分析和計算機理論，經分析和演繹導出。若使數學模型(數學表達式)做到科學合理性，應使建立的數學模型具有結構清晰性、切題真實性、精密和集合性。當然，計算機仿真所用的數學模型確切地講，應該是對結構系統在一定條件或假定下所具有的主要特性的數學描述(數學表達式)。因此，數學模型不是對結構系統完全真實的描述，而是對它的近似或簡化的描述。
此外，根據研究對象的特點和條件，數學模型可分為連續的(線性和非線性)、離散的、靜態的及動態的。與其對應的計算機仿真可分為連續系統的仿真、離散系統的仿真、靜態系統及動態系統的仿真，也可以是混合系統的仿真，如連續動態系統仿真。
在建立數學模型時，必須採用一定的假定，如受彎構件的平截面假定等，而數學模型只有在假定成立時有效。不同的數學模型採用的假定往往不同。因此要想達到仿真的目標，必須在結構理論相當成熟和完備時，才能有效地採用數學模型。
目前，建立數學模型的理論和方法在結構工程中已經很成熟，這為應用計算機仿真技術的可能性提供了保障。計算機仿真必須同時考慮己有的數學模型和仿真實驗目標兩方面因素，仿真模型是聯繫數學模型和仿真實驗的橋梁。可以從兩方面來說，一方面，仿真模型必須依據數學模型。另一方面，數學模型與仿真模型的建立也必須以仿真目標(仿真行為)為核心.因此應設法建立能對特定外界條件激勵產生特定行為的仿真模型。其中面向對象的方法利用繼承和重載特性就可較好地建立複雜條件下的仿真模型。
為了更有效地進行結構系統的仿真，須對數學模型、仿真模型及仿真目標綜合加以分析、研究，才能得到最優仿真效果。仿真實驗的實現，即仿真系統的實現途徑有:運用仿真語言如Ml如C、CSMP、CSSL和MAT以B語言等進行二次開發並形成仿真軟體包，進而實現仿真系統;直接運用一般的計算機高級語言如Fortran，C+和M川幾AB等開發仿真系統。
前者通用性強，仿真實現較簡便，但處理結構工程中一些比較複雜的問題時，因數學模型的複雜而難度增大;後者則更具較好地靈活性，開發者可以根據仿真對象的具體情況，選擇有效的仿真數值分析方法，並可以引入最新的研究成果，更能自由地實現自已的仿真理念。當然，作為一個仿真系統，也應具備一般軟體所具備的用戶友好界面。
仿真中的可視化技術涉及的學科多、算法複雜、設備多，現有的可視化軟體常常不能滿足要求，因而不可避免地涉及到可視化編程。目前可用於編程的可視化軟體多數表現為一些圖形庫或圖像處理程序，如PHIGS+、GL、GKS、sIG和GRAPH等。它們是一些基本的圖形、圖像處理程序，藉助高級語言編程。可視化編程是指所開發可視化軟體的程序設計.
這是一種面向圖形、圖像處理的編程環境，並且模塊化、動態集成，使用者能夠可以在不需要了解各功能模塊細節的基礎上，通過簡單的模塊組合，即可生成自己的可視化軟體。如Avs(A即lication勸sualizationsystem)和GlvE等可視化系統等。可視化編程環境的基本原理是將可視化過程看成一個循環過程:由計算得到數值結果，通過數據分析得到數據的可視化圖像，通過圖像的觀察分析，再按需要修改計算方案、邊界及網格，然後重新計算。可視化編程環境把此循環中的基本功能歸納為一個可以由計算機實現的統一模式，它包含過濾(數據變換及提取)、映射(把數據映射為幾何圖元)和繪製(由幾何數據繪製成濃淡畫面)等基本模塊，第五章工程結構分析狀態空間理論的計算機仿真使用者按仿真目的要求，通過菜單交互動態地連接生成所需要的可視化軟體。
有限元分析方法理論發展己經很成熟，廣泛應用於工程領域，已成為當代計算機仿真及其計算機輔助設計的核心技術。在有限元分析中最為活躍的可視化技術研究方向有實體造型，非線性現象，動態和穩定問題，網格的自適應選擇等可視化技術對提高有限元法應用的可靠性和精確度起著非常重要的作用。
在比較複雜結構工程中，計算機仿真技術中需要用到人工智慧(ArtificialIntelligence，AI)技術，即專家系統。電腦程式的解題能力不僅取決於它所採用的形式化體系和推理模式，而且取決於它所擁有的知識。也就是說，要使一個程序具有仿真智能，必須向它提供大量有關問題領域的高質量的專門知識。
國外己開發出了一系列成功的專家系統。如樓板設計系統FLODER、結構構件設計SPEX等。國內也研究出不少專家系統，應用領域也很廣。如城市規劃的智能輔助決策系統、建築工程項目成本測算、施工管理專家系統、現有廠房評估對策專家系統等。
對於大型結構工程的計算機仿真，還需要建立大型資料庫、圖形庫系統，與網絡技術結合，可以讓結構工程同仁共享，避免重複輸入帶來的浪費和錯誤。統一化標準化是保證仿真質量的重要手段，除了有好的作業系統和應用軟體外，還必須建立起一個內容豐富的圖形庫，圖形庫應包括統製圖標準，常用標準圖，符合規範的構造節點樣圖等，這是一個量大面廣的基礎工作，而且應有不同層次的圖形庫，如國家級的、地區性的和單位自有的圖形庫。資料庫技術與多媒體技術結合，可以開發出多媒體資料庫。並採用多媒體資料庫技術進行信息的存儲和管理，可以對結構工程領域中大量的文檔、設計方案和圖紙等工程資料進行有效的管理。多媒體資料庫為結構工程的仿真提供了新型高效的信息工具。
本文由於http://www.lunwenstudy.com/qikan/首發轉載請註明！
轉載請帶好本站地址：http://www.lunwenstudy.com/lunwen/20130521299.html
The requested resource resides temporarily under a different URI.
Powered by Tengine