模拟机械系统

模拟机械系统是一种帮助分析的模型。采用模拟仿真的方法来构造出特定情况下的机械分析学，是一种帮助分析机械学的方法。

相关软件概述所谓计算机仿真就是建立系统模型的仿真模型进而在电子计算机上对该仿真模型进行模拟实验(仿真实验)研究的过程。计算机仿真方法即以计算机仿真为手段，通过仿真模型模拟实际系统的运动来认识其规律的一种研究方法。计算机仿真作为分析和研究系统运行行为、揭示系统动态过程和运动规律的一种重要手段和方法,随着系统科学研究的深入、计算机技术的发展,而成为一门新兴的学科。

分类介绍近年来,随着信息处理技术的突飞猛进,使仿真技术得到迅速发展。计算机仿真主要有以下三种仿真形式：

（1）物理仿真：按照实际系统的物理性质构造系统的物理模型，并在物理模型上进行试验研究。直观形象，逼真度高，但代价高，周期长。在没有计算机以前，仿真都是利用实物或者它的模型来进行研究的。

（2）半物理仿真：即物理数学仿真，一部分以数学模型描述，并把它仿真计算模型，一部分以实物方式引入仿真回路。针对存在建立数学模型困难的子系统的情况，必须使用此类仿真，如航空航天、武器系统等研究领域。

（3）数字仿真（计算机仿真）：首先建立系统的数学模型，并将数学模型转化为仿真计算模型，通过仿真模型的运行达到对系统运行的目的。现代计算机仿真由仿真系统的软件/硬件环境，动画与图形显示、输入/输出等设备组成。1

优点1）模拟时间的可伸缩性由于计算机仿真受人的控制，整个过程可控性比较强，仿真的时间可以进行人为的设定，因此时间上有着很强的伸缩性，也可以节约实验的时间,提高实验的效率。

2）模拟运行的可控性由于计算机仿真以计算机为载体，整个实验过程由计算机指令控制进程，所以可以进行认为的设定和修改，这个实验模拟过程有较强的可控性。

3）模拟试验的优化性由于计算机仿真技术可以重复进行无限次模拟实验，因此可以得出不同的结果，各种结果相互比较，可以找到一个更理想更优的问题的解决方案，可以作为优化实验，选择相应的方案。

目前，计算机仿真技术不但是科学研究的有力工具，也是分析、综合各类工程系统或非工程系统的一种研究方法和有力手段。计算机仿真技术已经在机械制造、航空航天、交通运输、船舶工程、经济管理、工程建设、军事模拟以及医疗卫生等领域得到了广泛的应用。

模拟机械系统中仿真软件的应用基于ANSYS的机械结构仿真ANSYS软件作为应用有限元理论成功的大型CAE软件之一，已经渗透到各个工程领域。它既可以求解静力学问题，也可以求解动力学问题；既可以求解固体力学问题，也可以求解流体力学问题；既可以计算稳态热力学问题，也可以处理瞬态时间响应；因此，对结构设计人员来说，CAD/CAE一体化设计是实现这两个方面的保证之一。通过ANSYS软件的分析技术，可帮助工程设计人员在结构设计或生产之前预测、仿真、计算结构的性能，从而提高性能质量，降低设计成本，节约资金，缩短投放市场的时间，提高竞争能力。2

基于ADAMS的动力学仿真机械系统动力学仿真分析软件ADAMS (Automatic Dynam ic Analysis of Systems)最初由美国公司MD I公司开发, 是目前最著名的虚拟样机分析软件。ADAMS是以多体系统动力学理论为基础开发出的大型机械系统仿真分析软件, 使用交互式的图形环境和零件库、约束库、力库等, 能够创建完全参数化的机械系统动力学模型。

本词条内容贡献者为:

刘军 - 副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所