虚拟样机与数字样机到底啥区别？

2017-03-17  by:CAE仿真在线  来源:互联网

数字样机

对机械产品整机或具有独立功能子系统的数字化描述,这种描述不仅反映了产品对象的几何属性,还至少在某一领域反映了产品对象的功能和性能。产品的数字样机形成于产品设计阶段,可应用与产品的全生命周期,这包括:工程设计、制造、装配、检验、销售、使用、售后、回收等环节。数字样机在功能上可实现产品干涉检查、运动分析、性能模拟、加工制造模拟、培训宣传和维修规划等方面。

虚拟样机与数字样机概念上的差异

虚拟样机

虚拟样机(Virtual Prototyping,VP)诞生于上世纪八十年代,发展已有三十年,但在各类文献中的介绍并不统一,至今还没有一个统一的定义颁布,对其内涵主要有以下几种观点:

1.虚拟样机技术是一种机遇产品的计算机仿真模型的数字化设计方法,这些数字模型即虚拟样机(Virtual Prototyping,VP),能从视觉、听觉、触觉及功能、性能和行为上模拟真实产品。当前数字化研制模式论证中主要采取这种观点。

2.虚拟样机技术是面向系统级设计的、应用于基于仿真设计过程的技术,包含有数字物理样机(Digital Mock-Up,DMU)、功能虚拟样机(FVP)和虚拟工厂仿真(VFS)。该观点如美国Robert R.Ryan博士等。

3.一些专业的分析技术也称为虚拟样机。如常见的ADAMS相关书籍,通常冠以“虚拟样机”的名称。

数字样机应用

数字样机作为企业重要的功能数据,重点用来支持制造工程,为产品的研发、生产、市场等多个环节提供相应的支持。

(1)研发阶段

数字样机模型主要用来支持总体设计、结构设计,工艺设计等协同设计工作,支持项目团队进行并行产品开发。数字样机还可以用来支撑工程分析,主要包括空间结构分析,即分析数字样机模型具有正确的公差尺寸,支持干涉检查等,同时还有重量特性分析、运动分析和人机功效分析。

(2)生产阶段

数字样机能够提供产品装配分析的数据信息,这包括装配单元信息、装配层次信息等,以保证对产品的装配顺序、装配路径、装配时的人机性、装配工序和工时等进行仿真。数字样机还可以进行工艺性评估,包括加工方法、加工精度、刀路轨迹等,实现对样机的CAM仿真和机遇三维数字样机的工艺规划。

(3)销售阶段

数字样机在产品的销售阶段也有非常重要的作用,它能够为产品宣传提供逼真的动静态产品数据,为产品培训提供分解图、原理图,虚拟现实环境下产品的虚拟使用和维修培训。还可以提供近似产品的快速变型与派生设计,以满足市场报价和快速组织投标和生产的需要。

虚拟样机与数字样机功能上的差异

虚拟样机的应用

虚拟样机主要用来支撑系统工程,其模型用来进行各种动态性能分析,用数字化形式代替传统的实物样机验证,从而完成系统(产品)指标的(需求)验证及管理过程。主要功能包括:

(1)有限元分析(FEA)软件和技术

可以利用机械系统和运动学和动力学分析结果,确定进行机械系统有限元分析(FEA)所需的外力和边界条件。或者利用有限元分析对构件的应力、应变和强度进行进一步的分析。

(2)控制系统设计与分析软件和技术

虚拟样机软件可以运用传统的和现代的控制理论,进行机械系统的运动仿真分析。或者可以应用其他专用的控制系统分析软件,进行机械系统和控制系统的联合分析。

(3)优化分析软件和技术

运用虚拟样机分析技术进行机械系统的优化设计和分析,是一个重要的应用领域,通过优化分析,确定最佳的设计结构和参数值,是机械系统获得最佳的综合性能。

虚拟样机的应用

总的来说,数字样机的模型主要用于支撑制造过程,包含产品设计、工艺设计与生产制造,而虚拟样机的模型则主要是用于支撑系统工程,主要是以虚拟仿真为主,其二者的区别主要取决于对数字模型不同的定义和用途。

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