虛擬樣機(jī)技術(shù)在礦山機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用

仲文君

（武威職業(yè)學(xué)院，甘肅 武威733000）

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的開展, 想要在日益激烈的國際貿(mào)易市場上獲得優(yōu)勢, 就勢必要減短研發(fā)時(shí)間和周期, 提高出產(chǎn)質(zhì)量[1],降低開發(fā)成本, 激發(fā)市場的活力, 成為經(jīng)營者們所需要的目的。但是, 傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造是無法同時(shí)滿足這些的。

這樣一來，虛擬樣機(jī)技術(shù)就在市場的迫切需求下應(yīng)運(yùn)而生。在經(jīng)典的設(shè)計(jì)和過程中中,最新就是想法方案和實(shí)驗(yàn)論證, 然后進(jìn)行產(chǎn)品驗(yàn)證。之后,為了檢驗(yàn), 需要對制造的樣機(jī)樣本進(jìn)行測驗(yàn), 甚至，這些測驗(yàn)需要時(shí)時(shí)面對危險(xiǎn)。

1 虛擬樣機(jī)技術(shù)

作為一項(xiàng)正處在探尋中的新技術(shù)、新科技, 現(xiàn)在，虛擬樣機(jī)技術(shù)在國內(nèi)還并沒有一個(gè)較為一致的基本含義,缺乏整齊的理論系統(tǒng), 對于虛擬樣機(jī)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用與研究還處在不斷的開發(fā)和精細(xì)當(dāng)中,根據(jù)3種比較具有代表性的理論可將虛擬樣機(jī)技術(shù)理解為，虛擬樣機(jī)技術(shù)就是在營造第一臺(tái)物理儀器的時(shí)候, 技術(shù)師用電子技術(shù)建設(shè)機(jī)械、儀器的數(shù)據(jù)造型,進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，并用圖表、圖形表示虛擬樣機(jī)技術(shù)在真實(shí)建設(shè)環(huán)境下的特殊性,因而得到修正，并獲取最佳建設(shè)方案。虛擬樣機(jī)是一個(gè)數(shù)字化模型, 它能夠真實(shí)反應(yīng)樣機(jī)產(chǎn)品的特點(diǎn), 其中就包含了造型、時(shí)間和動(dòng)力學(xué)的特點(diǎn)，具體參見圖1。

圖1 虛擬樣機(jī)技術(shù)模擬流程

借助虛擬樣機(jī)技術(shù), 我們可以借助電腦建立一種機(jī)械式的器械系統(tǒng), 伴隨著四維可看化模擬, 模仿虛擬樣機(jī)在實(shí)際生活下體系的活力和運(yùn)動(dòng)，并且能夠進(jìn)一步根據(jù)模仿實(shí)驗(yàn)將結(jié)果進(jìn)行精準(zhǔn)和精細(xì)。換一句話說, 虛擬樣機(jī)技術(shù)就是通過虛擬技術(shù)在可看化的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)可助式地探尋，進(jìn)而模擬樣品的實(shí)際功能, 對樣品進(jìn)行立體、實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)等方面的助教式建設(shè)與整理。

虛擬樣機(jī)技術(shù)式在D A C造型的前提下,將虛擬技術(shù)與現(xiàn)實(shí)方法相結(jié)合,為產(chǎn)品的研發(fā)制造了一個(gè)創(chuàng)新的設(shè)計(jì)方案。虛擬樣機(jī)技術(shù)在實(shí)際生活中應(yīng)該將其橫穿在整個(gè)過程中。在方案設(shè)計(jì)和理論論證中, 設(shè)計(jì)師可將自己的想法與現(xiàn)實(shí)聯(lián)系在一起，輸入在計(jì)算機(jī)里, 讓創(chuàng)造力和想象力充分融合。

2 虛擬樣機(jī)技術(shù)在礦山機(jī)械領(lǐng)域中的具體應(yīng)用

和傳統(tǒng)的物理儀器的開發(fā)方案比較,虛擬樣機(jī)的設(shè)計(jì)方案需要具備如下特點(diǎn)：全新的開發(fā)理念。傳統(tǒng)的創(chuàng)新方案是一步步從產(chǎn)生到出產(chǎn)一個(gè)完整的過程, 這種方法是存在諸多的弊點(diǎn)。但是，虛擬樣機(jī)技術(shù)恰恰相反，真正實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)理念的進(jìn)步, 它是立足于工程方案, 在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)想法時(shí)期就進(jìn)行迅速分析、整理, 并通過可看化想法去進(jìn)行設(shè)計(jì),估計(jì)樣品在真實(shí)環(huán)境下的特點(diǎn)以及其所具有的優(yōu)勢, 一直到獲取到最佳設(shè)計(jì)取向。低廉的的開發(fā)成本、短期的開發(fā)時(shí)間、高質(zhì)量的產(chǎn)品表現(xiàn)。利用虛擬樣機(jī)方法可以甩掉虛擬樣機(jī)對物理儀器的依賴。

虛擬樣機(jī)技術(shù)在礦山設(shè)計(jì)中的實(shí)施是利用界面干凈化處理、處理功能強(qiáng)大、設(shè)計(jì)功能穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)化虛擬軟件實(shí)現(xiàn)的。國際上對虛擬樣機(jī)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)利益化早已完成準(zhǔn)備。目前有40 多家企業(yè)在國際市場上激烈競爭。其中具備較深影響的企業(yè)有如美國機(jī)械動(dòng)能學(xué)上市公司(Mechanical Inc Dynamics ）的MADAS , 意大利的MSL 公司DSDA以及法國航空公司PACKSIM 。其中，美國機(jī)械動(dòng)能學(xué)上市公司的AMADS 占了全球市場的51 % 以上，AMSAD 使用互助式圖形圖表進(jìn)行工作部件庫、約束條件庫、工作力庫的設(shè)計(jì), 建立具備指數(shù)化的機(jī)械幾何系統(tǒng), 解決方案是利用多結(jié)構(gòu)立體系進(jìn)行動(dòng)態(tài)學(xué)理論中的拉朗日格方程式、系統(tǒng)動(dòng)能學(xué)方程系統(tǒng), 對虛擬機(jī)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)、設(shè)計(jì)學(xué)和動(dòng)學(xué)的分析,輸入位置、時(shí)間、加速度和作用力的變化曲線。AMADS 的仿真功能可實(shí)驗(yàn)在預(yù)估系統(tǒng)的功能、運(yùn)動(dòng)力度、碰撞實(shí)驗(yàn)、峰值大小、承載力等, 以及對有限單元格的輸入載量的計(jì)算。我國礦業(yè)機(jī)械儀器的研發(fā)尚處于經(jīng)典的模式下, 全新儀器的通過需要經(jīng)過想法、提出、測試、樣機(jī)、投入、改進(jìn)、定制和生產(chǎn)幾個(gè)步驟。通過電子技術(shù)建設(shè)樣品的數(shù)據(jù)化模型,可以完成物理儀器無法繼續(xù)的試驗(yàn), 因而不必進(jìn)行設(shè)計(jì)和試驗(yàn)就可獲得最佳方案。這樣不但減少了物理測試的數(shù)次,而且減短了研發(fā)時(shí)間、提高了樣品質(zhì)量。目前，全球范圍內(nèi)都實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)化結(jié)盟(Virtual Company)的理念, 這樣以來，為了可以更好地適應(yīng)市場全球化經(jīng)濟(jì)動(dòng)勢發(fā)展和變化,克服個(gè)別企業(yè)發(fā)展的局限性, 實(shí)現(xiàn)了在一定時(shí)間范圍內(nèi),利用Internet(或Big Intranet)臨時(shí)結(jié)盟的一種虛擬化結(jié)構(gòu)。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)同行設(shè)計(jì)和方案, 參照企業(yè)之間信息的共享交流, 而虛擬樣機(jī)是一種大數(shù)據(jù)化模型, 利用計(jì)算機(jī)對信息進(jìn)行輸入, 這就具備了傳輸速度快、信息反饋即時(shí)的特征,進(jìn)而加快動(dòng)態(tài)結(jié)盟的同行結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)語

本文對虛擬樣機(jī)技術(shù)在礦山機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行分析，依托虛擬樣機(jī)技術(shù)的特點(diǎn)、基本定義，根據(jù)，對回虛擬樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)流程，實(shí)現(xiàn)本文設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)論證表明，本文設(shè)計(jì)的方法具備極高的有效性。希望本文的研究能夠?yàn)樘摂M樣機(jī)技術(shù)在礦山機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用。