仿真模型

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇仿真模型范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

仿真模型范文第1篇

关键词：ANSYS教学模型库；公路；桥梁

中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）05-0197-02

模拟仿真技术是指用模型（物理模型或数字模型）来模拟仿真实际系统，代替实际系统进行实验和研究，是产品设计和制造中的常用技术手段。该技术近年来得到了快速的发展，在公路桥梁设计施工中应用广泛。若该技术应用于公路桥梁的教学、实际企业员工培训、建造师考试培训中，将有效提升教学效果。而且实现公路任课教师在多媒体教室教学中，不再带笨重的模型进教室的愿望，同时也为学习者创造更加优越的学习环境，为使公路桥专业的学生达到职业岗位和职业能力培养的要求，本文采用ANSYS建立的仿真模型贴近公路建设的实际情况，使抽象的理论转变为图形、动画、录像。呈现结构物的基本形态，解决传统公路桥梁教学中存在的不足。

在公路桥梁教学中，《工程力学》、《桥梁工程》、《结构设计原理》、《公路工程概论》等课程是主干专业基础课或专业课。在《工程力学》中，学生需掌握内力计算；在《桥梁工程》课程中，学生要学习常见的桥梁构造、桥梁各部件的受力性能。在《结构设计原理》课程中，受弯构件正截面受力的全过程和破坏特征是课程的主要内容。在《公路概论》课程中，需学习公路的平面、纵断面竖曲线、横断面土石方调配。上述这些知识是课程的难点和重点，由于学生普遍缺少感性认识，仅根据教材图例和图片信息，学生难以理解这些内容，教师授课难度较大，教学中存在较大的困难。建立土木工程专业模型后，学生可以通过观察实物模型和虚拟节点模型，增强感性认识，较好地掌握这些知识，建立起理论知识和工程原型之间的联系，有利于学生树立工程概念，这符合我校培养工程应用型人才的教育模式，因此建立土木工程专业模型对改善教育教学效果、提高人才教育质量有重要意义。

对于用模拟仿真技术建立教学模型方面已有以下研究：建立超高过渡段模型；在沥青计量教学中应用三维模型。同济大学曾经研发了桥梁三维教学模型，研究都颇有收获。本文在上述研究的基础上，采用路桥专业软件建立大型桥梁的教学模型，建立能模拟构件内部受力情况的模型。填补基于模拟仿真的公路桥梁教学模型的研究空白。

本文采用工程上较为先进的ansys分析软件，在收集大量图纸资料、工程量数据、工程细部尺寸的基础上，制作路桥多媒体模型，具体制作内容分为13个部分，包括公路平面模型、纵断面模型、横断面模型、超高模型、加宽防护模型、排水工程模型、路面工程模型、混凝土配筋模型、箱形梁桥模型、钢管拱桥模型、斜拉桥模型。

其中公路平面模型包含直线、圆曲线的公路模型。公路横断面模型为双向两车道的城市道路，3米人行道+4.5米机动车道，每隔25米布置路灯。简支梁桥的特征横断面类型有T梁和箱梁。模型均录制模型构造录像，全方位学习公路桥梁的基本构造，通过颜色，材质体现模型的真实性。

本文以公路路面为案例，讲解开发出符合公路桥梁课程需要的基于ANSYS的桥梁模型的基本方法。

1.路面模型参数。本案例为双向两车道的城市道路，3米人行道+4.5米机动车道，每隔25米布置路灯。本文采用ANSYS软件模拟路面结构，ANSYS软件具有很强模拟能力，是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件，对于公路和桥梁的模型的制作是完全可行的。ANSYS直观性教学可以加深学生对知识的理解，激发学生学习兴趣。同时，加强了特殊实验的实验效果，节约了资源。在教学中应用ANSYS，可以提高学生运用所学知识解决实际问题的能力，培养学生善于探索的素养。模拟混凝土是一种弹塑性材料，采用非线性应力—应变本构模型，并结合五参数强度准则，混凝土选用SOLID65单元模拟，混凝土材料的基本参数采用：轴心抗压强度设计值fcd=20.5MPa；轴心抗拉强度设计值ftd=1.74MPa；弹性模量Ex=3.5×104MPa；泊松比V=0.1667。

2.建立路面构造模型。采用ANSYS的APDL命令流功能，成功模拟路面构造；模型体现路面结构包括面层、基层、垫层。将模型应用于教学，增强学生的感性认识，以便较好地掌握这些知识，建立起理论知识和工程原型之间的联系，促进学生树立工程概念。

3.模拟仿真技术应用于路桥教学模型研究的优势。通过建立“公路桥梁教学模型”，丰富了教学素材，从根本上改善了学生的学习现状，提高了学生的绘图、看图及空间想象能力，从视听效果和理解能力方面着手，制作了含三维模型动画的多媒体辅助教学素材。教学模型的开发在于提高高职教育水平，教学模型开发也在于加深课本理论文字的学习，并增加立体的教学模型，通过不同的教学方式，达到更好的教学效果。

在教学工作中，使用了节点多媒体模型、构件拉、压、剪、弯曲变形多媒体模型、结构破坏教学试验录像等课题建设成果，取得了良好的效果。结构整体稳定破坏都是在瞬时发生的，没有实验和工程实例可以让学生了解失稳发生的过程，从模型和动画两个方面入手，制作了多种模型，不借用复杂的实验设备就可以直观形象地展示构件整体失稳的现象，通过分析，提出提高整体稳定性的方法和措施，进而理解和掌握设计原理和规范，改变原来的纯粹的理论公式推导的教学模式，逐步开展研讨式的教学改革，使学生的学习兴趣和效率大大提高。

此模型在教学中的应用可以提高学生的实践能力，激发学生的求知欲，因此将模型在教学中应用很必要。将模型的建设与大学生学科竞赛、开放性实验等教学环节结合起来，将研究成果直接应用于学科竞赛和开放性实验等教学环节中，充分发挥了成果的作用。

参考文献：

[1]王新敏.ANSYS工程结构数值分析[M].北京：人民交通出版社，2007.

[2]交通部标准.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ D62-2004）[M].北京：人民交通出版社，2004.

[3]沈剑英，褚莲娣.用Visual LISP编程实现参数化绘图[J].山西机械，2003，（12）.

[4]毛理纳，马香芹，张琨.模拟仿真教学在现代医药学教学中的应用与发展[J].河南职工医学院学报，2009，（6）：2.

[5]李梦军.基于模拟仿真的教学模式探索[J].常州工学院学报，2008.

[6]Irith Peranz，Simulation Based Test Generation for Sean Designs. Eleetrieal and Computer Engineering Department University of Iowa Iowa City.

[7]CharlesH P.Wen，Simulation Based Funetional Test Generation for Embedded Proeessors[J].IEE ETRANSACTIONS ON COPUTERS，2006，55（11）：1335-1343.

[8]美国各州公路和运输工作者协会.美国公路桥梁设计规范[M].北京：人民交通出版社，1998.

仿真模型范文第2篇

三维仿真完成后需要向采购部提交对应的物料清单。Solideworks导出的信息需要重新归类，小型项目几百种器件，短时间内就可以完成归类，但对大型项目涉及上百种材料，上千种器件人工完成需要的周期更长并且易出错。急需有专门的处理程序来实现信息归类的需求。

关键词：物料统计系统；solideworks；excel

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）30-0246-02

1背景

一般的三S仿真由三维软件来搭建与实际规模一样的实体模型。模型中包括管道、法兰、阀门等多种配件。本项目涉及的三维仿真模型由solideworks设计，可以方便的查看修改模型。通过有限无分析各器件的受力从而达到最优设计。同时可通过模型软件方便的导出各器件信息，如管道的材质、通过介质等参数信息。

三维仿真完成后需要向采购部提交对应的物料清单。Solideworks导出的信息需要重新归类，小型项目几百种器件，短时间内就可以完成归类，但对大型项目涉及上百种材料，上千种器件人工完成需要的周期更长并且易出错。急需有专门的处理程序来实现信息归类的需求。

2系统开发及运行环境

系统在.NET Framework 4.0 技术平台上即可实现，操作系统采用 windows server 2008 r2 企业版应用程序服务器， 利用Microsoft Visual Studio 2010作为开发环境，使用Microsoft SQL Server 2012作为数据库系统。

3系统设计

3.1程序与界面设计

系统设计时不但要满足一个项目的器件归类，也要满足多项目的记录、查询、导出。项目中不同职位的员工需要导出不同结构的器件信息。所以一个项目需要导入多个excel文件，文件内容异步的插入数据库，防止写脏数据。

内容信息导入完成后，可以方便的在线查看。同时可以将信息进行处理。

第一步将表信息与内容信息进行对应，项目的所有信息导入到一个临时的存储表中。

3.2 数据库设计

数据库中的PROJECT表，存储项目的基础信息。SHEET表存储由三维模型导出的信息表。PROJECT表中的主键是SHEET中p_id的外键。SHEET表与SHEETROW表分别存储信息表名称与信息表内容。

4 结束语

通过上述的设计，在应用层面已经实现。本系统涉及多个软件的配合使用。solideworks三维模型导出EXCEL格式的器件信息，器件信息导入到数据库。同时导入的信息也可以导出到EXCEL格式信息。数据导入完成到信息归类导出只需要2分钟时间，大大减少了人工工作时间并且出错机率也降低了。

参考文献：

[1] Nagel C. c#高级编程[M].清华大学出版社，2013.

[2] 张云杰.SolidWorks 2010中文版从入门到精通[M].电子工业出版社，2010.

仿真模型范文第3篇

1.路面模型参数

本案例为双向两车道的城市道路，3米人行道+4.5米机动车道，每隔25米布置路灯。本文采用ANSYS软件模拟路面结构，ANSYS软件具有很强模拟能力，是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件，对于公路和桥梁的模型的制作是完全可行的。ANSYS直观性教学可以加深学生对知识的理解，激发学生学习兴趣。同时，加强了特殊实验的实验效果，节约了资源。在教学中应用ANSYS，可以提高学生运用所学知识解决实际问题的能力，培养学生善于探索的素养。模拟混凝土是一种弹塑性材料，采用非线性应力—应变本构模型，并结合五参数强度准则，混凝土选用SOLID65单元模拟，混凝土材料的基本参数采用：轴心抗压强度设计值fcd=20.5MPa；轴心抗拉强度设计值ftd=1.74MPa；弹性模量Ex=3.5×104MPa；泊松比V=0.1667。

2.建立路面构造模型

采用ANSYS的APDL命令流功能，成功模拟路面构造；模型体现路面结构包括面层、基层、垫层。将模型应用于教学，增强学生的感性认识，以便较好地掌握这些知识，建立起理论知识和工程原型之间的联系，促进学生树立工程概念。

3.模拟仿真技术应用于路桥教学模型研究的优势

仿真模型范文第4篇

摘 要 文章主要对电力系统机炉协调控制模型工作效益进行研究。本文综合系统资料分析了电力系统机炉仿真模型的构建框架并在上述基础上对电力系统机炉仿真模型功能板进行探究。文章以孤立电网频率动态仿真为主，结合控制仿真模型对电力系统机炉控制模型效益进行分析，对仿真结果进行验证。本文对电力系统机炉控制模型的完善具有一定的贡献性作用。

【关键词】机炉 控制模型 全过程 动态仿真

1 电力系统机炉仿真模型的构建

1.1 模型构建原则

电力系统机炉控制全仿真动态模型构建时需要对电力系统机电暂、动态进行全面分析，要严格依照系统电力仿真控制原则形成对应控制体系，其具体原则包括：

（1）动态过程：机炉工作中对负荷变化存在不同的响应，这种响应可以造成机炉工作延迟和滞后，常规仿真中无法对该延迟和滞后进行表现。因此，在进行电力系统机炉仿真模型构建时人员要对该内容进行考虑，要通过调配环节和汽机控制中心等对其暂态过程进行适当调节，把握好相应速度；

（2）常规设置：机炉仿真模型构建时常从正常运行状态出发，由该状态确定对应仿真模型结构。这种依照正常状态设置仿真模型可以明显提升系统设置的有效性、科学性和规范性，设置效益较为显著。与此同时，该设置时还要对常规性能进行把握，例如CCS控制时组态方式就需要从具体设备性能出发，与实际性能一致。

（3）接口设置：电力系统机炉控制全过程动态仿真设计时要对锅炉及汽轮机接口进行全面把握，要依照系统工作状态及模型惯性等对系统特征进行分析，由该系统性质设定对应接口，保证接口内容与工作需求一致。

1.2 模型构建内容

本次电力系统机炉控制模型动态仿真模型系统量主要包括：

（1）发电机电磁功率PE、AGC控制功率PAGC、机组设定功率PREF、发电机转速参考值ωREF、发电机转速参考值ω、主蒸汽压力PT、汽轮机调节级压力P1、汽机主控的输出信号TD、汽机主控的输出信号BD。

（2）调差率R、机组负载指令ULD、主蒸汽压力设定值PT0。

（3）汽机主控的输入信号STC、锅炉主控的输入信号SBC。

该模型构建时对系统信号、功率进行了全面考虑，从比例、积分和微分三个环节对系统功能进行了全面仿真构建。尤其是在机组功率协调控制中，人员以CCS进行功率设定，通过纯转速体系实现控制执行，PID被旁路，一次调频功能得到全面提升。

2 电力系统机炉仿真模型分析

2.1 仿真模型功能分析

（1）单元控制：该部分通过CCS和汽轮机调速器一次调频功能实现系统调频控制，形成机炉需求指令。系统中输入包括功率信号、转速信号等，输出为ULD信号。

（2）机炉主控：汽轮机主要以TD信号实现，通过该信号对机炉运行状态进行调整，形成对应机组功率指标，实现系统功率输出，而锅炉主要以BD信号实现。两者主控原理一致，基本控制效益与系统控制效益相同，都与CCS组态具有密切的关系。但上述两种主控前者BF状态下主要偏重于单元主控和功率偏差主控，TF状态下主要偏重于汽压主控，而后者恰恰相反。

（3）前馈控制：系统为了与实际工作状态一致常需要设置对应前馈环节，由该环节对状态运行进行调整，提升仿真中大惯性时间常数与机炉的一致性。电力系统机炉控制模型动态仿真模型中的前馈控制主要采用机组负荷需求指令前馈，由该指令控制系统开关、燃料信号，从而提升CCS的控制效益和范围。

（4）能量控制：系统在进行能量控制的过程中主要通过能量平衡原理实现，由该原理构建了对应的直接能量控制体系。该控制结构以机炉能量需求为核心，将机炉能量供求关系作为主体，形成了对应的一体化能量协调机制，其控制信号为能量平衡指标。

（5）功率控制：系统在功率控制过程中主要以机组能量为标准，由该能量构建对应功率信号，如PT0、P1、PT等。系统由比例、微分系统中的前馈结构确定功率指标，依照该部分内容对功率进行叠加，最终形成燃烧指令。

（6）协调控制：系统在进行协调控制时主要通过以上几方面控制内容实现，由上述内容形成平衡体系，依照平衡结构变化状况发出协调指标。该控制过程中要先依照系统实际运行状态确定机炉组态方式，形成对应组态体系。

2.2 仿真模型效果分析

本次系统仿真过程中主要使用陕西电网数据，通过该电网对孤立网频率问题进行全面分析。电力系统机炉控制全过程仿真模型中依照本区域电网数据形成了对应机电暂态及中长期和常规机电暂态仿真两部分。

本次仿真故障环境为：电网送断面4回330kW输电线断开，电网30.0s时韩城机组运行状态发生转变，机组停止，陕西、甘肃、青海、宁夏电网解列。依照上述故障环境进行仿真分析，系统解列功率缺额大约为200MW，其具体出力变化状况见图1。

在上述仿真过程中系统32s前机组仿真状态基本没有发生转变，系统仿真状态持续稳定，而在该时间点后系统出现明显仿真状态转变：32.45s系统开始低周减载，负荷量逐渐减少，频率在一段时间后变化为49.4Hz左右，出力状况逐渐趋于稳定，系统功率特性与频率特性仿真效果非常显著。

3 总结

随着电力系统发展的不断深入，我国电网电机建设已经得到了本质发展，电力系统机炉控制效益已经得到了显著提升。我国电网电机中多为火电机组，该机组对电网频率较为敏感，在控制体系构建过程中需要把握好电网频率状况。只有真正适应电网调频需求，构建电网动态仿真，我国电力系统才能够得到长足进步和发展。如何通过全过程动态仿真确定电力系统机炉控制效益已经成为电力工作的重中之重。

参考文献

[1]宋新立，王成山，仲悟之，汤涌，卓峻峰，吴国，苏志达.电力系统全过程动态仿真中的自动发电控制模型[J].电网技术，2013，12：3439-3444.

[2]刘涛，叶小晖，吴国，苏志达，仲悟之，宋新立，黄永宁. 适用于电力系统中长期动态仿真的风电机组有功控制模型[J]. 电网技术，2014，05：1210-1215.

[3]吴国，宋新立，汤涌，仲悟之，刘涛，叶小晖.电力系统动态仿真中的安全稳定控制系统建模[J].电力系统自动化，2012，03：71-75.

[4]吴中芳.基于DSP的锅炉控制系统的研究[D].太原科技大学，2013.

仿真模型范文第5篇

关键词：双指数函数；Heidler函数；雷电流

1.引言

自古以来，雷电就是一种令人生畏的自然现象。人们从很早就致力于对它的研究，但是目前，国内外关于雷电理论研究及计算方法尚欠完善，所以研究雷电的产生机理和对雷电的仿真分析已经成为对雷电研究的重点。为了更方便的对雷电进行仿真分析，用数学模型对其进行模拟已经得到了广泛的应用，但是人们对雷电流数学模型缺乏整体性的认识，在现有研究成果的基础上，对雷电流数学模型进行系统的比较研究，并对雷击输电线路产生的影响进行了分析。

2.雷电电流的数学模型

2.1 双指数函数

1941年,Bruce和Golde提出了双指数函数的数学表达式：

■ （1）

式中α是决定电流衰减的时间常数；β是决定电流上升的时间常数；α、β的大小可按照当时已知的知识，由闪电的三个特性推得。这三个特性就是：沿先导通道的电荷密度，回击速度，以及回击过程中先导电荷的复合率。

■,为峰值电流的修正因子；

tp=■，为峰值时间（通过求解■=0，可以得到tp值）。

把tp带入（4-1）式中可求得峰值电流为：

■(2)

假设半峰值时间为■,则有：

■(3)

从(1)、(2)和(3)式子中可以看出■不仅与■有关，而且与α、β有关。tp和■与α、β也有着复杂的数学关系（将(2)式带入式(3)中可求得■的数学表达式）。

2.2 霍德勒函数

Heidler提出了一种较新的雷电电流的数学模型：

■(4)

■(5)

其中■，■是决定电流上升（波头）的时间常数，n是电流陡度因子。

■(6)

其中■是决定电流下降（波尾）的时间常数。

这个数学模型是由两个函数组成的，x(t)是电流上升时间函数，y(t)是电流下降时间函数，■是电流峰值。

假设 ： 在电流下降时间内，x(t)≈1；

在电流上升时间内，y(t)≈1。

由式(5)可知当t ＞0时，x（t）＜1，则电流的最大值小于■，因此，需要一个电流最大值的修正系数η。

国际电工委员会（IEC）在其1995年的文件IEC1312-1中，规定了供分析用的雷电流解析表达式（n=10时）：

■(7)

式(7)是基于Heilder模型和传输线模型提出的，适用于首次雷击和后续雷击。

2.3 脉冲函数

雷电的放电回击过程可以由简单的天线模型来模拟，由这个模型得到关于雷电的电磁场表达式中的静电场项与回击电流的时间积分有关。因此，在进行雷电电磁场的计算中，都涉及到复杂的重积分运算，工作量巨大。双指数函数在t=0时有连续的一阶导数，而Heidler函数又没有明显的积分式。为了克服这种困难，有人提出了用式（8）形式的脉冲函数模型[2]来表示雷电电流

■（8）

其中峰值修正因子■，■。

修正因子η与Heidler函数电流模型的修正因子η的求解方法相同，即由■以及■联立求得。

将式（8）中的■展开，可以得到[2]：

■（9）

有关文献认为：脉冲函数展开式（9）中的第一项（k=0时）是决定脉冲函数衰减的主要项。

3.三种雷电流数学模型仿真的对比分析

3.1函数的一阶可导性

为了方便对比分析，这里我们利用Matlab函数仿真功能，将三幅图仿真于同一坐标系里，分别给出了这三种雷电电流数学模型在t=0时，函数的一阶导数仿真波形。如图所示：

从图中可以看出这三条曲线中，只有双指数函数的一阶导数曲线在t=0时，di/dt达到最大值，而Heidler函数和脉冲函数在t=0时，di/dt都为0。因此，只有只有双指数函数在t=0时，没有连续的一阶导数

3.2三种函数仿真波形的特点

为了方便对函数波形对比分析，我们将利用Matlab仿真软件把用PSCAD/EMTDC的仿真出的三种函数仿真波形的全波、波头和半峰值仿真图放在同一个坐标系里，如图所示：

图2中的各函数其实是这样得到的：由于它们的衰减项主要决定于参数■，而脉冲函数和Heidler函数对应衰减项相同，对双指数函数令■，■。我们就可以看出它们的波形是比较接近的。特别是双指数函数和脉冲函数，在n值不大的情况下是非常接近的（图2（a）中可以得以体现）。实际上，在n=1的情况下脉冲函数就是双指数函数，一般情况下，脉冲函数就可以看成是对双指数函数的修正。

从图2（b）和（c）中我们可以看出，对于雷电流波形的上升沿，Heidler函数和脉冲函数相对与双指数函数有明显的改善。双指数函数和脉冲函数雷电流上升速度快，很快就达到雷电流的最大值；而Heidler函数相对与其他两个函数，雷电电流波形上升的上升前沿比较陡，到达最大值后，经过较长的一段时间才降到最小值，这种情况与Gerger等人的实际测量的结果是一致的。因此，选用Heidler函数式（9）作为雷电流随时间变化关系比选用其他的更符合雷电电流的实际规律。

4.结论

双指数函数是现有文献中用的最多的一种模型，但它有两个明显的不足之处：其一，就是表达式中的参数■、α、β的物理意义不明确，而且在t=0时，没有连续可导的一阶导数。但是由于双指数函数能够直接、简单的进行积分和微分，而且它基本上能够反映出雷电流的主要参数，所以双指数函数应用最为广泛；其二是正如Dennis和Pierce 所指出的，原假设任何时刻沿回击通道的电流幅值相同是不正确的，至少在回击顶端正在向上发展时是如此。事实上，沿整个闪电通道路径上的电流不可能瞬时均匀，否则，电荷就应从通道底部直接跃到顶部，这在物理上是无法实现的，故其只能应用于不要求很精确的雷电流仿真计算中等的研究。

Heidler函数是IEC的推荐标准，其仿真波形特征和实际测量波形相近，能很好的反映雷电流的特征值，但是它和双指数函数一样，在t=0时，没有连续可导的一阶导数。

但是在雷电流电磁场的计算中，涉及到雷电流的时间积分。考虑到双指数函数在t=0时，没有连续可导的一阶导数，而且Heidler函数没有明显的时间积分式子，因此，在作雷电电磁场的计算中，脉冲函数作为雷电电流解析表达式是比较理想的。

参考文献

[1] 国际电工委员会，防雷的国际标准[S]，北京：气象出版社，1996：10-14.

[2] 韩祯祥，吴国炎，电力系统分析[M]，第七版，浙江：浙江大学出版社，2005：55-56.

[3] 赵智大，高电压技术[M]，北京：中国电力出版社，1999.