三維仿真,,或稱虛擬仿真。是指利用計算機技術生成的一個逼真的,,具有視、聽,、觸,、味等多種感知的虛擬環(huán)境,用戶可以通過其自然技能使用各種傳感設備同虛擬環(huán)境中的實體相互作用的一種技術。
傳統(tǒng)的系統(tǒng)仿真技術很少研究人對感知模型的仿真,,因而無法模擬人對外界環(huán)境的感知,。隨著多媒體、計算機動畫,、傳感技術的發(fā)展,,計算機模擬外界環(huán)境對人的感官刺激開始成為可能。事實證明,,人類對于圖像,、聲音等感官信息的理解能力遠遠大于數字和文字等抽象信息的理解能力。將仿真技術與虛擬現實技術相結合,,利用虛擬現實技術進行仿真模型的建立和實驗的模擬,,使仿真的過程和結果可以實現圖象化、可視化,,使仿真的系統(tǒng)具有了三維,、實時交互、屬性提取等特征,,極大地促進了仿真技術的發(fā)展,。
在工程結構分析中的應用
當結構形式特殊,荷載及材料特性復雜時,,人們往往求助于模型試驗來測定其受力性能,,但模型試驗往往受到場地和設備的限制,只能做小比例模型試驗,,難以完全反映結構的實際情況,。用仿真與虛擬現實技術,則可以進行足尺寸的試驗,,還可以很方便地修改參數,。此外,有些結構難于進行直接試驗,,用計算機模擬仿真就更能體現出優(yōu)越性,。
在運用傳統(tǒng)的有限元法進行結構分析時,結構應力的結果通常采用內力圖等力線的形式描繪出來,;而利用仿真與虛擬現實技術則可以通過顏色的深淺給出三維物體中各點力的大小,,用不同顏色表示出不同的等力面;也可以任意變換角度,,從任何點去觀察,,這樣就使工程師的思維更加形象化,概念也更易于理解,。
在模擬施工過程中的應用
建筑施工是復雜而又大型的動態(tài)系統(tǒng),,它通常包括立模,、架設鋼筋、澆注,、振搗,、拆模、養(yǎng)護等多道工序,,而這些工序中涉及的因素繁多,,其間關系復雜,直接影響著混凝土澆筑的進程?,F有的模擬只是對進度計劃起到了一定作用,,并沒有對施工過程起到真正的作用,而對施工過程建立合適的模型,,才能通過仿真手段去發(fā)現實際施工中存在的問題或可能出現的問題,。另外,仿真與虛擬現實技術在結構工程領域內,,還可應用在建筑系統(tǒng)工程管理,、建筑信息管理、建筑物及構筑物的空氣流場,、空氣品質分析等方面,。
在安全工程中的應用
對于安全工程中的培訓、指揮,、產品性能設計以及事故救災指揮等方面都可以運用虛擬現實系統(tǒng)真實再現客觀環(huán)境,,已達到科學研究成果真實化再現。
在土木工程中的應用
由于土木工程中常用比較抽象的圖形和精練的語言來描述復雜的場景,,以傳遞大量的信息,,但這種信息處理與傳遞方式受到信息接受者所從事的職業(yè)、知識結構及理解能力的影響,,交流起來非常困難,,但三維仿真技術的發(fā)展為我們克服這些困難,提供了極其有效的手段,。
在巖土工程中的應用
巖土工程處于地下,,往往難于直接觀察,而仿真與虛擬現實技術則可把內部過程展現出來,,以確定巖體本身的力學性能及巖體夾層界面的力學特性,、強度條件,并存入計算機中,,具有很大實用價值,。
在防災工程中的應用
由于自然災害的原型重復實驗幾乎是不可能的,因而仿真與虛擬現實技術在這一領域的應用就更有意義,,其能針對抗災,、防災進行模擬仿真,,這樣對防洪規(guī)劃以及遭遇洪水時指導人員疏散是很有作用的,。又如在火災方面,,對森林火災的蔓延、建筑物中火災的傳播也起到了很好的指導作用,。
在工程項目招標投標中的應用
在有限的時間內,,如何使業(yè)主和評標的專家很好地了解招投標文件的編制和被認可的程度直接關系到承包商有沒有中標的機會。尤其是大型工程,、國家重點工程和國際工程的招標投標,,往往在項目企劃階段就已經開始這方面的運作。借助虛擬仿真系統(tǒng),,把不能預演的施工過程和方法表現出來,,不僅節(jié)省了時間和建設投資,而且不用項目經理的現場答辯,,方案的優(yōu)劣就一目了然,。這無疑大大增加了承包商中標的幾率。
1當結構形式特殊,、荷載及材料特性復雜時,,三維仿真技術可以進行足尺寸的試驗,還可以很方便地修改參數,。另外,,利用三維仿真技術也可以通過顏色的深淺給出三維物體中各點力的大小,用不同顏色表示出不同的等力面,;還可以任意變換角度,。
2 可以把地下管線等用眼睛難以看到的東西,利用電腦模擬出來,,而且以三維動畫的形式展示管線的長度位置及施工流程,,讓不形象的、眼睛看不到的東西能清晰地表現出來,。
3 可以讓人們***地看到工程施工的內部構件,,方便觀察者從內部到外部直觀地看清施工進度。
4 能針對自然災害,、抗災,、防災等進行模擬仿真,這樣對防洪規(guī)劃以及遭遇洪水時指導人員疏散是很有作用的,。
5 可以模擬新技術,、新材料、新工藝應用后的效果,。
6 能模擬施工全工程,,能夠提前發(fā)現施工進程中的相互鏈接以及管理中的質量,、安全等方面存在的隱患。管理人員可以采取有效的預防,、加強措施,,提高工程施工質量和管理效果;施工虛擬仿真技術能實時,、直觀地顯示施工全過程,,這樣有助于操作人員全面了解作業(yè)過程,安全地完成施工任務,。
目前三維仿真技術制作報價都在10-幾十萬不等造價,,因為每個三維場景建模大小不一樣,導致人工開發(fā)成本不一樣,,不過目前對于相關3D技術比較成熟,。