虚拟设计的基本概念
现代设计方法
现代设计方法现代设计方法是随着当代科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用而在设计领域发展起来的一门新兴的多元交叉学科。
以满足市场产品的质量、性能、时间、成本、价格综合效益最优为目的,以计算机辅助设计技术为主体,以知识为依托,以多种科学方法及技术为手段,研究、改进、创造产品和工艺等活动过程所用到的技术和知识群体的总称。
1.并行设计2.虚拟设计3.绿色设计4.可靠性设计5.智能优化设计6.计算机辅助设计7.动态设计8.模块化设计9.计算机仿真设计10.人机学设计11.摩擦学设计12.疲劳设计13.反求设计14.无障碍设计15.共用性设计一、并行设计并行设计是一种对产品及其相关过程(包括设计制造过程和相关的支持过程)进行并行和集成设计的系统化工作模式。
强调产品开发人员一开始就考虑产品从概念设计到消亡的整个生命周期里的所有相关因素的影响，把一切可能产生的错误、矛盾和冲突尽可能及早地发现和解决，以缩短产品开发周期、降低产品成本、提高产品质量。
并行设计作为现代设计理论及方法的范畴，目前已形成的并行设计方法基本上可以分为两大类:基于人员协同和集成的并行化。
基于信息、知识协同和集成的并行化。
并行工程应用于整车项目开发案例研究一般地，汽车整车产品开发共有4个大的阶段，即策划阶段、设计阶段、样品试制阶段和小批试制阶段。
以模、夹具的开发为例，运用并行工程，其与车身工程设计几乎同时进行，从整个计划第4个月开始介入，在整个开发周期的第22个月完成。
而运用串行工程，其在车身工程设计完成后进行，从整个计划第15个月才介入，在整个开发周期的第34个月才完成。
运用并行工程开发时间上节约近36%，整个产品开发周期可以缩短40%～50%。
设计部门不断预发布、评审、输出，相关部门评审、验证意见和建议不断反馈，然后设计不断更改，通过预发布和设计评审、修改若干个循环，这样可以把不必要的失误和不足消灭在设计阶段，同时优化设计。
在各系统设计输出评审的时候，相关部门的意见至关重要。
机电产品的虚拟设计与仿真
机电产品的虚拟设计与仿真引言随着技术的发展，虚拟设计与仿真在机电产品领域的应用越来越普遍。
虚拟设计与仿真技术通过使用计算机模型与仿真软件，能够帮助工程师在产品开发的早期阶段进行验证和优化，并最终提高产品的质量和可靠性。
本文将介绍机电产品虚拟设计与仿真的基本概念、工具和应用案例。
虚拟设计与仿真的基本概念虚拟设计与仿真是指基于计算机模型和仿真软件的工程设计方法。
它可以模拟真实世界中的机电产品及其系统，通过计算机模拟来预测和分析产品在不同工况下的性能和行为。
通过虚拟设计与仿真，工程师可以在产品实际制造前进行验证和优化，减少开发成本和时间。
虚拟设计与仿真包括以下几个主要的步骤：1.建模：根据机电产品的几何形状和物理特性，使用CAD（Computer-ded Design）软件创建产品的3D模型。
2.物理仿真：将产品模型导入仿真软件，根据产品的物理特性设置仿真参数，进行力学、动力学、热力学等多个方面的仿真分析。
3.结果分析：根据仿真结果，对产品的性能和行为进行分析和评估，不断进行修改和优化。
4.虚拟测试：在虚拟环境中模拟产品的使用场景，检查产品的可靠性、安全性和稳定性。
5.优化设计：基于虚拟测试的结果和分析，对产品进行优化设计，改善产品的性能和品质。
虚拟设计与仿真的工具在机电产品的虚拟设计与仿真过程中，有许多专业化的软件工具可以帮助工程师完成各种分析和验证任务。
以下是常用的几种工具：1.CAD软件：CAD软件（如SolidWorks、AutoCAD）用于创建机电产品的几何模型，确定产品的尺寸、形状和结构。
2.有限元分析软件：有限元分析（FEA）软件（如ANSYS、ABAQUS）用于对产品的结构进行强度、刚度、振动等方面的仿真分析。
3.电磁场仿真软件：电磁场仿真软件（如FEKO、CST Studio Suite）用于分析产品在电磁场中的行为，如电磁干扰、电磁散射等。
4.多体动力学仿真软件：多体动力学仿真软件（如ADAMS、Simpack）用于分析机电产品的运动学和动力学特性，模拟产品的运动和相互作用。
游戏开发中的虚拟经济设计
游戏开发中的虚拟经济设计随着游戏产业的发展，虚拟经济越来越成为游戏设计的重要组成部分。
虚拟经济设计不仅能够为游戏增加趣味性，同时也能增加玩家的参与度，从而提升游戏的价值。
本文将介绍游戏开发中虚拟经济设计的基本概念、目的以及设计方法。
一、虚拟经济的基本概念虚拟经济是指在游戏或虚拟世界中由虚拟货币或物品构成的交换系统。
虚拟经济实现了现实世界中的经济规律，并且随着游戏里货币的增加和减少而变化。
虚拟经济设计包括货币、道具、资源等方面，涉及到虚拟物品的掉落率、价值、获得途径、交易方式等问题。
游戏中虚拟经济系统的设计，可以让玩家在游戏中获取虚拟财富并实现经济上的自我实现，增加游戏的耐玩性和挑战性。
二、虚拟经济的设计目的虚拟经济的设计目的是为了为玩家提供一种体验游戏世界中的财富与经济交易，并使这种体验尽可能地模拟现实经济世界。
此外，虚拟经济设计还可以通过调控游戏中的经济状况，影响玩家之间的交互，从而增加游戏的社交性。
虚拟经济设计还可以为游戏提供一定的变现渠道，使游戏既能为玩家带来娱乐，也可以成为一项经济活动。
三、虚拟经济设计的具体方法1. 货币设计货币是虚拟经济中最基本的组成部分，货币的设计包括货币名称、货币符号、兑换率和货币获得途径等。
货币的设计应该考虑到玩家的实际需求和游戏的平衡性。
2. 道具设计道具是虚拟经济中的物品，这些物品可以是用于战斗、任务、娱乐等。
道具的掉落率、获得方式、价值等都会影响到游戏的平衡性和玩家的体验。
3. 资源设计资源是虚拟经济中不可或缺的组成部分，可以是游戏中的矿物、材料、宝石等。
资源的设定需要考虑游戏中相关道具或者装备的属性或者升级条件。
4. 交易方式设计交易方式是指玩家之间交换物品或者虚拟货币的方式。
交易方式的设计应该考虑带有虚拟货币和实际货币的交易和交易费用的平衡性。
综上所述，虚拟经济设计是现代游戏开发中的重要组成部分，它可以为游戏增加趣味性，提高玩家的参与度，增加游戏的价值。
虚拟设计概述
虚拟设计概述专业：机械制造及其自动化姓名：晓峰学号：1351362268虚拟设计概述摘要：虚拟设计是利用计算机应用技术在计算机中构造成创建一个虚拟的、数字化的产品数字样机，代替部分或全部的物理样机，利用数字样机来完成初期设计阶段需通过物理样机完成的各项试验的虚拟考核。
基于虚拟现实技术对产品进行不投入实物生产前的各项模拟现实测试，仿真模拟，以保证产品在初期设计阶段的一次成功率。
虚拟设计在制造业应用前景很广，它所创建的数字样品拥有和物理样品相同的特性，而由于数字化使得修改，分析，优化更容易实现，以及与各元素之间的交互性使产品设计更能适应具体要求，节约成本，能实现敏捷制造，以及并行工程。
虚拟设计符合绿色设计的要求，是可持续发展以及高科技技术发展的必然趋势。
关键词：虚拟设计；数字化；虚拟现实技术；仿真模拟；交互性1虚拟设计的内容及产生背景虚拟设计（Virtual Design）是以计算机辅助设计为基础，利用虚拟现实技术发展而来的一种新的设计手段。
虚拟设计涉及众多学科和专业知识,广泛应用于企业的生产与制造之中。
本质上讲,虚拟设计是将产品从概念设计到投入使用的全过程(产品的生命周期)在计算机上构造的虚拟环境中虚拟地实现,其目标不仅是对产品的物质形态和制造过程进行模拟和可视化,而是对产品的性能,行为和功能以及在产品实现的各个阶段中的实施方案进行预测、评价和优化。
它是产品开发的测试床。
虚拟设计是20世纪90年代发展起来的一个新的研究领域，它是计算机图形学、人工智能、计算机网络、信息处理、机械设计与制造等技术综合发展的产物。
虚拟设计产生的背景是基于第三次计算机为代表的信息技术革命的发生，计算机技术的发展为其创造条件。
而且在世界范围内新的发展理念可持续发展的提出为探索新的设计方法诞生指明了方向。
由于虚拟设计主张设计将从有形设计向无形设计转变,从物质设计向非物质设计转变,从实物产品的设计向虚拟产品的设计转变,这一主张对环境与可持续发展是非常有利的，进而对其产生发展起来推动作用。
虚拟设计名词解释
虚拟设计名词解释虚拟设计一词可以在当今社会被归纳为计算机设计的一种，从广义上讲，它可以涵盖从计算机虚拟现实中的数字化建模和图形到游戏、动画和音乐设计等各种领域。
它旨在利用新兴技术来帮助创建复杂的艺术和科学视觉形象，模拟人们的感知体验，实现对技术和科学的虚拟现实。
虚拟设计包括三个主要层次，分别是虚拟化、仿真和可视化。
虚拟化技术通过创建虚拟环境来模拟现实世界，使人们能够更深入地了解现实世界的运作以及现实世界的细节。
虚拟化技术的应用，比如虚拟现实实验室、现实与虚拟世界的模拟系统以及虚拟诊断、治疗和护理等，可以帮助提高医疗健康水平和预防医疗风险。
仿真技术则是通过模拟物理过程来分析物理系统，从而了解物理系统的行为，进而研发新型技术。
仿真技术可以帮助设计师、研究者等行业的人员快速开发出新的技术，并帮助改善社会的各种环境状况。
可视化技术是虚拟设计技术中最常用的技术，它将数据可视化为图形，使人们更容易理解复杂的信息，并帮助设计师更加有效地使用设计及技术。
可视化技术改变了社会的概念，让人们可以以新的方式去理解世界。
虚拟设计已经在当今社会发挥了重要作用，它对社会发展的各个领域都有着重要的影响。
虚拟设计通过虚拟化、仿真和可视化的技术可以帮助人们更深入地了解现实世界，让人们可以更快速有效地制作出准确的视觉或音频艺术品，并能够帮助设计师把理论转化成实用的产品。
另外，虚拟设计也可以帮助医疗保健、研发新技术、减少环境影响等方面发挥着重要作用。
总而言之，虚拟设计是一种利用新兴技术创造复杂的艺术和科学视觉形象，模拟人们的感知体验，实现对技术和科学的虚拟现实的计算机设计，它以虚拟化、仿真和可视化的技术为基础，对社会发展有着重要的影响，它的应用广泛而深远，有助于改善人们的生活。
虚拟设计的基本概念
几种虚拟现实
虚拟战场环境 单兵模拟训练与评判 诸军种联合虚拟演习 进行指挥员训练
虚拟现实在矿业领域的具体应用
模拟矿井开采 矿业人员技术培训 矿井设备的虚拟设计和制造 事故模拟与调查分析
虚拟现实在商业领域的具体应用
物品外观展示 物品特性展示 物品的功能参数 物品的价格
虚拟现实在房地产领域的具体应用
最直观的交流方式 最快捷的审批平台 最方便的设计工具 最先进的营销手段
虚拟现实技术的发展
90年代，迅速发展的计算机硬件技术与不断改进的计 算机软件系统相匹配，使得基于大型数据集合的声音和图 象的实时动画制作成为可能；人机交互系统的设计不断创 新，新颖、实用的输入输出设备不断地进入市场。而这些 都为虚拟现实系统的发展打下了良好的基础。
例如1993年的11月，宇航员利用虚拟现实系统成功 地完成了从航天飞机的运输舱内取出新的望远镜面板的 工作，而用虚拟现实技术设计波音777获得成功，是近年 来引起科技界瞩目的又一件工作。
几个已实现的例子
1、日本松下公司用来招揽买主的“厨房世界” 2、杭州大学开发的虚拟故官游玩系统 3、美国佐治亚理工学院开发出虚拟动物园的大猩猩系统 4、日本的一家公司设计制造出一个虚拟世界中的歌手 5、宾夕法尼亚大学研究制成虚拟现实人杰克
三、虚拟设计的特点人机交互的动态化 信息互动的数字化
利用计算机生成的能给人多种感官刺激的人机交互系统。
建筑虚拟空间的定义概念
建筑虚拟空间的定义概念建筑虚拟空间是一种通过技术手段实现的虚拟现实环境，其通过计算机生成的三维模型和场景模拟，使用户能够在虚拟环境中体验和感知建筑设计与布局。
建筑虚拟空间能够为设计师、建筑师、业主、投资者和用户提供一个便捷、直观和真实的方式来理解和评估建筑设计方案。
在建筑虚拟空间中，用户可以通过虚拟现实头盔、手柄或其他交互设备进行与环境的交互。
他们可以通过漫游、观察和操作来模拟真实世界的行为。
用户可以选择不同的观察点、切换不同的空间场景、改变材料、灯光和家具等，以便更好地理解建筑设计方案的外观、布局和功能。
建筑虚拟空间与传统的建筑设计工具相比，具有以下优势：1. 真实感体验：通过建筑虚拟空间，用户可以获得更真实的建筑体验。
他们可以真正感受到空间的尺度、光线、材料和环境氛围。
通过虚拟现实技术，建筑虚拟空间可以模拟现实世界中的各种情景，从而让用户更好地理解建筑设计方案的实际效果。
2. 设计决策支持：建筑虚拟空间可以帮助设计师和业主更好地理解和评估设计方案。
通过建筑虚拟空间，设计师可以直观地展示他们的设计想法，并及时了解用户的反馈和需求。
同时，业主可以通过虚拟空间模拟真实使用场景，从而更好地决策和评估设计方案的可行性和效果。
3. 效率提升：通过建筑虚拟空间，设计师和建筑师可以更快速、可视化地建立和修改设计方案。
他们可以通过虚拟空间改变建筑外观、内部布局和材料选择，从而迅速获得不同设计方案的效果演示。
这大大提高了设计的效率，并减少了实际建造前的试错次数和成本。
4. 沟通与合作：建筑虚拟空间可以帮助设计师、建筑师和业主之间更好地沟通和合作。
通过虚拟空间，设计师可以直观地展示他们的设计想法，并与业主实时交流和讨论。
同时，建筑师可以通过虚拟环境和用户进行交互，深入了解用户需求和意见。
这有助于促进设计成果的共享和合作。
总之，建筑虚拟空间是一种技术工具和设计方法，可通过创造虚拟现实环境来帮助设计师和业主理解和评估建筑设计方案。
虚拟设计的基本概念包括
虚拟设计的基本概念包括虚拟设计是指使用计算机技术完成的一种设计过程或过程中的某一环节，主要是通过计算机生成虚拟的模拟环境，以实现可视化的设计效果和交互式的设计体验。
以下是虚拟设计的基本概念：1. 三维建模技术三维建模技术是虚拟设计中最基本的技术之一，它可以将设计对象转化为具有3D空间信息的数字模型，以实现更精确的设计效果和更真实的展示效果。
三维建模技术主要包括：CAD（计算机辅助设计）、BIM（建筑信息模型）等。
2. 虚拟现实技术虚拟现实技术是指通过计算机生成的虚拟世界，其中的场景、环境、角色、物品等都是虚拟的，通过穿戴式设备或者其他交互方式，使用户可以获得身临其境的感觉。
虚拟现实技术主要包括：VR（虚拟现实）、AR（增强现实）等。
3. 游戏引擎技术游戏引擎技术是一种将各种虚拟设计技术集成在一起的技术，它不仅可以模拟现实环境，还可以实现相应的交互体验、物理模拟等高端技术。
游戏引擎技术主要包括：Unity3D、Unreal Engine等。
4. 可视化技术可视化技术是指将设计结果以图形化方式呈现出来，从而使人对设计结果有更直观的理解和感受。
可视化技术主要包括：绘图软件、渲染技术、动画技术等。
5. 交互式设计技术交互式设计技术是指通过计算机生成的虚拟模型以实现人机交互的设计过程。
这种技术可以使设计师在设计的过程中不断与虚拟模型进行交互，实时得到设计效果的反馈，并且自由度也更高。
交互式设计技术主要包括：VR技术、智能硬件、触摸屏等。
总之，虚拟设计是一种通过计算机技术将设计对象转化为数字模型，从而实现可视化、交互式的设计效果和感受，它需要多种技术的协同作用才能完美实现。
在未来，虚拟设计还有很大的发展空间，它将带来更多的便捷性、精确度和创造力。
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5.1虚拟设计的
科学技术的进展不断推动着设计的进步，日新月异的信息技术也深刻阻碍着设计的变革。信息技术进展的深度决定着设计师可在多大程度上利用信息技术为设计服务。早期引入计算机技术进行文档治理、二维图形处理，把设计师从枯燥无味的事务性工作中解放出来；计算机软、硬件的升级换代使得设计师能够使用计算机进行三维建模、渲染表现，人们能够从多个角度对产品进行审视。现在，信息技术的集成化、智能化进展使设计发生了全面、深刻的变化，设计进入了一个新的时代——虚拟设计时代。虚拟设计（Virtual Design，简称VD）代表了一种全新的制造体系和模式。
几十年来，计算机辅助设计和制造技术取得了重大成功，虚拟现实则提供了一个通向虚拟工程空间的途径。在虚拟工程空间中，我们能够设计、生产、检测、组装和测试各种模拟物体。
虚拟现实技术广泛应用于航天发动机设计、潜艇设计、建筑设计、工业概念设计等领域。1997年5月福特公司宣布，其已成为第一个着眼于“地球村”概念，采纳计算机虚拟设计装配工艺的汽车厂商。使用“虚拟工厂”的战略目标是减少其生产中采纳的90％的实体模型，这一目标的实现为福特公司每年节约2亿美元。据可能，使用“虚拟工厂”将在推出一辆新车的过程中，至少减少20％的因生产缘故修改最初设计的事件。美国通用汽车公司Environment)来体验置于汽车之中的感受，其目标是减少或消除人体模型，缩短开发周期。
虚拟现实经历了以下进展历程：
(1) 1965年，在IFIP会议上，有VR“先锋”之称的计算机图形学的创始人Ivan Sutherland作了题为“The Ultimate Display(终极的显示)”的报告，提出了一项富有挑战性的计算机图形学研究课题。他首次提出了包括具有交互图形显示、力反馈设备以及声音提示的虚拟现实系统的差不多思想，指出人们能够把显示屏当作一个窗口观看一个虚拟世界，使观看者有身临其境的感受。这一思想提出了虚拟现实概念的雏形。至此，人们正式开始了对虚拟现实系统的研究探究历程。
(8) 1990年，在美国达拉斯召开的SIGGRAPH 会议上，对VR技术进行了讨论，明确提出了VR技术的要紧内容是实时三维图形生成技术，多传感交互技术，以及高分辨显示技术。这为VR技术的进展确定了研究方向。
(9) 20世纪90年代以来，在“需求牵引”和“技术推动”下，VR取得了突飞猛进的进展，并将技术成果成功地集成于—些专门有有用前景的应用系统中，如Apple公司的人机接口实验组(ATG)建立—个基于实景的成像环境，用户能在其中用Quick Time数字视频数据交互，用虚拟现实技术设计波音777获得成功，这是引起科技界瞩目的一项工作。
而以虚拟现实技术为基础的虚拟设计是20世纪90年代进展起来的一个新的研究领域。所谓虚拟设计确实是利用“仿真”与“虚拟现实”技术，在高性能计算机及高速网络的支持下，采纳群组协同工作，通过模型来模拟和预估产品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的问题，在计算机上实现产品制造的本质的设计过程。
与传统的CAD软件相比，虚拟设计有专门大的优势。CAD软件差不多上只起到“电子图板”的作用，在设计方面功能甚弱。而虚拟设计技术可考虑到受力、变形分析或与其它应用软件的集成，其辅助设计功能大大增强，更有利于计算机辅助设计／制造／装配的集成。
(4) 1975年，Myron Krueger提出了“人工现实(Artificial Reality)”的思想，展示了称之为Video place的“并非存在的概念化环境”。
(5) 20世纪80年代，美国宇航局(NASA)及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实技术的研究，并取得了令人瞩目的研究成果，从而引起了人们对虚拟现实技术的广泛关注。
虚拟设计是以虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术为基础，以机械产品为对象的设计手段，虚拟地制造产品，在计算机上对虚拟模型进行产品的设计、制造、测试。它是计算机图形学、人工智能、计算机网络、信息处理、机械设计与制造等技术综合进展的产物。
5.1.1虚拟现实
虚拟设计的技术基础为“虚拟现实”。“虚拟现实”一词由美国VPL公司创建人拉尼尔（Jaron Lanier）在20世纪80年代初提出，是指综合利用计算机图形系统和各种显示、操纵等接口设备，生成可提供沉醉感受和交互操作的三维环境技术。虚拟现实是—种计算机界面技术，从本质上讲，虚拟现实确实是—种先进的计算机用户接口，它通过给用户及时提供视觉、听觉、触觉等各种客观而又自然的实时感知交互手段，最大限度地点便用户操作，从而减轻用户的负担，提高整个系统的工作效率，体验比现实世界更加丰富的感受。简言之，虚拟现实确实是人与虚拟世界的交流。人的动作和情绪能够操纵虚拟世界中的物体。反之，虚拟世界中的物体也能使人产生真实的感受，包括视觉、听觉、触觉等。
(2) 1966年，美国MIT的林肯实验室正式开始了头盔式显示器的研制工作。在这第一个头盔式显示器(HMD)的样机完成不久，研制者又把能模拟力量和触觉的力反馈装置加入到那个系统中。
(3) 1968年，Ivan Sutherland使用两个能够戴在眼睛上的阴极射线管(CRT)，研制出了第一台头盔式立体显示器(HMD)，并发表了题为“A Head-Mounted 3D Display”的论文，对头盔式三维显示装置的设计要求、构造原理进行了深入的讨论，并绘出了这种装置的设计原型，成为三维立体显示技术的奠基性成果。
(6) 1985年，Scott Fisher等研制了闻名的称之为VIEW的一种“数据手套(Data Glove)”，这种柔性、轻质的手套装置能够测量手指关节的动作、手掌的弯曲以及手指间的分合，从而可编程实现各种“手语”。
(7) 1986年，第一套基于HMD数据手套的VR系统VIEW研制成功。这是世界上第一个较为完整的多用途、多感知的VR系统，它使用了头盔显示器、数据手套、语音识不与跟踪等技术，并应用于空间技术、科学数据可视化、远程操作等领域，被公认为当初VR技术的发源地。