Vortex工程机械行业应用解决方案.docx

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1、Vortex工程机械行业应用解决方案Vortex是一款综合的计算机仿真分析和可视化平台，充分考虑了CAE和VR两个领域的优势和应用特点，并将二者进行集成融合，使得Vortex同时具备机械系统动力学、碰撞检测以及视景仿真分析的能力。基于该特征，Vortex可以构建任意复杂工程机械系统及其周围逼真的环境模型。从另一个角度来讲，Vortex是业界最为领先和专业的物理引擎开发商，基于十多年的工程仿真和实践经验，cm-labs公司积累了大量的工程试验数据，使得其有能力不断完善自身的数学模型和仿真框架，来满足工程仿

2、真的需求。Vortex可以被应用于各种工程设备的设计分析和性能研究；可以用来进行全工况的操作培训；还可集成第三方仿真工具Matlab/Simulink等，用于新型智能工程设备的性能分析和样机研发。1、Vortex仿真模型的构成通常来讲，Vortex的仿真模型，主要由以下三部分组成：描述机械系统物理行为和拓扑连接关系的数学物理模型、用于部件显示的图形模型以及用于描述外部环境的场景模型。图1Vortex模型的组成部分三个部分被集成到一起，物理模型负责底层的数值求解和计算，同时，每一个运动节点的物理模型和图形

3、节点绑定，在每一个仿真循环体内，物理计算的结果数据都要传递给所有的图形节点，用于其位置和方位的更新，最后，考虑仿真对象和外部环境的力学交互，包括一般几何体和复杂几何体的接触碰撞、起伏地形的实时响应以及软土路面的力学交互等，加之图形引擎对环境、气候、天气等因素的模拟，从而为用户呈现全方位、立体化的仿真沉浸体验。2、Vortex在建筑机械领域的应用特点图2Vortex在建筑机械上的应用Vortex具备传统动力学仿真所有的功能，包含丰富的力学约束库，为刚体部件设置物理参数，同时包含多种摩擦类型等，除此之外，V

4、ortex还具备很多其他的特色功能：Ø专业的参数化车辆底盘仿真功能，可以搭载任意轮式车或者履带车底盘Ø真实的模拟液压缸的各种特性和操控Ø真实模拟各种典型工况：和周围环境的碰撞（树木、建筑、电线）；可能翻车的操控方式；多个伸缩臂的联动等Ø专业的EarthWork模块，可以模拟各种土方施工效果Ø基于Vortex的柔性体仿真工，呈现逼真的“晃动”效果，并且根据高度和速度的不同，伸缩臂的“晃动”情况也不同Ø具有风载的力学交互效果Ø视景环境可以动态的改变：实时增加和删除场景元素（树木、建筑、电线杆、交通灯等）1、

5、Vortex在港口机械领域的应用特点图3Vortex在港口机械上的应用可以模拟各种装载吊装对象，包含集装箱、散装材料和普通货物，甚至是风力涡轮机组件、水泥管、挖掘机、板条箱包装的大物件及覆盖防水布的形状不规则的物件和对象。仿真模型可以实时显示负载指标、空中吊运车的位置，具备集装箱管理系统仿真功能。仿真模型可以响应各种操作，包括设备运动、振动、冲击、加速、紧急停止的位置速度反应等。Vortex仿真模型可以模拟所有操纵杆的控制，包含操纵杆的操作模式，旋转式锁紧装置操作（锁定/解锁）等。同时，为了加强仿真的真

6、实性，Vortex模拟器包含了视听效果，例如港口交通、港口和平台照明（包含环境光和自然光）、起重机及船的声音、无线电通讯。1、Vortex在海洋工程机械的应用特点图4Vortex在海洋工程机械上的应用应用Vortex的实时交互动力学仿真功能和先进的可视化技术，可以帮助海洋能源产业单位进行各种设备的设计、测试、配置和培训，包含甲板、水上、水下操作。Vortex被看做是行业内的标准，已经应用在许多大型海洋工程和培训应用中。海洋工程机械的应用，除了需要Vortex具备通用工程机械仿真的能力，还需要具备模拟海洋

7、工况的能力，为此，Vortex特地开发了海洋模块，Vortex海洋模块可提供浮力、阻力、附加质量流体动力学仿真。Vortex海洋模块包含Sundog的Triton，可形成出色的流体渲染效果。Ø流体交互支持浮力、阻力、升力和附加质量Ø充分应用JONSWAP海浪谱和Pierson-Moskowitz海浪谱模型Ø应用蒲福风级(Beaufort)或者道格拉斯(Douglas)等级数目快速定义海况Ø通过添加风，定义风速和风向，产生海浪及其运动，定义海况Ø向仿真中添加船舶开尔文尾迹效应(Kelvinwakeeffe

8、cts)Ø逼真的3D水和海洋渲染，包括水下效果ØSilverLining环境属性可自动连接海洋属性，无缝集成海上和海下视觉效果2、Vortex和其他第三方工具的集成随着信息化技术的发展，工程机械系统变得越来越复杂，越来越智能。这就要求工程人员在进行计算机仿真分析的时候，不能只再简单考虑系统的动力学性能，还要综合考虑液压、控制等多方面的因素，为此，Vortex特意提供了和其他第三方软件工具的接口。（一）和MATLAB/Simulink的联合仿