虚拟试验平台V-LAB

Sim V&Ver® V-LAB

虚拟试验平台

Virtual test platform

产品定义

▪ 虚拟试验软件VTLAB -是新一代的集虚拟试验设计、试验分析、试验数据管理和试验流程管理于一体的软件平台系统。用户可以在统一的VTLab平台环境中，实现虚拟试验过程的流程化和标准化，管理虚拟试验数据、流程、软件资源和任务调度工具，并与产品数据管理、实物试验管理等外部系统集成，实现互联互通，形成一体化试验环境。

▪ VTLab 可以实现虚拟试验分析、人员/数据/流程管理、软件集成等功能，更重要的是可以实现物理试验与虚拟试验的相关性分析评估，虚拟试验与物理试验相结合，提高了虚拟技术的效率和可信性，具有很强的实际意义。

上图：试验种类

▪ 系统意义：1）虚拟试验平台（VTLab）是集产品设计方法、力学、控制计算分析、行业经验知识、试验项目管理和数据库网络系统于一体的交互式操作的辅助试验分析平台；2）VTLab的技术核心包括多年的虚拟试验系统设计知识经验和图形渲染、试验数据管理和网络数据传输等技术，为用户相关部门准确、安全的进行虚实试验提供了有力的保障。

功能介绍

▪ VTLAB虚拟试验软件，将试验数据与试验信息充分管理整合，及时推送给设计人员，用于虚实比对、测点设计、模型多角度验证评估，合理利用试验知识达到优化设计的目标。

▪ VTLAB虚拟试验软件，可以在实物试验前快速搭建试验场景，虚拟试验过程，以虚拟试验结果判定实物试验的趋势和风险。设计人员的辅助验证工具，试验人员的快速预试验工具。

▪ 试验设备建模：试验设备实物系统中的各主要部件都在计算机中建立模型，最终形成一个机械、电子、力学和控制等多系统、多信号协同仿真的虚拟试验系统。利用该系统结合不同的试件分析模型，可以进行响应的虚拟振动试验，虚拟试验的结果可为试验设计提供参考。

▪ 试验工具建模：各类试验工具/连接件是试验中一个很重要的环节，试验的成功与否，试验结果的可信程度，与试验工具的计、制作及安装使用水平直接相关。试验设备提供给试验工具的接口是设计试验工具的依据，其配合方式是由试验设备决定。

▪ 试验产品建模：产品试件模型以虚拟试验的零部件（子装配）的有限元模型为基础，通过定义零部件的装配、连接关系、约束、载荷等，组建成虚拟试验试件模型，用以进行虚拟振动试验测试。

▪ 虚拟试验装配：试验设备、试验工具、测试产品试件通过指定的连接方法，快速连接，构成一个装配体，形成一体化虚拟试验模型，用于实际各类试验模拟。

▪ 传感器测点布置：试验点设置模块供用户交互设计载荷加载点、加速度控制点、响应点、测点、约束点等。点位置信息可以从数据库中调用，也可以在模型上选择。

▪ 传感器通道管理：系统通过试验通道管理，将虚实试验测试信息统一进行管理，试验数据通道的调整；实现不同通道数据块的对调；试验数据的批处理功能；可以选中多个通道后，进行批处理；虚实通道信息匹配。

▪ 虚拟试验条件设置：系统能够对试验条件进行设置。支持各类常用的虚拟试验载荷等条件设置，并具备各类试验条件模板。模板可以根据具体用户需要进行修改。修改后的试验条件模板放入模板数据库。该模块用来设置虚拟振动试验的控制参数和试验条件。

技术特点

▪ 模板化流程：VTLab虚拟试验软件具备虚拟试验流程管理功能，对虚拟试验的操作流程步骤提供指示和指导。系统根据实际试验的相关流程和规则建立仿真试验流程，完成整个虚拟试验，并得到合理而正确的试验结果。

▪ 典型的虚拟试验流程包括：从本地或数据库中选择试验设备模型，试件模型导入，模型综合得到的设备+试件模型，设置载荷加载点+测量点，试验条件(约束)设置，虚拟试验计算，虚拟试验云图动画，虚拟试验数据分析，虚拟/物理试验结果对比分析评价，形成虚拟试验报告。

▪ 可视化图形界面：可以显示虚拟试验结果的云图、数据、曲线和动画等。包括支持点、线、面的显示；支持符号，文字的三维场景显示。

▪ 空间插值功能：①对试验结果在动画模型上插值； ②编写稳定高效的插值算法； ③空间插值得到振动模型所有节点位移信息；④根据位移信息按照频点进行扫频动画。

▪ 高级虚实比对功能：通过读取实物试验的结果信息，与虚拟试验的结果信息进行测点匹配，按照规则进行模态正交性矩阵计算和正交性准则判断，以确认虚实试验的差异性，优化试验。

▪ 支持实物试验数据处理：系统集成UNV格式实物试验数据文件，通过读取UNV格式文件，得到试验相关结果信息和曲线信息。通过实物试验数据的采集、存储、修改等工作。

▪ 构建试验数据中心：目前部门内部有许多试验工具软件，需要将各个试验的数据统一输入试验数据管理平台中调用。 ①试验数据显示：用于处理各类试验结果数据的显示； ②试验计算后处理：将试验数据进行统计分析，提取有效统计信息进行分析比对； ③试验计算数据接口：与各个工具和系统的数据接口； ④试验数据管理：试验数据涉及到多各专业的数据协同，需要进行统一的管理。给各个专业的试验数据有统一的出口，并且有据可查，快速进行数据追溯。

▪ 多种求解器接口支持。

V-LAB应用方向

▪ 结构静力试验：静强度虚拟试验系统，通过虚拟试验的方法研究结构在静载荷作用下的静强度特性，检验结构承受极限外载荷的能力，测试工程结构在静载荷作用下的强度、刚度和稳定性等静强度特性。

▪ 结构振动试验：结构动力虚拟试验系统，是通过虚拟试验的方法研究结构在动载荷作用下的动强度特性，评定产品在预期的使用环境中抗振能力而对受振动的模型所进行的试验。振动试验包括响应测量、动态特性参量测定、载荷识别以及振动环境试验等内容。

▪ 结构热试验：虚拟热试验系统，通过虚拟试验的方法研究结构在热环境中的温湿度特性，评定产品在预期的使用环境中的可靠性。试验包括高低温试验,湿热试验,温循,温度老化试验等内容。

▪ 虚拟机构试验：机构功能性验证试验提供一个对机械系统真实运动和载荷进行仿真的虚拟验证试验环境。它能使工程师在进行昂贵的实物样机试验前快速地分析和优化机械设计的真实性能，并能保证机构具有预期功能。

▪ 虚拟噪声试验：虚拟噪声试验系统，用于校核设备在强噪声场中的工作性能和耐强噪声的能力，测定设备对强噪声的响应。在一个闭合空间内建立自由声场，在这个空间内，传播声波的介质均匀地向各个方向无限延伸，使声源辐射的声能“自由”地传播，即无障碍物的反射，也无环境噪声的干扰。

▪ 虚拟风洞试验：虚拟风洞试验系统，通过虚拟试验的方法研究产品在气流环境中的气动力和气动热特性，评定产品在预期的使用状态下的技术指标参数测定。通过高度自动化和流程化的仿真过程及高质量的CFD技术,能更精确、更快速地预测产品的空气动力学性能，包括气动升力、阻力、压力分布、流场（流动分离）、气动声等其它因素，从而设计出更安全、性能更好的产品。

▪ 虚拟烧蚀试验：速度极高的运动物体在炽热气体作用下，因气动加热，表面温度急剧上升，表面材料也会产生一系列复杂的物理化学变化，如材料的熔化、蒸发、升华，材料与周围空气之间的化学反应，材料各成分之间的化学反应，材料的流失和剥蚀等，统称为烧蚀。烧蚀以损耗一定质量的材料来耗散外界的气动热，从而能减少外界对物体体内的传热，使物体内部保持所要求的温度。所以，烧蚀可作为热防护的一种手段。