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第一篇 虚拟仿真系统原理3

第一章 仿真概述3

1.1系统、模型与仿真3

1.1.1系统3

1.1.2模型4

1.1.3仿真5

1.2系统仿真的发展历史与应用6

1.3系统仿真的分类8

1.4仿真过程与建模方法9

1.4.1仿真过程10

1.4.2建模方法10

第二章 可视化仿真15

2.1可视化技术15

2.2仿真可视化16

2.3可视化参考模型17

2.3.1基于可视分析的研究模型17

2.3.2可视化过程模型18

2.3.3基于可视可听的扩展模型20

2.4可视化仿真支撑环境20

2.4.1硬件基础20

2.4.2软件平台22

2.5可视化仿真关键技术22

2.5.1可视化工具研究23

2.5.2可视化过程研究24

2.5.3可视化应用研究25

第三章 动画仿真28

3.1动画技术28

3.2动画仿真29

3.3动画生成技术30

3.3.1关键帧动画30

3.3.2变形物体动画31

3.3.3过程动画32

3.3.4关节动画与人体动画33

3.3.5基于物理特征的动画34

3.4基于Maya的建模及动画技术35

3.4.1Maya的建模部分36

3.4.2Maya的动画技术45

3.4.3Maya的渲染技术47

第四章 视景仿真49

4.1视景生成原理49

4.1.1三维图形49

4.1.2图形变换技术50

4.1.3视景三维建模技术51

4.2真实感图形显示技术55

4.2.1可见性判定和消隐技术55

4.2.2颜色模型56

4.2.3光照模型56

4.2.4纹理映射技术59

4.3实时视景绘制技术60

4.3.1层次细节显示60

4.3.2实时消隐61

4.3.3实例技术62

4.3.4基于图像的绘制63

4.3.5单元分割64

4.4三维图形应用程序接口64

4.4.1OpenGL64

4.4.2Open Inventor71

4.4.3DirectX77

4.4.4VRML81

第五章 虚拟现实86

5.1虚拟现实概述86

5.1.1虚拟现实的概念86

5.1.2虚拟现实的特点87

5.1.3虚拟现实系统的分类88

5.1.4虚拟现实的研究内容90

5.1.5虚拟现实的发展历史与进展91

5.2虚拟现实接口设备93

5.2.1虚拟现实的人机交互93

5.2.2视觉显示设备94

5.2.3听觉显示设备96

5.2.4位姿传感器设备96

5.2.5力觉和触觉显示设备99

5.3虚拟现实系统组成101

5.3.1虚拟现实系统结构101

5.3.2虚拟现实系统的硬件组成102

5.3.3虚拟现实系统的软件结构104

5.4增强现实118

5.4.1增强现实概述118

5.4.2增强现实的研究内容119

第六章 并行与分布式虚拟仿真123

6.1并行虚拟仿真123

6.1.1并行仿真概述123

6.1.2并行虚拟仿真操作环境124

6.1.3虚拟仿真中的并行算法127

6.2分布式虚拟环境128

6.2.1分布式虚拟环境概述128

6.2.2分布式虚拟环境体系结构129

6.2.3分布式虚拟环境通用模型132

6.2.4分布式虚拟环境中的关键技术132

6.3分布式交互仿真145

6.3.1DIS145

6.3.2HLA146

第二篇 虚拟仿真应用技术157

第七章 虚拟仿真应用平台157

7.1虚拟仿真应用平台的软硬件配置157

7.1.1平台硬件组成157

7.1.2平台软件组成158

7.2虚拟仿真应用平台的系统结构159

7.3虚拟仿真应用平台的数据模型159

7.4虚拟仿真应用平台中的多模式交互技术162

7.4.1产品装配虚拟仿真脚本语言162

7.4.2三维鼠标交互165

7.5虚拟仿真应用平台中的碰撞检测166

7.5.1碰撞检测的模型表达166

7.5.2碰撞检测的查询类型167

7.5.3根据虚拟仿真环境的特征进行碰撞检测167

第八章 复杂产品并行装配仿真168

8.1装配仿真概述168

8.2装配序列规划算法分类168

8.3并行序列规划171

8.3.1基于有向约束图的装配序列并行算法172

8.3.2基于二进制编码的装配序列并行优化算法174

8.4并行装配仿真实例与结果分析178

第九章 虚拟机床装配仿真183

9.1虚拟机床装配仿真系统结构183

9.1.1虚拟机床的装配仿真环境183

9.1.2虚拟机床的装配系统体系结构183

9.2虚拟机床的装配仿真场景绘制184

9.2.1虚拟机床装配仿真场景图的结构184

9.2.2虚拟机床装配仿真场景的接口开发185

9.2.3虚拟机床装配仿真场景的优化187

9.3机床几何建模188

9.3.1基于特征造型CAD系统建模189

9.3.2几何模型转换模块191

9.4基于虚拟机床装配仿真中的碰撞检测方法193

9.5基于V语言的虚拟机床装配仿真195

第十章 MOCVD热流场仿真201

10.1MOCVD概况201

10.2MOCVD设备的组成202

10.3MOCVD的外延薄膜生长动力学204

10.3.1MOCVD沉积的基本过程204

10.3.2气体的运输过程205

10.3.3影响薄膜生长速度的因素206

10.4MOCVD反应室内气体热流场的数值模拟207

10.4.1数学模型的建立207

10.4.2网格划分208

10.4.3边界条件的确定209

10.4.4数值计算方法与流程209

10.5MOCVD反应室内气体热流场的可视化仿真210

10.5.1MOCVD反应室内气体温度场的可视化仿真214

10.5.2MOCVD反应室内气体速度场的可视化仿真216

10.5.3仿真结果分析219

第十一章 GaInP薄膜生长仿真228

11.1薄膜的生长过程228

11.1.1原子扩散过程229

11.1.2临界岛尺寸229

11.1.3岛的大小分布230

11.1.4薄膜生长影响因素230

11.2薄膜生长的理论与方法230

11.3动力学蒙特卡罗仿真建模234

11.4GaInP薄膜生长的动力学蒙特卡罗仿真236

11.4.1KMC晶格空间236

11.4.2KMC事件236

11.4.3两原子间的作用势238

11.4.4GaInP薄膜生长的KMC仿真流程239

11.5GaInP薄膜生长的动力学蒙特卡罗并行仿真239

11.5.1数据分布方式239

11.5.2通信优化策略240

11.5.3KMC生长GaInP薄膜并行仿真算法240

11.5.4并行仿真性能240

11.6GaInP薄膜生长可视化仿真242

11.6.1二维GaInP薄膜生长的可视化仿真242

11.6.2三维GaInP薄膜生长的可视化仿真245

11.6.3仿真结果分析249

参考文献252