玩具制造仿真软件：SIMULIA二次开发_（25）.仿真结果的验证与确认.docx

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仿真结果的验证与确认

1.验证与确认的基本概念

在仿真软件的开发过程中，验证与确认是确保仿真结果可靠性和准确性的关键步骤。验证（Validation）是指确认仿真模型是否能够准确地表示现实世界中的物理现象，而确认（Verification）则是指确保仿真模型的数学和算法实现是否正确。这两个步骤相辅相成，缺一不可。

1.1验证的概念

验证的目的是确保仿真模型能够准确地预测现实世界中的物理行为。这通常通过将仿真结果与实验数据进行对比来实现。验证过程可以分为以下几个步骤：

选择合适的实验数据：选择与仿真模型相关的实验数据，这些数据应该是可靠且具有代表性的。

定义验证指标：确定用于评估仿真结果与实验数据之间一致性的指标，常见的指标包括误差范围、相关系数等。

进行仿真：使用仿真软件进行仿真，获取仿真结果。

对比仿真结果与实验数据：将仿真结果与实验数据进行对比，评估模型的准确性。

1.2确认的概念

确认的目的是确保仿真模型的数学和算法实现是正确的。这通常通过以下方法来实现：

代码审查：检查代码的逻辑和语法，确保没有错误。

单元测试：对仿真模型的各个部分进行单独测试，确保每个部分的功能正确。

集成测试：将各个部分组合起来进行测试，确保整体模型的正确性。

基准测试：将仿真结果与已知的基准数据进行对比，评估模型的准确性。

2.验证与确认的方法

2.1实验数据的选择

选择合适的实验数据是验证过程中的第一步。实验数据应该具备以下特点：

可靠性：数据应该是通过准确的实验方法获得的，且具有较高的精度。

代表性：数据应该能够代表仿真模型所涉及的各种工况和条件。

可比性：数据应该能够在相同的条件下进行仿真，以便进行有效的对比。

2.1.1例子：玩具车碰撞实验数据

假设我们正在开发一个玩具车碰撞仿真的软件，实验数据可以从以下几个方面选择：

碰撞速度：选择不同速度下的碰撞数据，例如1m/s,2m/s,3m/s。

碰撞角度：选择不同角度下的碰撞数据，例如0°,30°,45°,90°。

玩具车材质：选择不同材质的玩具车数据，例如塑料、金属、木质。

#选择实验数据

collision_data={

speed:[1,2,3],

angle:[0,30,45,90],

material:[plastic,metal,wood]

}

2.2定义验证指标

定义验证指标是为了评估仿真结果与实验数据之间的一致性。常见的验证指标包括：

绝对误差：仿真结果与实验数据之间的差值。

相对误差：仿真结果与实验数据之间差值的百分比。

相关系数：评估仿真结果与实验数据之间线性关系的强度。

2.2.1例子：计算绝对误差和相对误差

假设我们有一个实验数据集和一个仿真结果集，我们可以计算绝对误差和相对误差。

#实验数据和仿真结果

experimental_data=[10,20,30,40,50]

simulation_results=[11,19,31,39,51]

#计算绝对误差

absolute_errors=[abs(exp-sim)forexp,siminzip(experimental_data,simulation_results)]

#计算相对误差

relative_errors=[abs(exp-sim)/expforexp,siminzip(experimental_data,simulation_results)]

print(绝对误差:,absolute_errors)

print(相对误差:,relative_errors)

2.3进行仿真

在进行仿真之前，需要确保仿真模型的参数设置正确。仿真过程通常包括以下几个步骤：

模型设置：定义仿真模型的几何、材料属性、边界条件等。

运行仿真：启动仿真软件，运行仿真模型。

获取结果：从仿真软件中提取仿真结果。

2.3.1例子：设置玩具车碰撞仿真模型

假设我们使用SIMULIA软件进行玩具车碰撞仿真，以下是一个简单的示例代码，展示如何设置模型。

fromabaqusimport*

fromabaqusConstantsimport*

#创建模型

model=mdb.Model(name=ToyCarCrash)

#定义几何

part=model.Part(name=Car,dimensionality=THREE_D,type=DEFORMABLE_BODY)

part.BaseSolidExtrude(sketch=Sketch(),