1.背景介绍
利用虚拟现实（virtual reality，VR）对CAD模型及其行为进行评价和仿真的好处，以及其在工程领域的应用早已得到了充分的认识。在过去的几年中，VR已从一种新颖的可视化工具转变为一种改进和加快工程任务解决方案的重要手段。尽管VR在工程任务中的应用效果正在迅速改善，但它提供的可能性远未令人满意地实现，这为大量研究提供了空间。
最常与VR相关的术语仍然是可视化，仅表示视觉的呈现。在使用其它人类感官进行数据表示的领域中，科学研究还很少，比如分析结构刚强度的有限元模拟、分析噪声行为的声学模拟等。基于已有的研究经验，在本文中介绍一种用于对来自不同工程分析软件（专注于有限元分析FEA）的结果进行后处理的方法，并在VR环境中进行呈现。
2.FEA结果VR可视化
通常执行有限元分析（FEA）以模拟某些零件或流体在特定条件下的行为。分析通常包括作为必要步骤的CAD模型导入和网格化，然后执行必要的仿真计算。从FEA求解器获得的结果适用于网格化后的新几何形状。当要在VR中呈现结果时，这会使CAD模型的几何图形无法使用。这意味着必须将用于分析的网格模型与计算结果一起导出，以便可以在VR环境中与之交互且以适当地方式呈现它们。
图1 解决方案结构图
将所有将要探索和评估的分析结果导入VR系统中，即可进行模型的展示。用户可以立体式的观察模型或场景，并根据选择的演示效果的类型接收有关分析结果的信息。作为测试案例，对锅炉进行了温度和位移的FEA分析。在VR中为温度分布结果设置了视觉效果，为位移分布结果设置了音频效果。经过这样处理，研究人员可以根据模型的颜色直接观察模型的温度分布，还可通过指向或单击对象的某些区域来接收有关特定位置位移的音频反馈。
图2 锅炉温度分布云图立体显示
图3 位移分布云图立体显示
4.结论
多领域CAE数据VR可视化解决方案允许在虚拟现实环境中呈现工程分析结果。从求解器应用程序导出有限元模型的几何形状和结果，并将其转换为VR应用程序能够解析的形式。结果不仅可以通过视觉呈现，还可以通过刺激评估结果的人的其它感官来呈现。此方法极大地改善了用户对结果的认知和理解，尤其是在同时评估多个分析工况的情况下。通过将其分布在不同的感知通道之间，可以将更多的信息传递给用户。通过刺激不同的感官来传输信息，增强了用户与系统的互动并增加了沉浸感，从而可以更快、更好以及更直观地评估有限元结果。
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