1.系统概述
基础力学三维虚拟仿真实验室系统以真实力学实验室的空间布局、仪器设备为蓝本，利用三维建模工具构建实验室三维虚拟模型，并以此模型为基础，通过添加灵活的交互操作构建一个集硬件、软件和管理为一体的虚拟实验室。在虚拟实验室中，教学老师可完成实验内容设置与管理，实验过程控制，结果判定等任务；而实验者（学生）可以像在真实的环境中一样完成预定的实验项目。由于在计算机虚拟环境中进行，所以实验操作不受场地、人员数量的限制，可大大提高训练效率、缩减训练时间，此外，由于针对的虚拟仪器，所以不必担心由于误操作给操作者和设备所带来的各种危险。
另一方面，通过将虚拟现实与现代网络技术相结合，构建基于Web的网络虚拟实验室，可为广大师生提供一个基于网络的、可远程控制与交互的实验教学、技术交流、共同研究、协同工作的平台。
2.功能范围
系统可以分基础力学实验虚拟仿真教学系统和后台实验管理系统两大部分，如图2-1所示。其中：
（1）实验虚拟仿真教学可分为：大型实验机（含电子万能实验机、扭转实验机、疲劳实验机三部分）、电测综合实验台、光测力学实台、运动学分析、力学建模、动力学、流体力学等。
（2）实验教学管理系统可分为：学生管理、教师管理、系统管理员管理等三部分。
3.虚拟仿真实验系统设计
虚拟仿真实验系统可完成指定实验过程中设备结构展示与仿真、实验操作仿真、数据显示以及实验效果模拟与展示等内容。系统的开发与建设包括三维建模、场景搭建、通用交互功能开发、实验室专有操作交互功能开发以及系统性能优化等部分。
（1）虚拟实验室漫游与环境浏览
利用人机交互漫游技术，系统为操作者提供在虚拟实验室中进行步行、飞行等漫游功能。操作者可以以第一人称视角在场景中漫游。通过鼠标和键盘方向键的简单操作，即可实现转身、前进、上下楼、进出门等动作。从总体上讲，系统的漫游模式可以分为"自动漫游"和"自主漫游"两大类。
（2）观察视角控制，观察视角控制主要用于辅助操作者从多个方向对设备、仪器进行观察，从而便于更好的进行实验操作，它包括视角控制和导航定位两种方式。其中，视角控制包括"固定视角"和"自由视角"；导航与定位，可以帮助操作者简单、快速的在三维虚拟实验室中进行快速定位、浏览和查看。
（3）实验设备信息查看，帮助操作者能够更好的掌握实验及实验设备的属性和特征信息，系统以信息面板的形式实现对某一设备或设施单体模型属性的描述，包括设备编号、设备名称、用途、设备尺寸、设备说明、设备数量、所属实验室等。
（4）实验操作模拟，系统利用程序控制三维虚拟模型的形式，模拟设备的机械操作与运动形式；利用三维虚拟样件模型拓扑结构的变化方式，模拟样件受力后状态变化的过程及破坏样式；利用UI界面的形式，模拟系统的软件操作、曲线和数据显示
4.实验管理系统设计
实验教学管理系统指在后台运行的，为实验教学提供支持的各类操作与数据管理系统，它包括登陆于用户权限管理、学生实验管理、教师实验管理以及管理员（教务）管理等。
（1）登陆与权限管理
登录与权限管理允许每个用户（学生、教师和管理员）使用统一的方式登陆虚拟仿真实验室系统，系统后台服务分别完成正确性验证、角色判断、特定界面信息加载等一系列动作。
（2）学生实验管理
学生实验管理主要针对虚拟实验中学生的相关操作而提供的管理功能，总体上讲包括实验操作过程记录，对错判断，过程操作练习评价，实验报告提交等。
（3）教师实验管理
教师实验管理主要针对虚拟实验中教师相关操作而提供的管理功能，包括实验报告批改，成绩评定，与学生交互等。
（4）管理员教务管理
管理员系统管理主要针对学校的教务管理人员，重点实现实验教学的用户管理、实验课程管理，并辅助实验教师完成部分教学资源管理、学习与考核管理、成绩管理及其他数据和数据库操作等功能。
