随着虚拟现实技术的发展日趋成熟,国家开始大力推动虚拟仿真实验课程的建设,教育业涌现许许多多的虚拟仿真实验教学系统软件。以材料力学为例,材料力学是一个有较多实验环节的专业,许多的原理规律需要通过实验来验证,梁弯曲正应力测定实验用于验证梁弯曲正应力公式、截面平面假设理论正确性,是材料力学中较为基础和必备的一项实验。然而当下普遍的梁弯曲正应力测定虚拟仿真实验教学系统多以实验步骤的虚拟化为主,缺乏结果数据的立体可视化,忽视理论分析和实验操作的衔接融合等问题。针对目前该类虚拟仿真实验教学系统所存在的问题,本文基于三维建模、ANSYS有限元、数值分析、虚拟现实等技术,研究并开发了融合ANSYS的梁弯曲正应力测定虚拟仿真实验教学系统,将其用于材料力学等相关专业的教学环节中。通过开发有限元理论分析场景,将结构梁的有限元计算结果与虚拟三维对象融合,实现虚拟物体参数变化的立体可视化以及理论与实验的相互验证。基于仿真实验操作的准确性和流畅性,本系统以PC电脑端作为使用载体。按照梁弯曲正应力测定实验的实验目的和教学目标进行系统内容的设计,根据总体设计方案,本课题主要研究以下几项工作:第一,研究与材料力学相关的虚拟仿真系统的实现案例,设计本系统的实现方案和内容、结构。第二,研究梁弯曲正应力测定实验的操作方法,并测定实验值;对结构梁进行有限元分析,并利用Matlab对结构梁力学计算结果的理论、实验值进行曲线拟合。第三,对实验设备、实验对象、实验环境等进行虚拟三维建模,制作虚拟仿真动画,设置模型的材质属性等。第四,开发虚拟仿真系统。将模型、平面、多媒体等资源导入Unity 3D平台,转换有限元计算结果数据,设计虚拟对象的人机交互,开发完整的虚拟仿真环境,并发布软件。通过测试运行,本系统能较好的将理论分析与实验操作衔接起来,立体可视化的有限元结果数据可直观的展示结构梁的变形结果,再通过和实验操作环节的实测值进行比较论证,加深学生对正应力分布规律的理解,一定程度上提高了学生的学习效率。