MEMS与IC之间最大的区别就是MEMS具有三维拓扑结构并且具有机械运动特性,因此,在MEMS的设计过程中就需要考虑所设计的器件其机械性能是否达到设计的要求。这就需要MEMS设计工具能够提供一种快速、直观、准确的MEMS器件行为级建模与仿真功能。然而随着MEMS器件结构的复杂化,对于MEMS器件机械性能的仿真越来越复杂,往往会涉及多能域的问题,而且现有的MEMS行为级仿真工具所提供的仿真结果多为数值形式,对于具有三维拓扑结构的MEMS器件来说,这样的仿真工具缺乏直观的表达,因此,对MEMS行为级可视化建模与仿真系统的研究具有十分重要的意义。 本文以MEMS的系统级仿真方法--节点分析法为基础,以虚拟现实技术为工具,提出了可视化的MEMS行为级建模与仿真系统。并结合可扩展的参数化IP库,实现设计的可重用性,最终形成了以参数化IP库为核心,节点分析法为基础,广泛应用虚拟现实技术的可视化MEMS行为级建模与仿真系统。整个系统包含了两项关键技术：可视化建模技术--虚拟组装、可视化仿真技术--虚拟运行。 基于节点分析法的虚拟组装在传统三维实体建模理论的基础上,体现了节点分析法的核心思想,即部件之间的组装表现为各个部件节点之间的连接。这就决定了虚拟组装不只是器件拓扑结构的组装,而且包含了器件中各个部件物理规律的组装,通过节点相互连接的部件之间具有连续变化的物理参数。虚拟组装以IP库中储存的部件作为组装的来源,组装后生成的器件模型可以导入到虚拟运行中进行行为级的仿真过程。 基于节点分析法的虚拟运行实现了分析与仿真过程的同步。虚拟运行的核心是器件的动态模型,包括运动学模型和动力学模型。其中,运动学模型的建模和求解借助于节点分析法的静态分析和有限元计算理论中的广义线性化特征；动力学模型的求解则应用了振动理论中模态的概念,通过各阶模态的叠加得到器件的动力学模型,在实现中则借助于节点分析法的模态分析结果。在此基础上,实现了基于节点分析法的运动学和动力学的虚拟运行。