虚拟现实技术被专家学者们公认为是21世纪最有可能促使社会发生巨大变化的几大技术之一。它已经在教育培训、工程设计、医学和娱乐等众多领域展现了非凡的魅力。论文侧重于虚拟现实技术在工程设计方面的应用，对立体显示、交互和约束等关键技术进行深入探讨，并在此基础实现了虚拟装配娱乐环境VARE，之后针对主流虚拟现实开发工具和VARE的不足之处，提出了将基于物理特性的仿真引入虚拟现实领域，以创建更符合真实世界的虚拟环境，并在这一领域做了一些有益的尝试。 论文首先回答了“虚拟现实是什么，虚拟现实能干什么”的问题，阐述了虚拟现实技术的概念和特征，并将其与计算机仿真等类似技术进行了比较分析，介绍了虚拟现实技术在教育和人机工程学等多个领域的应用。 立体显示方面主要解决构建虚拟现实系统时实现立体显示的问题。按照从理论到实践的思路，从生理机制、计算机绘制机制介绍了立体显示原理，介绍了常见的立体显示系统尤其是双输出立体显示系统，之后从视觉生理、视觉几何和心理等角度分析了显示效果的影响因素，并提出了相应的措施，最后在OpenGL、WTK和3Dmax等平台实现了立体显示。 交互与约束方面主要研究虚拟环境中的导航、对象选择／操作和系统控制等交互任务的实现，以及虚拟环境中约束的建立、识别与求解。 基于以上关键问题的研究，论文实现了虚拟装配娱乐环境VARE，同时介绍了VARE在干涉检测、系统反馈等关键技术的实现。 最后，针对主流虚拟现实开发工具和VARE的不足之处，论文提出了将基于物理特性的仿真引入虚拟现实领域，使虚拟环境中的对象能够根据自身的物理特性产生行为。本文以碰撞检测和动力学仿真为主要研究内容进行探讨，并利用WorldToolKit与动力学仿真引擎Vortex在这一研究领域做出了有益的尝试。