运动仿真与数值模拟是计算机仿真和计算机辅助工程中的关键技术。它们是产品设计开发阶段检查设计是否合理，帮助设计者修改产品设计或工艺参数的方法；对于缩短产品设计周期，降低产品设计制造成本，增强企业的竞争力具有重要意义。 论文研究了目前国内外运动仿真与数值模拟环境的现状，分析了目前所存在的不足，并在此基础上提出了基于STEP数据模型的三维运动仿真和数值模拟环境的研究与开发。 论文系统分析了STEP标准，研究基于AP203协议的STEP中性交换文件的信息组织方式及几何实体描述方法，建立STEP实体的EXPRESS描述到C++类的映射，实现STEP文件几何信息提取。对提取信息进行面向OpenGL的三维模型重建，三维模型重建问题中主要研究STEP中性文件中扩展的B_rep法表示的几何模型面向OpenGL函数的重建方法，提出了工程中常用的几种曲面的三角剖分算法，详细设计圆柱面三角剖分算法的流程和实现方法，并将剖分后模型用OpenGL函数在三维环境下显示。实现三维环境下几何模型的运动功能，改进了面向三角面片模型的基于离散时间段的分层快速碰撞检测算法，并给出算法的实现流程和具体实现方法。利用面向对象的思想分析有限元法数值模拟工具所需要的类及各类的功能，建立各类之间的关系，研究各类所需的具体属性和方法，并研究有限元分析计算中的关键算法及程序实现，用面向对象的语言开发了有限元法数值模拟模块。 综合以上研究内容，采用面向对象的C++语言和OpenGL图形库，以VC++6.0作为开发环境，开发了基于STEP数据模型的三维运动仿真和数值模拟环境。本三维环境利用各种CAD系统支持的STEP中性交换文件作为数据模型，对于解决运动仿真中建模困难与程序通用性不强的问题具有重要的意义；在运动仿真研究与开发的基础上，运用运动仿真中的几何模型，进一步研究面向对象的有限元数值模拟程序的开发，并将运动仿真与数值模拟模块有机结合；同时为研究机械加工机