本文以火炮炮身沿摇架大位移后坐系统为原型,设计集中质量沿变截面悬臂梁大位移运动的时变实验系统。通过分析实验系统中的外形、尺寸、质量、速度等参数与悬臂梁的形变关系,研究集中质量沿悬臂梁运动时系统的振动及变形等规律。在对时变力学实验研究目标分析的基础上,对炮身沿摇架大位移后坐系统进行分析、抽象和简化,确定时变实验系统的基本结构；对实验效果、实验条件、类似研究的经验等多方面因素进行考察和综合,确定实验台架设计时所要服从的外形、尺寸等基本约束。根据气体的绝热方程,建立基本的气体驱动模型。改变初始气压、初始容积、驱动行程等驱动参数并分析驱动效果,为驱动器设计提供依据；建立了实验台架的三维实体模型和有限元模型,对台架的刚强度进行了校核。在实验台架设计的基础上,开发一种虚拟实验平台,可实现虚拟实验场景创建、有限元或动力学模型运算、数据处理等多种功能。对虚拟实验平台的设计思想、设计方法和设计流程进行了分析研究,并以集中质量-悬臂梁时变实验系统的场景为例,介绍虚拟实验场景的建立过程。构建了移动质量-悬臂梁时变系统的测试方案,根据测试内容和要求选择对应的测试方法并评估其有效性；通过对比实验的测试结果与建模分析的结果,分析和总结计算机建模的有效性与不足点。