本文依托铁道部科技研究开发计划重点课题——“铁路救援起重机仿真培训系统研究”,对机构运动、吊索运动、机构-吊索-负载运动、碰撞接触、静止接触和摩擦等铁路救援起重机的一些常见物理行为进行可视化模拟的关键理论和技术进行了研究。首先,本文深入研究了基于约束方法的实时刚体模拟和基于有限元模型方法的实时软体模拟的关键理论和技术,完成了实时刚体和软体模拟的相关理论公式的推导,以及系统方程的构建和求解过程的推导,重点阐述了模拟实现中的一些关键技术和方法。其次,本文重点研究了柔性吊索运动的模拟技术和方法,基于实时刚体和软体模拟理论和技术的研究工作成功开发了一个基于有限元模型方法的实时软体模拟算法库,设计并实现了一种基于混合物理模型的吊索物理模型构建方法,实现了具有真实物理材质特性的柔性吊索运动的可视化模拟。最后,本文完成了铁路救援起重机常见物理行为可视化模拟在铁路救援起重机驾驶模拟器视景仿真系统中的应用和实现。模拟结果表明本文中实现的铁路救援起重机常见物理行为的可视化模拟满足自然物理定律,并且能够和系统进行实时交互,极大的提高了铁路救援起重机驾驶模拟器视景仿真系统的交互性和沉浸感。本文的研究工作成功克服了使用游戏引擎作为铁路救援起重机驾驶模拟器视景仿真系统开发平台时的不足和缺陷,同时充分利用了游戏引擎的优势,对本文课题及其他相关视景仿真系统的开发和实现具有重要的实际意义和指导意义。