APPLICATION OF DIGITAL IMAGE CORRELATION TECHNIQUE IN THE TEACHING OF MECHANICS IN MATERIALS LABORATORY 1)

为丰富实验教学手段和提高教学质量,我们引入了基于数字图像相关的平面应变测试技术并应用于材料力学实验教学。籍由此技术,学生获得了低碳钢和铝镁合金材料在单轴拉伸下的力学性能参数和全场应变等丰富的可视化信息,加深了学生对应变等理论知识的理解,显著调动了学习积极性,培养了他们的科学思维能力。     

数字图像相关法观测剪切应变场教学实验

基于上海大学自行研制的数字图像处理系统,开发了观测板状试样剪切应变场的实验教学项目,可测得应变的全场分布情况,并将数字图像相关法的实验结果与引伸计法进行了比较。该教学实验有助于加深学生对剪切应变概念的理解,培养科研兴趣,有利于提高学生的综合素质。     

MEASUREMENT IN TENSILE TEST OF TRUE STRESS-STRAIN CURVES FOR LOW-CARBON STEEL1)

针对低碳钢拉伸的真应力-应变曲线测量问题,开发了基于单相机三维数字图像相关的实验教学系统。该系统可测量低碳钢拉伸过程中的表面三维形貌和表面应变,并由此获得低碳钢拉伸的真应力-应变曲线。该实验有助于学生深入理解塑性金属材料的力学性能,培养其科研兴趣。     

低碳钢拉伸的真应力–应变曲线测量

针对低碳钢拉伸的真应力–应变曲线测量问题,开发了基于单相机三维数字图像相关的实验教学系统。该系统可测量低碳钢拉伸过程中的表面三维形貌和表面应变,并由此获得低碳钢拉伸的真应力–应变曲线。该实验有助于学生深入理解塑性金属材料的力学性能,培养其科研兴趣。     

新工科背景下基础力学实验教学模式改革实践与探索

针对“约定真值”的传统实验教学模式存在的判据模糊、内容固化和数据处理简单等不足,本文开展了“新工科”基础力学实验教学模式改革探索工作。通过调整教学观念、丰富实验内容和系统数据处理等方法,明确了基础力学实验判据,构建了以学生自主实践为中心,旨在培养实践创新能力、人文素养和家国情怀的力学实验教学新模式。     

基于数字图像相关方法的材料力学实验教学探索

实验教学是培养学生实践和创新能力的重要手段,如何在有限的实验学时条件下,开展丰富高效的力学实验、关联更多的理论知识点是材料力学教学改革亟需解决的问题。本文引入数字图像相关（digital image correlation, DIC）方法,以带孔低碳钢拉伸和高温镍基合金热变形测量等试验为例,对材料力学实验教学进行改革探索。实践表明,基于DIC方法的实验教学可充分发挥出DIC全场变形可视化、测量过程简单、快速精确等优势,显著调动了学生的学习兴趣,加深了学生对多个关联知识点的理解,同时启迪了学生的科学创新意识。     

低碳钢滑移带的实验观测

针对一些文献对低碳钢滑移带描述的不准确性以及实验教学的需要,提出一种观测低碳钢滑移带的实验方法.该方法采用数字图像相关技术提取低碳钢试件在单向拉伸过程中的表面位移场和应变场,直观的显示出滑移带产生和传播的过程.实验教学表明,该实验不但能有效地揭示低碳钢滑移带的特性,而且还能激发学生的科研兴趣,教学效果良好,值得推广.     

数值实验在流体力学实验教学中的应用探讨

为强化学生对流体力学课程理论知识及实验教学环节的掌握,本文针对传统实验教学过程中受限于硬件设施、模型等问题,将数值模拟技术与流体力学实验教学相结合。以伯努利实验为例,应用数值模拟软件进行物理建模、网格划分、变参数数值模拟等实验内容,通过压力云图、流线等模拟结果对能量转换特性进行了分析,增强了学生对流体力学理论知识及相关参数的物理意义、变化特征等的理解,使学生在实验中产生强烈的"参与感",有效地提高了教学水平和教学质量。     

土力学原理可视化演示模型实验系统的研究

为推进以教师为主导、学生为主体的创新型土力学实验教学改革,基于与工程实际密切相关的一系列土力学原理,自主研发了可视化演示模型实验系统.该系统体现了土压力破坏、振动液化、毛细作用、渗透破坏及电渗固结的产生机理,不仅可直观反映裂缝、沉陷、盐结晶等可视化的实验现象,还能利用设备的特殊构造与功能强化对机理影响因素效果的反映.该实验系统丰富了土力学实验教学内容,其研制和实验操作的过程也能培养学生的创新思维及实践能力,是对创新型实验教学模式的有益探索.     

基于新型光弹性实验技术的力学实验教学方法探索

为了解决传统光弹性实验教学中数据处理过于复杂、时间过长的问题,将新型光弹性实验技术探索性地运用于力学实验教学。本文在简要介绍该技术基本方法的基础上,以教学实例的形式着重阐述了其在实验教学中的运用。该技术在实验教学中的运用不仅使光弹性实验教学测量由定性判断过渡到定量测量,而且能够拓展学生的视野、培养学生的创新思维能力。     

DISCUSSION ON THE APPLICATION OF NUMERICAL EXPERIMENT IN EXPERIMENTAL TEACHING OF FLUID MECHANICS

为强化学生对流体力学课程理论知识及实验教学环节的掌握,本文针对传统实验教学过程中受限于硬件设施、模型等问题,将数值模拟技术与流体力学实验教学相结合。以伯努利实验为例,应用数值模拟软件进行物理建模、网格划分、变参数数值模拟等实验内容,通过压力云图、流线等模拟结果对能量转换特性进行了分析,增强了学生对流体力学理论知识及相关参数的物理意义、变化特征等的理解,使学生在实验中产生强烈的“参与感”,有效地提高了教学水平和教学质量。     

材料断裂力学性能的多场耦合测试与实验教学探讨

金属材料的断裂测试实验是全面了解材料力学性能的重要一环，目前实验教学中广泛采用的方法是通过测定断裂后试样断口的特征裂纹长度来获得断裂韧度，但缺乏对裂纹演化全过程的直接观测，限制了学生对断裂指标判据、破坏形式和断裂机理的深入理解。为了使学生更加直观、全面地掌握断裂力学实验、理解断裂力学行为，本文提出一种多场耦合同步测试材料断裂行为的教学模式：通过高频高精度红外与高速显微数字图像相关技术，对裂尖温度场与应变场进行实时检测，从而实现对裂纹长度的同步测定、裂尖塑性区的可视化表征以及断裂特征的捕捉和分析；结合经典断裂力学理论，对不同条件的断裂韧度教学实验进行了探索和改进。初步教学实践表明，该课程丰富的实验内容和新颖的观测现象可以加深学生对断裂力学理论的理解，从而拓展学生解决实际科学问题的思路。     

细长压杆屈曲实验平台设计及其在实验教学中的应用

实验教学是培养工科大学生实践和创新能力的重要手段,如何在有限的实验条件下开展丰富的教学实验、关联更多的理论知识点是力学实验亟需解决的问题。本文以材料力学中常见的压杆屈曲问题为例,构建了压杆屈曲实验平台,主要包括压杆屈曲实验和力学仿真两个模块,通过压杆屈曲实验案例展示了该平台用于开展教学实验的过程。结果表明,该实验装置可操作性强,学生能够直观地观察到压杆由稳定到正弦屈曲再到螺旋屈曲的全过程,同时能够测试压杆径向位移、应变等多个参数,仿真实验能够在不受时空、设备限制下更直观地实现实验过程的再现和拓展。本实验具有一定的趣味性和专业性,利用教学实验能够激发学生对材料力学的学习兴趣,加强学生对多个关联知识的理解,也能够锻炼学生的动手实践能力。     

"新冠肺炎"疫情环境下实验教学形式多样化的运用

实验教学的主要授课形式在科技的发展下已经变得多样化,实验课程不仅是学生实践与研究的基础,也是从知识理解向科学研究的转化,在教学中占据着不可缺少的地位。全国"新型冠状病毒肺炎"(简称"新冠肺炎")疫情的爆发极具偶然性,给实验教学带来了前所未有的压力。在突发困难面前,通过直/录播线上教学、数字化资源的运用、授课形式的转变、评价体系的调整等一系列应急措施,在实验教学中取得了较好的效果。这不仅与理论课程形成了良好的配合,充分保障了实验教学的内容和质量,而且大大促进了学生的自主学习能力,还引发了对高校实验教学发展的思考,即,不应在疫情等特殊情况下才思考求变,实验教学应坚持不懈地着力于学生培养和持续改革。     

“新冠肺炎”疫情环境下实验教学形式多样化的运用

实验教学的主要授课形式在科技的发展下已经变得多样化,实验课程不仅是学生实践与研究的基础,也是从知识理解向科学研究的转化,在教学中占据着不可缺少的地位。全国“新型冠状病毒肺炎”(简称“新冠肺炎”)疫情的爆发极具偶然性,给实验教学带来了前所未有的压力。在突发困难面前,通过直/录播线上教学、数字化资源的运用、授课形式的转变、评价体系的调整等一系列应急措施,在实验教学中取得了较好的效果。这不仅与理论课程形成了良好的配合,充分保障了实验教学的内容和质量,而且大大促进了学生的自主学习能力,还引发了对高校实验教学发展的思考,即,不应在疫情等特殊情况下才思考求变,实验教学应坚持不懈地着力于学生培养和持续改革。     

岩石三轴力学教学实验装置研制及教学应用

随着构思—设计—实现—运作教学理念在国内高校的推广,实验教学对学生学习越来越重要,但传统的常规三轴力学实验装置造价高且实验过程具有一定的危险性。为了克服以上实验教学过程中的局限,设计了一种内置框架岩石三轴力学教学实验装置。该装置省去了传统装置中体积巨大的框架结构,具有刚度大、体积小、成本低、操作安全简单等特点,有利于在实验教学中激发学生的科研兴趣,培养学生的动手实践能力。     

基于BOTDR的隧道应变监测研究

布里渊散射光时域反射计 (BOTDR)是近年来才研发成功的分布式应变测量技术。本文首先介绍了BOTDR的优点和测量原理 ,以某隧道的BOTDR应用实例 ,论证了这一技术应用于岩土工程等结构物分布式应变监测的可行性和优势 ,最后就这一技术在应用中的一些关键技术 ,如空间分辨率、光纤布设工艺、健康监测与损伤诊断等作了阐述     

材料破坏过程可视化实验教学方法研究

基于数字图像相关技术,提出材料破坏过程可视化的实验教学方法,并以混凝土材料为例,介绍该方法在劈拉与单轴压缩实验中的应用及其效果。通过监测混凝土劈拉与压缩破坏过程,分析了该材料破坏模式,揭示了混凝土材料劈拉与压缩破坏机理。应用数字图像相关方法获得试件表面应变场分布,验证了材料破坏机理,并提出适用的破坏强度理论。     

创新流体实验仪器,探索创新型人才培养

实验教学是理论联系实践的关键环节,对于学生的综合素质培养和提高有重要意义,而传统的实验教学模式已难以满足社会对工程应用型创新人才的要求。本文结合流体力学实验教学改革实践,探讨了改进自制流体力学实验仪器设备对提升大学生创新精神和创新能力的作用。创新化的实验教学,有助于激发学生自主实验的积极性,进而增强了他们应用已学知识解决复杂实际问题的创新能力。     

基于科研成果的应变电测技术的延伸教学1）

在应变电测技术的教学中,结合作者的科研课题,引入CFRP (carbon fiber reinforced plastic) 智能表层这一新型应变传感器进行延伸教学. 教学过程中从灵敏度、测量区域以及耐久性3 个方面的不足分析了电阻应变片的局限性;通过CFRP 智能表层应变-电阻效应、连续测量功能和温度补偿方式的介绍使学生了解CFRP 智能表层的基本原理及特点. 这种延伸教学方式一方面能启发学生的科研兴趣,另一方面能对传统授课内容的学习起到促进作用.