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[期刊] 实验技术与管理
[作者]
王二雨 戴雨馨 王文才 吕鹏飞 陈光波
与传统矿山岩体力学实验教学手段相比,UDEC离散元数值仿真方法可以精确描述矿山岩体内部的各向异性和非均质性构造,直观、深入、可重复地研究应力扰动下矿山岩体破坏过程中的能量、应力、位移、裂隙演化规律,进而揭示矿山岩体破裂机理,可操作性较强、学生容易领悟,且省时省力、成本较低。文章采用UDEC软件研究了矿山岩体单轴压缩力学特性和破裂过程,揭示了单轴压缩条件下矿山岩体破裂机理。结果表明,将UDEC数值模拟方法应用于矿山岩体力学实验教学是完全可行的,可以提升学生学习研究矿山岩体力学的兴趣,提升主观能动性和创新能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
孟陆波 陈海清 李天斌 阴红宇
岩石力学是土木工程、水利工程、地质工程等专业中非常重要的一门课程。通过分析传统岩石力学实验教学手段的局限性,将PFC数值模拟技术融入到岩石力学实验教学中。采用PFC软件模拟了岩石三轴压缩应力—应变全过程曲线和内部裂纹的扩展情况,表明PFC数值模拟技术在岩石力学实验教学中观察岩石破裂机理及其破坏演化过程等方面具有优越性,可弥补传统实验教学手段的不足,提高学生对岩石变形破坏过程的理解,加深学生对岩石破坏机理的认识,激发学生对岩石力学实验的兴趣,培养学生的创新精神。
关键词：
岩石力学 实验教学 PFC数值模拟
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
肖尊群 常燕斌 吕振滔 王慧 王福琦 邓名慧 李浦宇 郑月鹏
传统的室内岩石力学实验只能提供岩石的宏观力学参数和岩石试样宏观破坏特征，不能获得岩石实验加载过程中，组成岩石试样的内部颗粒细观参数的时-空演化关系，不利于学生对岩石相关宏观力学参数和破坏模式的理解。将颗粒流软件PFC2D引入岩石力学压缩实验教学，通过室内实验和数值实验的双重训练，能够使学生从岩石的微观组构特征角度认识岩石力学的特性差异，拓展了思维，开阔了眼界，提升了科研兴趣，取得了较好的教学效果。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
焦振华 崔智丽 袁秋鹏
分离式霍普金森压杆（SHPB）是冲击动力学推荐测试设备之一，该文对其在采矿工程力学实验教学中的应用进行了探讨。介绍了SHPB实验系统组成及基本原理，阐明了实验操作流程和实验数据处理方法，指出SHPB实验对操作规范的严格要求。同时对SHPB实验的相关前沿发展做了拓展延伸，分析了同步高速摄像和微观损伤测试与SHPB相结合的情况，有助于多学科之间的交叉融合，有利于提升学生的综合素质和创新能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
刘伟 杨国梁 马鑫民 王雁冰
该文提出将光测力学方法引入冲击动力学实验的教学改革方法。首先，以落锤冲击实验为例，应用阵列式高速摄像系统和三种光测力学方法（数字图像相关法、焦散线法和数字梯度敏感法），开展了三点弯曲梁试件低速冲击响应的教学研究。随后，以分离式霍普金森压杆实验为例，采用数字图像相关法测量了含缺口巴西半圆盘试件全场位移，并引导学生对实验数据进行分析。该实验方法克服了传统应变片电测法单点测量的局限性，提高了冲击响应测量的直观性，有助于冲击动力学实验教学开展。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
杨永康 张百胜 段东 康天合 季春旭 郭俊庆
给出了基于数值试验的地矿类专业岩石力学实验教学改革的整体思路,并结合非标准事件压缩破坏、煤矿开采诱发岩层移动、锚杆锚索支护巷道围岩变形与破坏演化过程等试验做了初步的实践尝试与分析。实践表明,数值试验可对由于时间、经费、难度等条件制约而无法实验再现的现象进行模拟再现,并可补充常规的实验教学,把破坏过程中的应力场、位移场直观、生动、实时地展现出来。
关键词：
地矿类专业 岩石力学与矿山压力 数值试验
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
李成 钟磊 徐建祥
该文以潜在蒸散实验为例，将目前国际上主流的15种潜在蒸散估算模型进行集成，形成了可视化估算软件（MEPET），实现了对潜在蒸散量的多模型集成模拟。教学效果表明，MEPET模拟软件凭借其可视化的结果输出，能够用于比较不同数值模型对潜在蒸散量的模拟效果，并揭示潜在蒸散量对气象要素变化的响应特征，弥补了传统实验教学的不足，有利于培养学生的自主探究能力，有利于提高农业气象学实验教学的质量与效率。
关键词：
农业气象学 潜在蒸散 数值模拟 实验教学
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
吕志涛 曾祥太 刘伟平 黄发明
针对传统岩石力学实验教学以宏观力学实验为主、缺乏微观实验的问题，该文将显微摄像技术引入岩石冻融力学性质实验，通过对岩石微观孔隙-裂隙分布进行观察、摄像，揭示了岩石宏观力学性质冻融演化特征的微观机理。通过将先进的显微摄像技术引入岩石力学实验教学，学生能够从宏观和微观两个视角直观认识单向冻融作用下岩石宏观力学性质和微观结构演化特征，从而形成宏观与微观紧密联系的认知，深刻认识宏观力学现象的微观机理。该实验教学既锻炼了学生硬件操作、软件使用、数据处理与分析阐释的能力，又实现了以问题为导向，激发学生探索宏-微观联系的兴趣，培养学生的科学探索和实践创新能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
耿红霞 李航飞 蒋小林
在传统的低碳钢和铸铁拉伸实验的基础上进行改进,在完成拉伸试验之后,利用扫描电子显微镜(SEM)对断口形貌进行微观对比,观察韧性断裂的韧窝形貌以及脆性断裂的微观形貌。加深学生对两种典型材料断裂的微观机理的理解,拓宽学生的视野,培养学生的创新能力。
关键词：
拉伸实验 微观形貌 SEM 创新能力
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
孔祥鲲 邢蕾
提出了在典型工程问题的指导下构建电磁仿真实验教学环境的构想。以超宽带单极子微带天线的典型工程为例,采用全波电磁仿真软件CST,对典型的单极子微带天线进行优化设计和仿真研究,对天线的宽带辐射特性进行了分析和演示,突出展示了电磁仿真软件辅助实验教学的形象化特点。结合在线网络架设服务,帮助学生更好地提高解决复杂工程问题的能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
刘惠兰 王聪昊 丁正
在物理光学的实验教学中,验证马吕斯定律和λ/4波片光学特性实验是光的偏振特性实验的重要内容。在实验教学中,从遇到的问题出发,将仿真分析工具用于解释实验现象,能够帮助学生更好地理解知识内容,激发学习兴趣,培养分析问题、解决问题的能力,大大提升了实验教学的教学效果。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
孙振明 侯运炳 王雷
针对虚拟仿真实验教学系统中场景不够真实的问题,文章对实时光影技术的应用开展了研究工作。首先,介绍了实时光影技术的背景,总结了光线跟踪算法、辐射度算法、阴影图算法等技术;其次,以采矿与安全虚拟仿真教学系统为例,研究了系统对实时光影算法的选择应用模式,分析了相关参数的设定方法;最后,通过同一项目场景在不同光影设置下的对比,从主观和客观评价两方面,说明了实时光影技术的应用对系统真实感提升具有良好的效果。
关键词：
实时光影 虚拟仿真 教学系统 光线跟踪
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
李阳 罗曼乐兰 庞盛永
为了突破传统理论和实验教学的局限性,提高高能束焊接课程教学质量,培养新型高能束焊接领域人才,建立了基于数值模拟的高能束焊接虚拟仿真实验平台,设计高能束焊接仿真实验,介绍了仿真实验步骤和实验结果分析方法。通过高能束焊接原理虚拟实验,向学生直观地展现高能束焊接瞬态介观过程,引导学生理解复杂小孔熔池动力学行为以及焊接缺陷形成的过程。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
王帅 卢红梅 刘有才 曾冬铭 曹占芳 周思洁 董子和 钟宏
矿冶工业中涉及较多的高能耗、高消耗、高污染和高危险性化学过程,利用虚拟仿真实验教学可以开展在实验室无法完成的实验,提高实验教学效果。中南大学矿冶工程化学虚拟仿真实验教学中心根据学科特点,通过课程体系、实验项目、网络实验平台、虚拟仿真实验室、创新创业教育等方面的统筹规划和建设,形成了独具特色的矿冶工程化学虚拟仿真实验教学体系。
关键词：
虚拟仿真技术 矿冶工程 实验教学
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
邓梓龙 徐泽 张程宾
为提高工程流体力学课程的教学效果,基于SIMPLE算法并使用MATLAB图形用户界面(graphical user interface, GUI),开发出一款工程流体力学可视化教学软件。该软件包含顶盖驱动流、泊肃叶流、科特流这3种计算案例。学生可自定义物性参数、模型尺寸参数等进行虚拟实验,计算得到不同流动算例在不同工况下的速度分布云图。
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