材料力学实验进课堂的探索与实践.docx

材料力学实验进课堂的探索与实践 组织大二学生开展了高校生科技创新活动。活动着重研制拉伸试验机，充分利用已有小型试验机进行改造，研制过程包括选型、验算、改造和改进四个环节。 为实现试验机的便携性，根据轻巧优先的原则，在已有小型试验机中选择购买了某型号简易加载架，按上述技术路途进行计算，将整个探讨过程分为机架、加载机构、夹头、力测量、位移测量、试件选择等小课题，通过分析探讨，提出优化方案。 试验机以轻巧为主要目标，不追求功能齐全，但設计中应考虑使结构具有相应的组合功能，以便通过简洁拆卸实现各功能的替换。 利用材料力学学问对各部分构件进行平安计算，通过尺寸、截面的优化降低横梁、立柱、底板等部件的重量，并从理论上对轻质材料进行了重量和成本估算。 对加载方法、夹紧机构、测力方法、测位移方法提出优选或改进方案。如采纳手摇丝杆式加载方式，配以光栅尺测位移，采纳商用拉压力传感器测力，夹头中部开V型槽使之适用于圆柱形试件等。 提出利用齿轮传动，实现横梁双速升降。非加载状况下快速移动，节约时间;加载状况下慢速移动，稳定省力。 通过对简易加载架的计算校核，确认其具有很高的平安系数。若试件采纳直径4 mm低碳钢杆，则将其拉至断裂所需拉力约为5.0 kN，而原结构所能承受的最大荷载为51 kN。 为此结合上述方案，设计了多功能组合式试验机如图3所示，其中试验机中的夹头、压盘、弯曲支座等部件均可按需拆除。 三、课堂运用效果 课堂运用效果主要体现在两个方面：一是提高了材料力学性能教学效果;二是丰富了相关内容探讨教学素材。 材料力学性能教学效果 材料的力学性能这部分内容具有信息量大、学问点生疏等特点，若仅靠课堂讲解并描述学习有肯定的难度。利用小型试验机现场进行拉伸破坏试验演示，无论对学问点的理解还是对试验机的相识都起到了良好的效果。初步设计中尚未加入加载曲线显示功能，仅有力值和位移值的显示。但相比于播放试验视频，其过程更加敏捷生动，拉近了试验与理论教学的距离，课堂气氛也更加活跃，达到了预期的教学效果。 为了使力学教学更加贴近生活，试验除采纳金属塑性和脆性材料进行课堂演示外，还利用生活中常见的塑料板、细树枝等材料进行拉伸试验。例如：通过试验学生明白了看似脆性材料的枯树枝竟表现出明显的塑性性质。 试验班在讲授该内容两周后支配了真正的金属材料拉伸、压缩试验。从试验过程可以看出，学生对相关力学基本概念有着更清楚的相识，对试验原理和思路更简单理解，对亲自操作电子试验机也更有爱好。 探讨性教学素材 在试验机的研制过程中用到了很多材料力学相关学问，如表1所示。因此，设计好的试验机本身也是很好的工程实例，在材料力学教学过程中，一旦讲到相关学问点时，即可以该试验机为模型进行实例讲解，或绽开探讨性教学。对小型多功能试验机的研制不仅只有部分参与科技创新活动的学生参加，也不仅只参与一次，而是让每一位、每一届的学生都可以体验其研制过程。比照实物进行相关计算，更接近工程实际，学生也更有爱好。 四、结语 针对材料力学试验与理论教学脱节的问题，通过研制小型可携带式试验机进行“试验进课堂”的探究与实践，并作为科技创新训练活动激励高校生参加研制过程，无论是科创训练过程还是课程教学脱节问题都取得了预期效果。文中所采纳的学生参加的“试验进课堂”教学模式将有助于理论力学、结构力学课程课堂教学效果的提升，对于其他工科专业类似问题的解决具有肯定的借鉴意义和推广价值。 参考文献： 1罗伟林，杨晓翔.工程力学课程中实践教学的建设J. 中国现代教化装备， 2022： 18-22. 2孙建国. 关于材料力学试验教学改革的设想J. 力学与实践， 2004： 88-89. 3曾鸣， 邓嵘， 王钰文. 以学生为主体的启发式材料力学试验课程改革J. 高校教化，2022：31-32. 4金立强，李书卉，李达，孙凯，刘增利，邢怀念.基础力学试验教学体系的改革与探究J.试验室科学，2022，20：143-146. 5唐晓雯. 改革材料力学试验教学注意培育学生的工程素养与创新实力J. 高等建筑教化， 2003： 82-83;104. 6王艳云.改革试验教学体系 提高学生动手实力J.石河子高校学报：哲学社会科学版，2022：114-115. 7张旭光，王秀振，李莉，肖明葵. 独立学院土木专业材料力学课程试验教学探讨与探讨J.高等建筑教化，2022，22：125-128. 8陈棣湘， 潘孟春， 张玘. 麻省理工学院探讨性试验教学的启示J. 试验科学与技术， 2022： 75-77. 9张娟霞， 郭献章， 周秀艳， 梁正召. 数值试验在提高材料力学课程教学效果中的作用J. 高等建筑教化， 2022， 18：126-129. 10郝俊才，程玲，赵春香.虚拟现实技术在材料力学试验教学中的应用探讨J.课程教化探讨， 2022：231-232. 11郭亮. 金属材料万能试验机概况及主要配置分析J. 金属制品， 2022： 80-83. 12孙仙山， 孙芳山. 多功能材料力学试验机P.中国， CN202220220361.7. 2022-02-28. 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页