Method Article

تجربة محاكاة افتراضية للميكانيكا: تشوه المواد وفشلها بناء على المجهر الإلكتروني الماسح

DOI:

10.3791/64521

⸱

January 20th, 2023

 ,  ,  , 
1School of Civil Engineering, Wuhan University, 2Department of Artificial Intelligence and Automation, Wuhan University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يقدم هذا العمل تجربة محاكاة افتراضية ثلاثية الأبعاد لتشوه المواد وفشلها توفر عمليات تجريبية مرئية. من خلال مجموعة من التجارب ، يمكن للمستخدمين التعرف على المعدات وتعلم العمليات في بيئة تعليمية غامرة وتفاعلية.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يقدم هذا العمل مجموعة من التجارب الافتراضية الشاملة للكشف عن تشوه المواد وفشلها. يتم دمج قطع المعدات الأكثر استخداما في تخصصات الميكانيكا والمواد ، مثل آلة قطع المعادن وآلة اختبار الزحف العالمية ذات درجة الحرارة العالية ، في نظام قائم على الويب لتوفير خدمات تجريبية مختلفة للمستخدمين في بيئة تعليمية غامرة وتفاعلية. ينقسم البروتوكول في هذا العمل إلى خمسة أقسام فرعية ، وهي إعداد المواد ، وتشكيل العينة ، وتوصيف العينات ، وتحميل العينات ، وتركيب nanoindenter ، وتجارب SEM في الموقع ، ويهدف هذا البروتوكول إلى توفير فرصة للمستخدمين فيما يتعلق بالتعرف على المعدات المختلفة والعمليات المقابلة ، وكذلك تعزيز الوعي المختبري ، إلخ ، باستخدام نهج المحاكاة الافتراضية. لتوفير إرشادات واضحة للتجربة ، يسلط النظام الضوء على المعدات / العينة التي سيتم استخدامها في الخطوة التالية ويحدد المسار الذي يؤدي إلى الجهاز بسهم واضح. لمحاكاة التجربة العملية قدر الإمكان ، قمنا بتصميم وتطوير غرفة مختبر ثلاثية الأبعاد ومعدات وعمليات وإجراءات تجريبية. علاوة على ذلك ، يأخذ النظام الافتراضي أيضا في الاعتبار التمارين التفاعلية والتسجيل قبل استخدام المواد الكيميائية أثناء التجربة. يسمح أيضا بالعمليات غير الصحيحة ، مما يؤدي إلى ظهور رسالة تحذير لإعلام المستخدم. يمكن للنظام توفير تجارب تفاعلية ومرئية للمستخدمين على مستويات مختلفة.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الميكانيكا هي واحدة من التخصصات الأساسية في الهندسة ، كما يتضح من التركيز على أساس الميكانيكا الرياضية والمعرفة النظرية والاهتمام بتنمية القدرات العملية للطلاب. مع التقدم السريع للعلوم والتكنولوجيا الحديثة ، كان لعلوم وتكنولوجيا النانو تأثير كبير على حياة الإنسان والاقتصاد. أعلنت ريتا كولويل ، المديرة السابقة لمؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية (NSF) ، في عام 2002 أن تكنولوجيا النانو سيكون لها تأثير مساو للثورة الصناعية1 وأشارت إلى أن تكنولوجيا النانو هي حقا بوابة لعالم جديد2. تعد الخواص الميكانيكية للمواد على المستوى النانوي أحد أهم العوامل الأساسية والضرورية لتطوير تطبيقات التكنولوجيا الفائقة ، مثل أجهزة النانو

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

في هذا العمل ، تمت مناقشة إجراءات تجربة كسر شعاع الكابولي الدقيق مع الشقوق على النحو التالي ، وهو مفتوح للوصول المجاني عبر http://civ.whu.rofall.net/virexp/clqd. يتم إجراء جميع الخطوات في النظام عبر الإنترنت بناء على نهج المحاكاة الافتراضية. لم تكن موافقة مجلس المراجعة المؤسسية مطلوبة لهذه الدراسة. تم الحصول على موافقة الطلاب المتطوعين الذين شاركوا في هذه الدراسة.

1. الوصول إلى النظام والدخول إلى الواجهة

  1. افتح متصفح الويب ، وأدخل عنوان URL http://civ.whu.rofall.net/virexp/clqd للوصول إلى النظام.
    ملاحظة: يمكن الوصول إلى عنوان URL المقدم من خلال متصفح الويب السائد بدون اسم مستخدم وكلمة مرور.
  2. ابح....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يوفر النظام إرشادات واضحة لعمليات المستخدم. أولا ، يتم دمج التدريب على مستوى المبتدئين عندما يدخل المستخدم إلى النظام. ثانيا، يسلط الضوء على المعدات وغرفة المختبر التي ستستخدم في عملية الخطوة التالية.

يمكن استخدام النظام لعدة أغراض تعليمية مختلفة لمستويات مختلفة من الطلاب. على سبيل المثال ، يتضمن الشكل 1 سبعة من أكثر أنواع المعدات استخداما في التخصصات الميكانيكية والمادية ، وهي آلة قطع المعادن ، وآلة اختبار الزحف العالمية ذات درجة الحرارة العالية ، وآلة ترصيع العي.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تتمثل إحدى مزايا تجارب المحاكاة الافتراضية في أنها تسمح للمستخدمين بإجراء التجارب دون مخاوف بشأن إتلاف النظام المادي أو التسبب في أي ضرر لأنفسهم11. وبالتالي ، يمكن للمستخدمين إجراء أي عمليات ، بما في ذلك العمليات الصحيحة أو الخاطئة. ومع ذلك ، يمنح النظام المستخدم رسالة تحذير مدمجة في التجربة التفاعلية لإرشادهم لإجراء التجارب بشكل صحيح عند إجراء عملية خاطئة. بهذه الطريقة ، يمكن للمستخدمين معرفة العمليات الصحيحة. على سبيل المثال ، عندما يقوم المستخدم بإجراء عمليات على SEM ، كما هو موضح في

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم دعم هذا العمل جزئيا من قبل صناديق البحوث الأساسية للجامعات المركزية بموجب المنحة 2042022kf1059. مؤسسة علوم الطبيعة في مقاطعة هوبي بموجب منحة 2022CFB757 ؛ مؤسسة علوم ما بعد الدكتوراه الصينية بموجب منحة 2022TQ0244 ؛ تمويل مشروع تكنولوجيا تجربة جامعة ووهان بموجب المنحة WHU-2021-SYJS-11 ؛ مشاريع التدريس والبحث الإقليمية في كليات وجامعات مقاطعة هوبي في عام 2021 في إطار منحة 2021038 ؛ ومشروع أبحاث المختبرات الإقليمية في كليات وجامعات مقاطعة هوبي في إطار منحة HBSY2021-01.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
الواجهة الظاهريةلا شيءhttp://civ.whu.rofall.net/virexp/clqd

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Chong, K. Nano mechanics/materials research. Nanomechanics of Materials and Structures. Chuang, T. J., Anderson, P. M., Wu, M. K., Hsieh, S. , Springer. Dordrecht, the Netherlands. 13-22 (2006).
  2. Ratner, B. M., Ratner, D. Nanotechnology: A Gentle Introduction to the Next Big Idea. , Prentice Hall Professional. New Jersey, USA. (2003).
  3. L....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Virtual Simulation ExperimentMaterial DeformationScanning Electron MicroscopyMaterial FailureCreep Testing MachineMetallographic SpecimenNanoindenter InstallationSpecimen CharacterizationParallel Plate CompressionStress Strain Curves

Related Articles