Method Article

Een virtueel simulatie-experiment van mechanica: materiaalvervorming en falen op basis van scanning elektronenmicroscopie

DOI:

10.3791/64521

January 20th, 2023

In This Article

Summary

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

Dit werk presenteert een driedimensionaal virtueel simulatie-experiment voor materiaalvervorming en -falen dat gevisualiseerde experimentele processen biedt. Door middel van een reeks experimenten kunnen gebruikers vertrouwd raken met de apparatuur en de bewerkingen leren in een meeslepende en interactieve leeromgeving.

Abstract

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

Dit werk presenteert een reeks uitgebreide virtuele experimenten om materiaalvervorming en -falen te detecteren. De meest gebruikte apparatuur in de mechanica en materiaaldisciplines, zoals een metallografische snijmachine en een universele kruiptestmachine op hoge temperatuur, zijn geïntegreerd in een webgebaseerd systeem om verschillende experimentele diensten aan gebruikers te bieden in een meeslepende en interactieve leeromgeving. Het protocol in dit werk is verdeeld in vijf subsecties, namelijk de voorbereiding van de materialen, het vormen van het monster, monsterkarakterisering, monsterbelasting, nano-indenterinstallatie en SEM in situ-experimenten , en dit protocol heeft tot doel gebruikers de mogelijkheid te bieden met betrekking tot de herkenning van verschillende apparatuur en de bijbehorende bewerkingen, evenals de verbetering van het laboratoriumbewustzijn, enz., met behulp van een virtuele simulatiebenadering. Om duidelijke richtlijnen voor het experiment te bieden, markeert het systeem de apparatuur / het monster dat in de volgende stap moet worden gebruikt en markeert het pad dat naar de apparatuur leidt met een opvallende pijl. Om het hands-on experiment zo goed mogelijk na te bootsen, hebben we een driedimensionale laboratoriumruimte, apparatuur, operaties en experimentele procedures ontworpen en ontwikkeld. Bovendien houdt het virtuele systeem ook rekening met interactieve oefeningen en registratie voordat chemicaliën tijdens het experiment worden gebruikt. Onjuiste bewerkingen zijn ook toegestaan, wat resulteert in een waarschuwingsbericht dat de gebruiker informeert. Het systeem kan interactieve en gevisualiseerde experimenten bieden aan gebruikers op verschillende niveaus.

Introduction

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

Mechanica is een van de basisdisciplines in de techniek, zoals blijkt uit de nadruk die wordt gelegd op de basis van wiskundige mechanica en theoretische kennis en de aandacht die wordt besteed aan het cultiveren van de praktische vaardigheden van studenten. Met de snelle vooruitgang van de moderne wetenschap en technologie hebben nanowetenschap en -technologie een enorme impact gehad op het menselijk leven en de economie. Rita Colwell, de voormalige directeur van de Amerikaanse National Science Foundation (NSF), verklaarde in 2002 dat nanoschaaltechnologie een impact zou hebben die gelijk is aan de industriële revolutie1 en merkte op dat nanot....

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

Protocol

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

In dit werk worden de procedures van het microcantilever beam fracture experiment met scheuren als volgt besproken, dat open staat voor vrije toegang via http://civ.whu.rofall.net/virexp/clqd. Alle stappen worden uitgevoerd in het online systeem op basis van de virtuele simulatiebenadering. Voor deze studie was geen goedkeuring van de Institutional Review Board vereist. Toestemming werd verkregen van de studentvrijwilligers die deelnamen aan dit onderzoek.

1. Toegang tot het systeem en het invoeren van de interface

  1. Open een webbrowser en voer de URL-http://civ.whu.rofall.net/virexp/clqd in om toegang te k....

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

Results

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

Het systeem biedt duidelijke richtlijnen voor de activiteiten van de gebruiker. Ten eerste wordt training op beginnersniveau geïntegreerd wanneer een gebruiker het systeem betreedt. Ten tweede worden de apparatuur en de laboratoriumruimte die moet worden gebruikt voor de volgende stap belicht.

Het systeem kan worden gebruikt voor verschillende educatieve doeleinden voor verschillende niveaus van studenten. Figuur 1 bevat bijvoorbeeld zeven van de.......

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

Discussion

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

Een van de voordelen van virtuele simulatie-experimenten is dat ze gebruikers in staat stellen om de experimenten uit te voeren zonder zich zorgen te maken over het beschadigen van het fysieke systeem of het veroorzaken van schade aan zichzelf11. Gebruikers kunnen dus alle bewerkingen uitvoeren, inclusief correcte of verkeerde bewerkingen. Het systeem geeft de gebruiker echter een waarschuwingsbericht dat is geïntegreerd in het interactieve experiment om hen te begeleiden bij het correct uitvoeren.......

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

Disclosures

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

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgements

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

Dit werk werd mede mogelijk gemaakt door de Fundamental Research Funds for the Central Universities under Grant 2042022kf1059; de Nature Science Foundation van de provincie Hubei onder Grant 2022CFB757; de China Postdoctoral Science Foundation onder Grant 2022TQ0244; de Wuhan University Experiment Technology Project Funding onder Grant WHU-2021-SYJS-11; de provinciale onderwijs- en onderzoeksprojecten in de hogescholen en universiteiten van de provincie Hubei in 2021 onder Grant 2021038; en het provinciale laboratoriumonderzoeksproject in de hogescholen en universiteiten van de provincie Hubei onder subsidie 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
Virtual interfaceNoneNonehttp://civ.whu.rofall.net/virexp/clqd

References

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