Method Article

Wirtualny eksperyment symulacyjny mechaniki: deformacja i uszkodzenie materiału na podstawie skaningowej mikroskopii elektronowej

DOI:

10.3791/64521

January 20th, 2023

In This Article

Summary

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

Ta praca przedstawia trójwymiarowy wirtualny eksperyment symulacyjny dla deformacji i uszkodzenia materiału, który dostarcza wizualizacji procesów eksperymentalnych. Dzięki zestawowi eksperymentów użytkownicy mogą zapoznać się ze sprzętem i nauczyć się obsługi w wciągającym i interaktywnym środowisku edukacyjnym.

Abstract

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

Ta praca przedstawia zestaw kompleksowych wirtualnych eksperymentów do wykrywania deformacji i uszkodzeń materiałów. Najczęściej używane urządzenia w mechanice i materiałoznawstwie, takie jak metalograficzna maszyna do cięcia i wysokotemperaturowa uniwersalna maszyna do testowania pełzania, są zintegrowane z systemem internetowym, aby zapewnić użytkownikom różne usługi eksperymentalne w wciągającym i interaktywnym środowisku uczenia się. Protokół w tej pracy jest podzielony na pięć podsekcji, a mianowicie: przygotowanie materiałów, formowanie próbki, charakterystyka próbki, ładowanie próbki, instalacja nanoindentera i eksperymenty SEM in situ, a protokół ten ma na celu zapewnienie użytkownikom możliwości w zakresie rozpoznawania różnych urządzeń i odpowiadających im operacji, a także zwiększania świadomości laboratoryjnej, itp., przy użyciu podejścia opartego na symulacji wirtualnej. Aby zapewnić jasne wskazówki dotyczące eksperymentu, system podświetla sprzęt/próbkę, która ma być użyta w następnym kroku, i zaznacza ścieżkę prowadzącą do sprzętu za pomocą rzucającej się w oczy strzałki. Aby jak najwierniej naśladować eksperyment praktyczny, zaprojektowaliśmy i opracowaliśmy trójwymiarowe pomieszczenie laboratoryjne, sprzęt, operacje i procedury eksperymentalne. Co więcej, wirtualny system uwzględnia również interaktywne ćwiczenia i rejestrację przed użyciem chemikaliów podczas eksperymentu. Dozwolone są również nieprawidłowe operacje, co skutkuje wyświetleniem komunikatu ostrzegawczego informującego użytkownika. System może dostarczać użytkownikom interaktywne i wizualizowane eksperymenty na różnych poziomach.

Introduction

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

Mechanika jest jedną z podstawowych dyscyplin inżynierii, co widać poprzez nacisk położony na podstawy mechaniki matematycznej i wiedzy teoretycznej oraz uwagę poświęconą kultywowaniu praktycznych umiejętności uczniów. Wraz z szybkim postępem nowoczesnej nauki i technologii, nanonauka i technologia wywarły ogromny wpływ na życie ludzkie i gospodarkę. Rita Colwell, była dyrektorka amerykańskiej Narodowej Fundacji Nauki (NSF), oświadczyła w 2002 roku, że technologia nanoskalowa będzie miała wpływ równy rewolucji przemysłowej1 i zauważyła, że nanotechnologia jest naprawdę portalem do nowego świata2. Właściwości mechaniczne ....

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

Protocol

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

W tej pracy procedury eksperymentu z pękaniem belki mikrokantylowej są omówione w następujący sposób, który jest dostępny za darmo za pośrednictwem http://civ.whu.rofall.net/virexp/clqd. Wszystkie kroki są przeprowadzane w systemie online w oparciu o podejście oparte na symulacji wirtualnej. Do przeprowadzenia tego badania nie była wymagana zgoda Instytucjonalnej Komisji Rewizyjnej. Uzyskano zgodę od studentów-ochotników, którzy wzięli udział w tym badaniu.

1. Dostęp do systemu i wejście do interfejsu

  1. Otwórz przeglądarkę internetową i wprowadź adres URL, http://civ.whu.rofall.net/virexp/clqd uzyskać dos....

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

Results

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

System dostarcza jasnych wskazówek dla działań użytkownika. Po pierwsze, szkolenie na poziomie początkującym jest integrowane, gdy użytkownik wchodzi do systemu. Po drugie, podkreślono wyposażenie i pomieszczenie laboratoryjne, które mają być wykorzystane do następnego etapu operacji.

System może być używany do wielu różnych celów edukacyjnych dla różnych poziomów uczniów. Na przykład, Rysunek 1 przedstawia siedem najczęściej używanych typów urząd.......

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

Discussion

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

Jedną z zalet wirtualnych eksperymentów symulacyjnych jest to, że pozwalają one użytkownikom na przeprowadzanie eksperymentów bez obaw o uszkodzenie systemu fizycznego lub wyrządzenie sobie szkody11. W ten sposób użytkownicy mogą wykonywać dowolne operacje, w tym poprawne lub błędne operacje. Jednak system przekazuje użytkownikowi komunikat ostrzegawczy, który jest zintegrowany z interaktywnym eksperymentem, aby pomóc mu w prawidłowym przeprowadzeniu eksperymentów w przypadku przeprowadzenia niewł.......

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

Disclosures

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

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Acknowledgements

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

Ta praca była częściowo wspierana przez Fundusze na Badania Podstawowe dla Uniwersytetów Centralnych w ramach Grantu 2042022kf1059; Fundacja Nauk o Przyrodzie Prowincji Hubei w ramach Grantu 2022CFB757; Chińska Fundacja Nauki Podoktorskiej w ramach Grantu 2022TQ0244; Finansowanie Projektu Technologii Eksperymentalnej Uniwersytetu Wuhan w ramach Grantu WHU-2021-SYJS-11; Prowincjonalne Projekty Dydaktyczne i Badawcze w Kolegiach i Uniwersytetach Prowincji Hubei w 2021 r. w ramach Grantu 2021038; oraz Prowincjonalny Laboratoryjny Projekt Badawczy w Kolegiach i Uniwersytetach Prowincji Hubei w ramach grantu 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
Interfejs wirtualnyBrakBrakhttp://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