Виртуальный имитационный эксперимент по механике: деформация и разрушение материала на основе сканирующей электронной микроскопии

Система может быть использована для обучения наших студентов экспериментальным протоколам, использованию оборудования и теоретической проверке, что позволяет им многократно улучшать свои операции и лабораторные навыки. Можно проводить трехмерные эксперименты по виртуальному моделированию для обнаружения деформации материала и разрушения, не опасаясь нанести вред физической системе или поранить себя. После доступа к интерфейсу и входа в него следуйте указаниям, приведенным на рисунке, чтобы виртуально добраться до высокотемпературной универсальной машины для испытания на ползучесть и поместить образцы стека между пластинчатыми зажимами машины.

После того, как виртуальный компьютер с левой стороны испытательной машины будет выделен, нажмите на виртуальный компьютер и установите схему тестирования на управляющем компьютере машины. Затем нажмите на выделенное отопительное и вакуумное насосное оборудование и включите электропитание. Откройте виртуальный механический насос и форвакуумный клапан в интерфейсе, нажав на соответствующие выделенные кнопки, чтобы завершить настройки управления вакуумом в системе.

На панели управления универсальной машины для испытания на ползучесть нажмите кнопку очистки, чтобы очистить данные, а затем нажмите кнопку запуска, чтобы завершить эксперимент по копированию рисунка на форме на металлический лист с использованием метода компрессионного формования параллельной пластины. После завершения литья в форму снова нажмите на виртуальный компьютер и проверьте экспериментальные данные на управляющем компьютере универсальной машины для испытания на ползучесть. Откройте крышку на машине для инкрустации металлографическими образцами и поместите образец.

Чтобы залить приготовленный порошок, нажмите на выделенный полиметилметакрилат, или порошок ПММА. Затем нажмите на выделенную форму, чтобы поместить ее поверх порошка ПММА. Затем нажмите на выделенный маховик и отрегулируйте положение формы, чтобы автоматически закрыть крышку.

Нажмите кнопку включения, выключения, чтобы включить инкрустатор. Выньте инкрустированный образец из ПММА после охлаждения. Войдите в помещение для полировки и коррозии, следуя указаниям по пути, показанному на рисунке.

Найдите выделенную полировальную машину и нажмите на захват машины, чтобы установить инкрустированный образец на захват. Установите скорость шлифовки и полировки образца, удалив подложку из формованного материала. Отшлифуйте форму с одной стороны, пока не обнажится рисунок на форме.

Для определения характеристик образцов виртуально откройте шкаф для хранения химикатов и извлеките твердый гидроксид калия. Нажмите на выделенный стакан и твердый гидроксид калия для приготовления коррозионной жидкости, чтобы получить 10%-ный раствор гидроксида калия. Выберите выделенный раствор гидроксида калия и образец, чтобы разъесть лестницу в металлографический образец.

Затем очистите образец после удаления кремниевой подложки и проведите характерное тестирование с подготовленным образцом под оптическим микроскопом. Загрузите образец на предметный столик наноиндентора и выберите конус и индентор, чтобы установить его на драйвер системы тестирования микро- и наномеханики. Нажмите на выделенный диск, чтобы соединить его с наноиндентором.

После установки наноиндентора и загрузки образца в управляющее программное обеспечение SEM нажмите кнопку вентиляционного отверстия. Откройте камеру SEM после разрыва вакуума, установите наноиндентор на столик образца SEM и подключите провода, как показано на рисунке. Затем откройте управляющее программное обеспечение наноиндентора и последовательно выберите диапазон нагруженного индентора.

Выберите экспериментальный протокол. Запустите контроллер и инициализируйте его, чтобы инициировать инициализацию этапа выборки. После инициализации закройте камеру SEM и нажмите кнопку насоса в программном обеспечении управления SEM.

Затем нажмите кнопку вверх или вниз в управляющем программном обеспечении SEM, чтобы отрегулировать положение предметного столика образца вдоль поля зрения SEM. Зафиксируйте положение, нажав кнопку ОК. Включите электронную пушку, выбрав выделенную кнопку EHT.

Переключитесь в режим наблюдения электронной микроскопии, нажав кнопку камеры. Наконец, нажмите «Выполнить» в программном обеспечении управления наноиндентором. Чтобы завершить эксперимент, нажмите кнопку остановки на управляющем программном обеспечении наноиндентора.

Система улучшила дизайн экспериментальной схемы, объединив ее с операциями, обеспечив мгновенную проверку. Например, когда пользователь выбирал направление размещения образца, интерфейс для использования металлографической машины для инкрустации образцов показывал результаты. Аналогичным образом, анализируя результирующее время смещения и кривые деформации напряжений, полученные в результате эксперимента внутреннего механика с микроконсольной балкой с существующими трещинами, пользователь мог определить, как были получены результаты.

В смоделированном сценарии студенты должны были оценить размер груза и время загрузки в соответствии с отношением длины к диаметру образца, который должен быть подготовлен перед проведением реологического эксперимента, вместо часто используемого метода проб и ошибок. Кроме того, с помощью интегрированных упражнений после экспериментов пользователи могут систематически просматривать весь процесс эксперимента и связывать теорию с экспериментом. Используя виртуальную симуляцию на основе веб-технологий, студенты в среднем завершили эксперимент примерно за 73 минуты, проверив эффективность подхода.

Результаты онлайн-экзаменов двух групп студентов-механиков показали, что те, у кого есть опыт работы с виртуальным интерфейсом, показали лучшие результаты, чем те, у кого его нет, что еще раз продемонстрировало эффективность подхода. Это научило студентов исследовательскому интересу и чувству инноваций, обучая их овладевать методами, методами и принципами передовых механических экспериментов с микро- и нанонавыками.