Mekaniğin Sanal Bir Simülasyon Deneyi: Taramalı Elektron Mikroskobuna Dayalı Malzeme Deformasyonu ve Arızası

Sistem, öğrencilerimize deneysel protokoller, ekipman kullanımı ve teorik doğrulama konularında talimat vermek için kullanılabilir, böylece operasyonlarını ve laboratuvar becerilerini tekrar tekrar geliştirmelerini sağlar. Üç boyutlu sanal simülasyon deneylerinin bir tarafı, fiziksel sisteme zarar verme veya kendilerini yaralama korkusu olmadan malzeme deformasyonunu ve başarısızlığı tespit etmek için yapılabilir. Arayüze eriştikten ve arayüze girdikten sonra, yüksek sıcaklık evrensel sürünme test makinesine sanal olarak ulaşmak için resimde verilen rehberliği izleyin ve yığın örneklerini makinenin plaka kelepçeleri arasına yerleştirin.

Test makinesinin sol tarafındaki sanal bilgisayar vurgulandıktan sonra, sanal bilgisayara tıklayın ve test şemasını makinenin kontrol bilgisayarında ayarlayın. Ardından vurgulanan ısıtma ve vakum pompalama ekipmanına tıklayın ve güç kaynağını açın. Sistem vakum kontrol ayarlarını tamamlamak için ilgili vurgulanan düğmelere tıklayarak sanal mekanik pompayı ve destek vanasını arayüzde açın.

Üniversal sürünme test makinesindeki kontrol panelinde, verileri temizlemek için temizle düğmesine tıklayın, ardından paralel plaka sıkıştırma kalıplama yöntemini kullanarak kalıp üzerindeki deseni metal levhaya kopyalama denemesini tamamlamak için çalıştır düğmesine tıklayın. Kalıp dökümünü tamamladıktan sonra, sanal bilgisayara tekrar tıklayın ve evrensel sürünme test makinesinin kontrol bilgisayarındaki deneysel verileri kontrol edin. Metalografik numune kakma makinesindeki kapak plakasını açın ve numuneyi yerleştirin.

Hazırlanan tozu dökmek için, vurgulanan polimetil metakrilat veya PMMA tozuna tıklayın. Ardından, PMMA tozunun üzerine yerleştirmek için vurgulanan kalıba tıklayın. Ardından, vurgulanan el çarkına tıklayın ve kapak plakasını otomatik olarak örtmek için kalıbın konumunu ayarlayın.

Kakma makinesini açmak için açma, kapama düğmesine tıklayın. Soğuduktan sonra kakma PMMA örneğini çıkarın. Resimde gösterilen yol kılavuzunu izleyerek parlatma ve korozyon için odaya girin.

Vurgulanan parlatma makinesini bulun ve kakma örneğini tutucuya monte etmek için makinenin tutucusuna tıklayın. Kalıplanmış malzeme alt tabakasını çıkararak numuneyi taşlamak ve parlatmak için hızı ayarlayın. Kalıp üzerindeki desen açığa çıkana kadar kalıbı bir tarafta taşlayın.

Numune karakterizasyonu yapmak için, kimyasal depolama dolabını hemen hemen açın ve katı potasyum hidroksiti çıkarın. % 10'luk bir potasyum hidroksit çözeltisi yapmak için korozyon sıvısı hazırlama için vurgulanan beher ve katı potasyum hidroksit üzerine tıklayın. Merdiveni metalografik bir numuneye paslandırmak için vurgulanan potasyum hidroksit çözeltisini ve numuneyi seçin.

Daha sonra, silikon substratı çıkardıktan sonra numuneyi temizleyin ve optik mikroskop altında hazırlanmış bir numune ile karakterize bir test yapın. Numuneyi nanoindenter'ın numune aşamasına yükleyin ve mikro ve nano mekanik test sisteminin sürücüsüne monte etmek için koni ve indenteri seçin. Nanoindenter'a bağlamak için vurgulanan sürücüye tıklayın.

Nanoindenter'ı kurduktan ve numuneyi SEM kontrol yazılımına yükledikten sonra, havalandırma düğmesine tıklayın. Vakumu kırdıktan sonra SEM odasını açın, nanoindenter'ı SEM numune aşamasına takın ve kabloları resimde gösterildiği gibi bağlayın. Ardından nanoindenter'ın kontrol yazılımını açın ve sırayla yüklü indenter aralığını seçin.

Deneysel protokolü seçin. Örnek aşama başlatmayı başlatmak için denetleyiciyi başlatın ve başlatın. Başlattıktan sonra, SEM odasını kapatın ve SEM kontrol yazılımı üzerindeki pompa düğmesine tıklayın.

Ardından, örnek sahne alanının konumunu SEM görüş alanı boyunca ayarlamak için SEM kontrol yazılımındaki yukarı veya aşağı düğmesine tıklayın. Tamam düğmesine tıklayarak konumu düzeltin. Vurgulanan EHT düğmesini seçerek elektron tabancasını açın.

Kamera düğmesini seçerek elektron mikroskobu gözlem moduna geçin. Son olarak, nanoindenter kontrol yazılımında çalıştır'a tıklayın. Deneyi sonlandırmak için, nanoindenterin kontrol yazılımındaki durdur düğmesine tıklayın.

Sistem, deneysel şema tasarımını operasyonlarla birleştirerek geliştirdi ve anında doğrulama sağladı. Örneğin, kullanıcı numunenin yerleştirme yönünü seçtiğinde, metalografik numune kakma makinesini kullanmak için arayüz sonuçları gösterdi. Benzer şekilde, bir iç mekaniğin mevcut çatlaklara sahip bir mikro konsol ışını deneyinden elde edilen yer değiştirme süresini ve gerilme gerinim eğrilerini analiz ederek, kullanıcı sonuçların nasıl elde edildiğini belirleyebilir.

Simüle edilen senaryoda, öğrencilerin sıklıkla kullanılan deneme yanılma yaklaşımı yerine, reolojik deney yapmadan önce hazırlanacak numunenin uzunluk-çap oranına göre yük büyüklüğünü ve yükleme süresini değerlendirmeleri gerekiyordu. Ayrıca, deneyleri takip eden entegre alıştırma ile, kullanıcılar tüm deney sürecini sistematik olarak gözden geçirebilir ve teoriyi deneyle ilişkilendirebilirler. Web tabanlı sanal simülasyonu kullanarak, öğrenciler ortalama olarak deneyi yaklaşık 73 dakika içinde tamamladılar ve yaklaşımın verimliliğini doğruladılar.

İki grup mühendislik mekaniği öğrencisinin çevrimiçi sınav sonuçları, sanal arayüz deneyimine sahip olanların olmayanlardan daha iyi performans gösterdiğini ve yaklaşımın verimliliğini daha da gösterdiğini göstermiştir. Bu, öğrencilere ileri mikro ve nano beceri mekanik deneylerinin test tekniklerini, yöntemini ve ilkelerini öğrenmeleri için eğiterek araştırma ilgisini ve yenilik duygusunu öğretir.