力学虚拟仿真实验概况

力学实验教学是工科专业本专科生培养中的一个重要环节。现有实验教学中的项目多是在实验室中进行的真实实验。真实实验具有生动、具体、形象的优点, 但也存在着成本高、消耗大、效率低、维护难等缺点，尤其是一些大型、破坏性实验，需要昂贵的试件，有些难以用真实实验来完成；可以完成的实验项目中有些力学信息（如物体内部的应力、变形情况）难以观察和量化。利用虚拟仿真技术建立的实验平台，可以模拟在真实实验环境中难以实现的复杂力学实验,使实验结果以多角度的可视化形式展示出来, 同时辅以各种实验数据处理平台, 弥补了常规实验条件的不足, 增强了学生对力学理论的感性认识和深刻理解。

力学虚拟仿真实验包括材料力学虚拟实验、理论力学虚拟实验等部分内容，其中，理论力学虚拟实验集基础力学的概念、理论、方法在工程实际中应用于一体，把生活中、工程中、科研中与力学密切相关的问题用建模、计算、实验、仿真、视频的形式展示，使低年级学生自始至终进行感知、探索地学习。而材料力学仿真实验已经可进行金属拉伸压缩、梁的正应力实验、梁的扭转实验，下一步，我们将积极开发了一系列仿真实验项目，将实验机的工作原理、操作方法、实验要求、实验指导书、实验预习报告、实验报告、实验分析数据库、实验过程视频讲解、实验过程仿真演示、数据采集分析环境等全部实现网络化。使学生可以不必局限于上课时间的规定，而是可以根据自己的时间灵活安排网上实验，动手改变参数观察各种实验现象、记录数据并利用数据库独立分析实验数据，也可以利用仿真及视频辅导功能独立完成实验，不但提高了学生自主学习的兴趣和能力，也有效的保障了实验教学的效果。同时教师也可以在网上完成实验报告的批阅工作。

 

                图7  弯曲正应力虚拟仿真实验

 

力学虚拟实验室的建设可提升学生对复杂力学问题的感性和理性认识。通过项目的建设，学生将可根据平台上提供的测量设备和测量环境，自由搭建任意合理的力学实验，创新性的实现大量面向工程实践的实验项目；因此，参与虚拟仿真实验，可提升学生对工程实践过程中的复杂力学问题的感性和理性认识，培养了学生对今后实际工作中力学与工程问题的认识能力。

                          表2 主要实验项目