秦琳晶,陶志彬
?
材料力學(xué)實驗與創(chuàng)新能力培養(yǎng)
秦琳晶1,陶志彬2
材料力學(xué)教學(xué)中實驗教學(xué)不但是理論內(nèi)容的驗證和應(yīng)用,更是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的一個有效途徑.材料力學(xué)實驗課程體系成熟完整,有利于學(xué)生在應(yīng)用理論知識的同時培養(yǎng)其在工程實際中應(yīng)用的創(chuàng)新能力.
1實驗課程現(xiàn)狀
在材料力學(xué)課程體系中,針對不同的實驗?zāi)康脑O(shè)置不同的實驗類型,現(xiàn)行的實驗課程可分為3種:基礎(chǔ)類實驗、驗證類實驗和綜合類實驗.每類實驗的內(nèi)容不同,創(chuàng)新能力體現(xiàn)也不相同.
2實驗創(chuàng)新內(nèi)容的應(yīng)用
2.1基礎(chǔ)類實驗在材料力學(xué)性能的分析方法中,針對不同的要求設(shè)置了各項強度指標(biāo).材料在不同的變形條件(如拉伸、壓縮和扭轉(zhuǎn)等)下,表現(xiàn)不同的變形破壞現(xiàn)象,各項指標(biāo)也不同,常見指標(biāo)有材料的彈性極限、屈服極限及強度極限等.實驗的各項指標(biāo)往往是通過受力與變形之間的關(guān)系進(jìn)行確定的.在實驗現(xiàn)象明顯的拉伸實驗中,學(xué)生可以通過分析拉伸曲線的變化,標(biāo)出材料產(chǎn)生屈服在曲線上的位置,比例階段和強化階段在拉伸曲線上的特點及標(biāo)志性的位置.結(jié)合力學(xué)性能實驗,分析工程應(yīng)用中要保證結(jié)構(gòu)的破壞是塑性破壞還是強度破壞,分析鋼材的設(shè)計強度值要選用哪個強度值.隨著新型材料的不斷出現(xiàn)和應(yīng)用,可以將一些材料如復(fù)合材料、陶瓷材料引入到基礎(chǔ)類實驗中.通過對比使學(xué)生了解更多材料的特性,以便在工程設(shè)計中加以選擇.
2.2驗證類實驗進(jìn)行材料分析時,真實的材料進(jìn)行合理的簡化.很多重要理論都建立在對實際構(gòu)件典型化、基本假設(shè)的基礎(chǔ)上,理論推導(dǎo)是否正確,得到的結(jié)論在工程中能否應(yīng)用,必須用實驗驗證才能斷定.在梁產(chǎn)生彎曲變形時,應(yīng)力的理論分析是建立在平面假設(shè)基礎(chǔ)上的.為了驗證應(yīng)力分布的規(guī)律,可以通過實驗分析測定梁橫截面上正應(yīng)力大小和分布規(guī)律,并驗證純彎曲梁的正應(yīng)力理論計算公式的正確性.在實驗中,學(xué)生可以設(shè)計不同的彎曲載荷對梁進(jìn)行施加,將設(shè)計的載荷形式與傳統(tǒng)的載荷施加結(jié)果進(jìn)行對比,分析不同載荷對實驗結(jié)果的影響.這里不僅應(yīng)用到課堂上的彎曲變形的外載荷施加特點,還要結(jié)合實驗設(shè)備的應(yīng)用,提高了學(xué)生提出問題和解決問題的能力.
2.3綜合類實驗綜合類實驗與傳統(tǒng)實驗方法有明顯改變.實驗課中,傳統(tǒng)方法根據(jù)實驗指導(dǎo)書擬定實驗方案、步驟和報告等.可以在綜合類實驗中由學(xué)生自行設(shè)計實驗方案、操作設(shè)備,充分發(fā)揮主觀能動性.對于不同類型的工科材料問題,學(xué)生應(yīng)用專業(yè)知識與材料力學(xué)實驗結(jié)合.如彎扭組合變形下主應(yīng)力測試實驗,其中涉及不同變形形式對材料的影響;在三角支撐梁的內(nèi)力和彎矩的測試實驗中對工程結(jié)構(gòu)的知識要有所掌握,再根據(jù)變形特點分析內(nèi)力.
3總結(jié)
在材料力學(xué)實驗中可以提高學(xué)生掌握實驗研究的基本方法和技能,并培養(yǎng)其獨立開展實驗研究的能力,可以轉(zhuǎn)變各種類型實驗,在不同類型實驗中進(jìn)行創(chuàng)新能力的培養(yǎng),將基本理論應(yīng)用到實際中.
[1]鄧宗白,周克印,陳建平,等.基礎(chǔ)力學(xué)實驗教學(xué)改革[J].中國大學(xué)教學(xué),2005(5):33-34
[2]楊賀,鄧宗白,杜文超.基于研究性實驗的多功能組合式力學(xué)實驗系統(tǒng)[J].力學(xué)與實踐,2012,34:70-74
(1. 空軍航空大學(xué) 力學(xué)教研室,吉林 長春 130022;2. 西安飛行學(xué)院,陜西 西安 710000)