秦琳晶,陶志彬
?
材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)不但是理論內(nèi)容的驗(yàn)證和應(yīng)用,更是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的一個(gè)有效途徑.材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系成熟完整,有利于學(xué)生在應(yīng)用理論知識(shí)的同時(shí)培養(yǎng)其在工程實(shí)際中應(yīng)用的創(chuàng)新能力.
1實(shí)驗(yàn)課程現(xiàn)狀
在材料力學(xué)課程體系中,針對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)置不同的實(shí)驗(yàn)類型,現(xiàn)行的實(shí)驗(yàn)課程可分為3種:基礎(chǔ)類實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)和綜合類實(shí)驗(yàn).每類實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容不同,創(chuàng)新能力體現(xiàn)也不相同.
2實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新內(nèi)容的應(yīng)用
2.1基礎(chǔ)類實(shí)驗(yàn)在材料力學(xué)性能的分析方法中,針對(duì)不同的要求設(shè)置了各項(xiàng)強(qiáng)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(xiàng)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(qiáng)度極限等.實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯的拉伸實(shí)驗(yàn)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(qiáng)化階段在拉伸曲線上的特點(diǎn)及標(biāo)志性的位置.結(jié)合力學(xué)性能實(shí)驗(yàn),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(qiáng)度破壞,分析鋼材的設(shè)計(jì)強(qiáng)度值要選用哪個(gè)強(qiáng)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(shí)驗(yàn)中.通過對(duì)比使學(xué)生了解更多材料的特性,以便在工程設(shè)計(jì)中加以選擇.
2.2驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)進(jìn)行材料分析時(shí),真實(shí)的材料進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化.很多重要理論都建立在對(duì)實(shí)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證才能斷定.在梁產(chǎn)生彎曲變形時(shí),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(yàn)證應(yīng)力分布的規(guī)律,可以通過實(shí)驗(yàn)分析測(cè)定梁橫截面上正應(yīng)力大小和分布規(guī)律,并驗(yàn)證純彎曲梁的正應(yīng)力理論計(jì)算公式的正確性.在實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生可以設(shè)計(jì)不同的彎曲載荷對(duì)梁進(jìn)行施加,將設(shè)計(jì)的載荷形式與傳統(tǒng)的載荷施加結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,分析不同載荷對(duì)實(shí)驗(yàn)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(diǎn),還要結(jié)合實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)綜合類實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法有明顯改變.實(shí)驗(yàn)課中,傳統(tǒng)方法根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書擬定實(shí)驗(yàn)方案、步驟和報(bào)告等.可以在綜合類實(shí)驗(yàn)中由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、操作設(shè)備,充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性.對(duì)于不同類型的工科材料問題,學(xué)生應(yīng)用專業(yè)知識(shí)與材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)合.如彎扭組合變形下主應(yīng)力測(cè)試實(shí)驗(yàn),其中涉及不同變形形式對(duì)材料的影響;在三角支撐梁的內(nèi)力和彎矩的測(cè)試實(shí)驗(yàn)中對(duì)工程結(jié)構(gòu)的知識(shí)要有所掌握,再根據(jù)變形特點(diǎn)分析內(nèi)力.
3總結(jié)
在材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)中可以提高學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)研究的基本方法和技能,并培養(yǎng)其獨(dú)立開展實(shí)驗(yàn)研究的能力,可以轉(zhuǎn)變各種類型實(shí)驗(yàn),在不同類型實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行創(chuàng)新能力的培養(yǎng),將基本理論應(yīng)用到實(shí)際中.
[1]鄧宗白,周克印,陳建平,等.基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].中國(guó)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(shí)驗(yàn)的多功能組合式力學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)[J].力學(xué)與實(shí)踐,2012,34:70-74
(1. 空軍航空大學(xué) 力學(xué)教研室,吉林 長(zhǎng)春 130022;2. 西安飛行學(xué)院,陜西 西安 710000)