郝文峰

摘 要 數(shù)字圖像相關(guān)方法是目前科研和工程中應(yīng)用最為廣泛的一種光學(xué)非接觸測(cè)量方法。由于具有全場(chǎng)、非接觸、易于操作等優(yōu)點(diǎn)，數(shù)字圖像相關(guān)方法在工程力學(xué)本科生培養(yǎng)中也能發(fā)揮重要作用。本文探討將數(shù)字圖像相關(guān)方法用于工程力學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生利用先進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)探索材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)中的相關(guān)現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)影響因素及誤差產(chǎn)生原因，從而培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維。

關(guān)鍵詞 工程力學(xué) 課程設(shè)計(jì) 數(shù)字圖像相關(guān)方法 創(chuàng)新思維

中圖分類號(hào)：G424.31文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

力學(xué)是工程科學(xué)的先導(dǎo)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前對(duì)工程力學(xué)專業(yè)學(xué)生的要求也越來(lái)越高。對(duì)工程力學(xué)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)，不僅要加強(qiáng)其理論水平，提高計(jì)算能力，也要培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ貏e是對(duì)于先進(jìn)實(shí)驗(yàn)測(cè)量技術(shù)與方法的了解和應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)力學(xué)在工程力學(xué)專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)中起到開發(fā)學(xué)生動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生探索新事物，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象的作用。數(shù)字圖像相關(guān)方法是實(shí)驗(yàn)力學(xué)中非常重要的一種光學(xué)非接觸測(cè)試方法，由于其光路簡(jiǎn)單，易于操作，已經(jīng)在工程領(lǐng)域得到了大量應(yīng)用。為培養(yǎng)工程力學(xué)專業(yè)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維，本文探討數(shù)字圖像相關(guān)方法在工程力學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

1數(shù)字圖像相關(guān)方法在《工程力學(xué)課程設(shè)計(jì)》中的應(yīng)用探索

《工程力學(xué)課程設(shè)計(jì)》是工程力學(xué)專業(yè)學(xué)生在完成理論力學(xué)和材料力學(xué)后的一門重要課程設(shè)計(jì)，它要求學(xué)生綜合利用所學(xué)力學(xué)知識(shí)，解決工程中簡(jiǎn)單的問題。梁的變形問題是材料力學(xué)中重要的章節(jié)，通過理論公式可以計(jì)算幾種典型邊界條件和受力條件下梁的撓曲線方程。在《工程力學(xué)課程設(shè)計(jì)》中，我們要求學(xué)生分析梁的撓曲線方程推導(dǎo)的假設(shè)條件。同時(shí)，分析在不滿足假設(shè)條件下理論計(jì)算與實(shí)際測(cè)量的誤差。我們采用數(shù)字圖像相關(guān)方法測(cè)量三點(diǎn)彎曲載荷作用下梁的撓曲線。通過改變跨厚比，分析跨厚比對(duì)梁撓度的影響。數(shù)字圖像相關(guān)方法能夠測(cè)量梁的全場(chǎng)變形，相比于單點(diǎn)測(cè)量的位移計(jì)具有較大的優(yōu)勢(shì)。通過《工程力學(xué)課程設(shè)計(jì)》的訓(xùn)練，既可以培養(yǎng)學(xué)生理論推導(dǎo)能力，又能培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力。另外，通過本課程設(shè)計(jì)，開發(fā)了學(xué)生創(chuàng)新思維，啟發(fā)學(xué)生利用新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)與方法解決實(shí)際問題。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題解決問題。同時(shí)，通過本次課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作的精神，在實(shí)驗(yàn)過程中同學(xué)們需要多人配合完成實(shí)驗(yàn)加載、圖像采集、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理等環(huán)節(jié)。因此，數(shù)字圖像相關(guān)方法在《工程力學(xué)課程設(shè)計(jì)》中的應(yīng)用取得了較好的效果，值得推廣。

2數(shù)字圖像相關(guān)方法在《工程力學(xué)典型問題實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)》中的應(yīng)用探索

《工程力學(xué)典型問題實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)》是工程力學(xué)專業(yè)大學(xué)三年級(jí)需要完成的課程設(shè)計(jì)，此課程設(shè)計(jì)主要目的是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)動(dòng)力能力。數(shù)字圖像相關(guān)方法由于其特有的優(yōu)勢(shì)，使其在此課程設(shè)計(jì)中發(fā)揮了重要作用。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)之一是將數(shù)字圖像相關(guān)方法用于測(cè)量I型裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子。此實(shí)驗(yàn)涉及到斷裂力學(xué)，對(duì)學(xué)生的理論功底要求較高。同時(shí)，由于應(yīng)力強(qiáng)度因子是由裂紋尖端附件位移場(chǎng)計(jì)算所得，對(duì)學(xué)生們利用MATLAB等軟件開展數(shù)值計(jì)算的能力要求也較高。最后，通過數(shù)字圖像相關(guān)方法計(jì)算所得應(yīng)力強(qiáng)度因子與理論解進(jìn)行對(duì)比，分析誤差產(chǎn)生原因及減小誤差的方法。通過本課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，既可以培養(yǎng)學(xué)生理論推導(dǎo)能力，又能培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力。另外，通過本課程設(shè)計(jì)，開發(fā)了學(xué)生創(chuàng)新思維，啟發(fā)學(xué)生利用新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)與方法解決實(shí)際問題。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題解決問題。同時(shí)，通過本次課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作的精神，在實(shí)驗(yàn)過程中同學(xué)們需要多人配合完成實(shí)驗(yàn)加載、圖像采集、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理等環(huán)節(jié)。因此，數(shù)字圖像相關(guān)方法在《工程力學(xué)典型問題實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)》中的應(yīng)用取得了較好的效果，值得推廣。

3結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)生產(chǎn)力的發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)水平的大幅提升，當(dāng)前各行各業(yè)都在發(fā)展人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)。與此同時(shí)，越來(lái)越多的人開始逐漸認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)力學(xué)的重要性，從而推動(dòng)了傳統(tǒng)工程力學(xué)專業(yè)的改革和發(fā)展。就工程力學(xué)專業(yè)而言，面臨了許多新的挑戰(zhàn)，同時(shí)也是新的機(jī)遇。大力培養(yǎng)工程力學(xué)專業(yè)學(xué)生動(dòng)手能力，有效地落實(shí)工程力學(xué)專業(yè)培養(yǎng)方案，有利于促進(jìn)工程力學(xué)學(xué)生更好地提升對(duì)于專業(yè)知識(shí)的理解與應(yīng)用能力。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，為了促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力與綜合素質(zhì)的提升，應(yīng)有效地利用新的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，加強(qiáng)其對(duì)于實(shí)踐教學(xué)的重視程度，創(chuàng)建新型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)二者的有機(jī)結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生綜合能力的有效強(qiáng)化，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力。

參考文獻(xiàn)

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