虚拟实验项目一览表-工程力学虚拟仿真实验教学中心

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序号	实验类型	实验项目名称	实验简介（包含实验功能）	实验效果
1	基础型	拉伸实验 (点击进入)	1.通过拉伸实验视频、动画、分析以往实验数据等形式使学生对拉伸实验原理、设备操作、试件加工、实验指标评定等建立基本实验概念。2.结合不同材料试件的破坏形式分析试件破坏真实应力，使学生明确抗拉强度定义的工程意义及局限性，引导学生建立真实破坏应力分析的概念。3.结合特殊形状试件（含切口试件）的破坏形式，进一步明确材料特性的判断准则及工程设计、施工中需注意的问题。	通过拉伸试验可以深入了解不同材料的力学性能特点与试样破坏特征。全面地测定材料的力学性能，如弹性、塑性、强度、断裂等力学性能指标。这些性能指标对材料力学的分析计算、工程设计、选择材料和新材料开发都有极其重要的作用。
2	基础型	压缩实验	1.通过压缩实验视频、动画、分析以往实验数据等形式使学生对压缩实验原理、设备操作、试件加工、实验指标评定等建立基本实验概念。2.结合脆性材料试件的破坏形式分析试件破坏真实应力，使学生明确抗压强度定义的工程意义及局限性。3.通过低碳钢压缩真实应力-应变曲线的测定，明确压缩实验无极限承载力的原因。4.结合特殊形状试件的破坏形式，进一步明确材料破坏的真实应力及工程设计、施工中需注意的问题。	工程中常用的金属塑性材料，其受拉与受压时所表现出来的强度、刚度和塑性等力学性能是大致相同的。但广泛使用的脆性材料抗拉强度很低，抗压强度却很高。压缩实验可测定材料在常温、静载、单向受力状态下力学性能，这对合理选用工程材料、满足结构强度的要求，是十分重要的。
3	综合设计型	扭转实验	1.通过扭转实验视频、动画、分析以往实验数据等形式使学生对扭转实验原理、设备操作、试件加工、实验指标评定等建立基本实验概念。2.结合不同材料试件的破坏形式分析试件破坏真实应力，使学生明确抗扭强度定义的工程意义及局限性。3.通过对低碳钢、铸铁、铝合金等材料拉、压、扭实验应力单元体、破坏形式综合分析，说明不同材料在不同受力状态下强度理论的适用性。4.结合特殊形状试件（含切口试件）的破坏形式，进一步明确材料破坏的真实应力及工程设计、施工中需注意的问题	工程中有许多承受扭转变形的构件，了解材料在扭转变形时的力学性能，有利于构件的合理设计和选材。明确四大强度理论有不同的适用范围，材料在不同受力状态下不同的破坏形式是其适用的强度理论在不同受力状态下的不同表现形式。
4	综合型	电测法测定材料弹性模量E和泊松比μ	1.通过实验视频、动画、分析以往实验数据等形式使学生对应变电测实验原理、设备操作、试件形状实验指标评定等建立基本实验概念。2.通过不同的桥路组合，明白应变测试的原理。3.结合不同方向应变的测试，建立主应力的概念。4.结合特殊形状试件的无泊松现象实验，明确泊松现象的条件及工程应用。	通过实验测定弹性模量E和泊松比μ是对构件进行刚度稳定和振动计算、研究构件的应力和变形时两个必不可少的弹性常数。通过该实验可以验证胡克定律，了解胡克定律的适用范围，了解电阻应变片的工作原理、贴片方式及应变测试的接线方式。
5	综合性	梁弯曲正应力电测实验	1.通过实验视频、动画、分析以往实验数据等形式使学生对梁弯曲实验原理、设备操作、试件加工、实验指标评定等建立基本实验概念。2.通过excel表格分析不同梁高、宽、E、跨距、支座形式等因素对梁承载力的影响。3.利用ANSYS软件分析不同因素对梁承载力的影响、将结果与excel表格解析解相比较，明确平截面假定的适用范围。4.进行梁截面优化设计，明确梁设计中需注意的问题。	梁是工程中常用的受弯构件。梁受弯时，产生弯曲变形，在结构设计和强度计算中经常要涉及到梁的弯曲正应力、挠度的计算，在工程检验中，也经常通过测量梁的主应力大小来判断构件是否安全。该实验也可明确梁的工作原理、不同因素对梁承载力的影响，并了解梁的优化设计过程。
6	提高型	弯扭组合主应力电测实验	1.通过实验视频、动画、分析以往实验数据等形式使学生对圆管弯扭组合实验原理、设备操作、试件加工、实验指标评定等建立基本实验概念。2.通过excel表格分析不同管径、壁厚、弹性模量、力臂、支承方式、内压等因素对管弯扭内力素的影响。3.利用ANSYS软件分析不同因素对管弯扭内力素的影响、将结果与excel表格解析解相比较，明确复杂应力状态下解析解的适用范围，从而使学生明确单元体应力分析的科学性与局限性。	通过用应变电测法测定二向应力状态下的主应力大小及方向，与理论值进行比较并掌握用应变花测量某一点主应力大小及方向的方法，通过本实验可以学得通过在不同的特征部位粘贴应变片及双向交变加载，可以反映不同的受力形式引起的应变及其方向的变化。明确单元体应力分析的科学性与局限性。
7	综合性	压杆稳定实验	1.通过实验视频、动画、分析以往实验数据等形式使学生对矩形截面直杆压缩失稳实验原理、设备操作、试件加工、实验指标评定等建立基本实验概念，明确侧向干扰的必要性及明确失稳其实也是一种平衡状态。2.通过excel表格分析不同厚度、宽度、长度、支承方式等因素对压杆失稳荷载的影响。3.利用ANSYS软件分析不同因素对压杆临界承载力的影响、将结果与excel表格解析解相比较，分析解析解的适用范围及影响趋势。4、模拟并演示压应力超过屈服点后不同截面形状试件的失稳破坏形式，进一步明确侧向干扰的必要性及对干扰能量的要求，分析工程失稳破坏突然性的机理。	工程实际中，经常会出现由于局部压杆的失稳导致整个结构瞬间破坏的情形，是因为若在这个失稳过程中荷载可控，压杆将建立弯曲平衡状态，其承载力为临界荷载；若失稳过程中荷载不可控，压杆将无法建立弯曲平衡状态，横向变形持续增加直至压杆屈服破坏。通过本实验了解工程中压杆失稳破坏的机理，明白为何工程中压杆失稳往往是瞬间的破坏，并预防这种破坏。
8	基础型	摩擦力实验	摩擦是日常生活和工程问题中普遍存在的一种自然现象．研究摩擦的目的是为了能有效地发挥其有利的方面，减少或限制其不利的方面。	通过该实验，使学生深入了解产生滑动摩擦力的原因，影响滑动摩擦力因素，大小以及方向。
9	基础型	摩擦系数与摩擦角	自锁现象在工程中应用	通过摩擦实验来使学生更好地掌握摩擦系数与摩擦角。
10	综合设计型	不规则物体的转动惯量	该实验是由一个三线摆模型组成的系统，用三线摆导出转动惯量	通过该实验，学生学会推导转动惯量的换算公式，
11	基础型	悬吊法测不规则物体的重心	由二力平衡原理，悬挂法确定不规则物体的重心	通过该实验，使学生掌握不规则物体重心的方法。
12	基础型	称量法测不规则物体重心	用合力矩定理求连杆的重量及重心位置。	通过该实验，使学生掌握不规则物体的重心的确定方法。
13	基础型	合成运动轨迹实验	直角推杆运动机构的运动分析时，当选取不同动点对不同参考坐标系会得到不同的运动轨迹，通过运动轨迹的直接描述可使之了解运动之间关系	通过实验使学生知道选取不同动点对不同参考坐标系会得到不同的运动轨迹，掌握动点、动系选取的合理性
14	综合设计型	单自由度体系刚度和频率的计算	本实验是由高压输电线模型和弹簧构成的单自由度系统，通过测试单自由度振动系统的变形，计算系统的刚度与固有频率	通过该实验，学生基本掌握计算弹簧系统刚度和固有频率的计算方法
15	综合设计型	自由衰减振动实验	很多实际振动问题可以简化为单自由度系统的问题来研究。小阻尼自由振动是伪简谐振动，它也是一种周期振动。	通过实验，观察梁振动的频率、周期与衰减曲线，加强衰减振动的基本概念认识。
16	综合设计型	强迫振动实验	由于阻尼存在，工程中的自由振动都会逐渐衰减而完全停止。但是若系统受到外界持续不断地激励，使系统产生振动，这种振动就是受迫振动。外界对系统的持续不断的激励的形式有各种各样	通过实验，了解强迫振动、多阶振形的基本概念
17	基础型	碰撞实验	碰撞是工程实际中的一种常见而又复杂的动力学问题，落体回弹实验介绍碰撞恢复系数的概念	通过实验，学会测试不同材料之间的碰撞恢复因数
18	基础型	四连杆机构实验	四连杆机构是机械传动的一种基本体系，通过杆件的杆长、位置变化，可以获取不同的传动状况。	让学生直观认识四连杆机构的不同机械传动状态
19	综合设计型	曲柄摇杆的支座变动后速度矢量表示实验	研究曲柄摇杆在不同角速度变化与支座位置变动的情况下来了解动点速度的改变状况	曲柄摇杆运动机构的运动分析时，当选取不同角速度变化与不同支座位置变动的情况下来了解动点速度的改变状况。
20	综合设计型	曲柄摇杆的运动轨迹实验	曲柄摇杆运动机构的运动分析时，当选取不同动点对不同参考坐标系会得到不同的运动轨迹，通过运动轨迹的直接描述可使之了解运动之间关系。	通过选取不同动点对不同参考坐标系会得到不同的运动轨迹，掌握动点、动系选取的合理性。
21	基础型	几何组成分析（一）	本实验是让学生在实验中观察几何常变体系和几何不变体系的本质区别；几何不变体系中有多余约束和无多余约束的区别，并能够解释原因。	通过该实验，学生能够深刻理解几何常变体系、有多余约束的几何不变体系和无多余约束的几何不变体系的概念。
22	基础型	几何组成分析（二）	按几何组成规律分别组装出几何不变体系和几何瞬变体系。给体系施加少量的荷载，可以观察到几何不变体系和瞬变体系位移的本质区别；同时也可以体验到瞬变体系在经过少量位移之后可以变成几何不变体系；最后给瞬变体系施加荷载，测量出杆件的应力，验证瞬变体系不能作为结构使用的原因。	瞬变体系是课堂教学难以理解的一个概念。通过该实验，学生能够很容易地体会到瞬变体系与几何不变体系的不同以及瞬变体系不能作为结构使用的原因。对概念的理解更加清晰，有助于钢结构中桁架结构的学习。
23	基础型	静定结构的性质（一）	静定结构的性质有很多，例如：静定结构的内力与刚度无关；基本部分上作用荷载时不引起附属部分的内力，而附属部分作用荷载时会引起基本部分的内力；局部平衡特性；局部构造变化特性等。本实验将验证第二个特性。	通过该实验，学生能够深入掌握荷载作用在基本部分时不引起附属部分的内力，而荷载作用在附属部分时会引起基本部分的内力。加深对静定结构特性的理解，并能够在计算中加以运用。
24	基础型	静定结构的性质（二）	本实验将验证静定结构的两个特性：局部平衡特性和局部构造变化特性。	通过实验，加深对静定结构局部平衡特性和局部构造变化特性的理解，并应用到计算中。
25	基础型	静定结构的性质（三）	本实验将验证静定结构的一个非常重要的特性：杆件的刚度发生变化，对静定结构的内力无影响，但对位移有影响。	通过该实验，学生能够熟练掌握静定结构的内力与杆件的刚度无关，但位移与刚度有关。并能将这一性质运用到概念的分析中。
26	基础型	刚架的内力分析	本实验选取不同的刚架模型，施加荷载，用实验方法测量并计算出杆件的内力，并与理论计算结果相比较，发现其中的不同并分析原因。	通过该实验学生可以掌握不同的刚架结构内力分布的区别，并学会分析理论计算和实验结果是否吻合及其原因。
27	综合设计型	结点改变对结构内力的影响	本实验对相同的杆件用不同的结点组装起来（铰结点、刚结点、组合结点），分析内力的不同，并分析不同的结构以哪种应力为主，次内力是否可以忽略等。	通过该实验，学生可以掌握次内力的概念，并自行分析什么样的结构具有什么样的次内力。
28	综合设计型	功的互等定理实验	本实验是通过实验方法验证功的互等定理是否成立。实验模型由学生自己设计，每组学生的模型都不同。学生还可以学会用功的互等定理求解超静定结构。	学生对该实验的积极性很高，因为他们可以自行设计不同的模型，还能够用互等定理求解超静定结构。
29	基础型	位移互等定理实验	学生认为位移互等定理是很抽象的，不做计算或实验就无法定量地形成概念。本实验是通过实验方法验证位移互等定理是否成立。学生可以选择给定的实验模型，也可以自己设计模型。完成之后学生还可以学会用位移互等定理求解结构。	完成本实验之后学生能够对位移互等定理进行定量地验证，并学会用位移互等定理求解结构。
30	基础型	反力互等定理实验	本实验是通过实验方法验证反力互等定理是否成立。学生可以选择给定的实验模型，也可以自己设计模型。完成之后学生还可以学会用反力互等定理求解结构。	完成本实验之后学生能够对反力互等定理进行定量地验证，并学会用反力互等定理求解结构。
31	基础型	位移反力互等定理实验	本实验是通过实验方法验证位移反力互等定理是否成立。学生可以选择给定的实验模型，也可以自己设计模型。完成之后学生还可以学会用位移反力互等定理求解结构。	完成本实验之后学生能够对位移反力互等定理进行定量地验证，并学会用位移反力互等定理求解结构。
32	综合设计型	力法实验	本实验是应用力法的基本原理求解超静定结构。共做三组实验，分别是求原超静定结构在荷载下的内力、基本结构在荷载下的内力、基本结构在单位未知量作用下的内力。学生还可以根据自己的兴趣分别选择不同的基本结构进行实验，并比较实验结果。	该实验能够验证力法的基本原理是否正确，学生通过该实验可以进一步加深对力法基本原理的理解。
33	综合设计型	位移法实验	本实验是应用位移法的基本原理求解超静定结构。共做三组实验，分别是求原超静定结构在荷载下的内力、基本结构在荷载下的内力、基本结构在单位未知位移作用下的内力。学生还可以根据自己的兴趣分别选择不同的基本结构进行实验，并比较实验结果。	该实验能够验证位移法的基本原理是否正确，学生通过该实验可以进一步加深对位移法基本原理的理解。
34	综合设计型	静定和超静定结构由支座位移引起的内力实验	通过实验验证静定结构在支座位移时不引起内力，掌握超静定结构在什么样的支座位移下会引起内力，什么样的支座位移下不引起内力。	通过该实验学生对静定和超静定结构在支座位移时是否能够引起内力有清晰的认识，并能够解释原因。
35	综合设计型	GMDSS虚拟设备操作	介绍船舶GMDSS通信设备的操作。包括：1.卫星通信系统: INMARSAT-C站、INMARSAT-F站；2.地面通信系统：VHF、VHF DSC\ MF/HF组合电台、MF/HF DSC、 NBDP; 3.MSI播发系统：NAVTEX接收机、EGC接收机；4.遇险报警系统：SART、EPIRB等。	通过室验学生能够顺利掌握GMDSS通信设备的操作使用，适应船上工作需要。
36	综合设计型	航海雷达与ARPA虚拟操作	使用雷达和自动雷达标绘仪保持航行安全。包括：1. 雷达基本操作与设置；2. 雷达观测；3. 雷达导航4. 雷达定位 5. 雷达人工标绘；6. 雷达自动标绘；7. AIS报告目标；8. 试操船	通过实验学生能够顺利掌握航海雷达和ARPA设备的操作使用，尽快适应船上工作需要。
37	综合设计型	船舶配载虚拟操作	1. 杂货积载。2. 固体散货积载。 3. 散装谷物积载。 4. 集装箱积载	通过实验使学生掌握上述多种船型的配载方法，包过分析船舶载货能力；船舶的强度、稳定性、吃水差的分析计算以及装卸货顺序等。
38	综合设计型	驾驶台虚拟资源管理	1. 船舶操纵。包括锚泊、靠离泊、港内掉头、靠离浮筒等。2. 避碰规则应用。包括互见、能见度不良以及特殊水域的避碰规则应用。3.驾驶台资源管理。包括计划制定以及通过指定水域的实际操作。	通过实验使学生掌握船舶操纵与避碰以及驾驶台资源管理的操作，适应船上工作需要。
39	综合设计型	电子海图操作	1. 系统组成检查。 2.系统数据与现实。3.系统安全参数的设置。4. 航线设计与航次计划。 5.航行监控。 6. 航海日志。 7.过分依赖电子海图的风险。8. 系统测试与备用配置。	通过实验使学生掌握电子海图设备的操作，适应船上工作需要。
40	综合设计型	轮机自动化虚拟操作	1. 自动化仪表。 2. 主机遥控系统。 3. 船舶自动控制系统。 4.机舱监视与报警系统	通过实验使学生掌握船舶机舱自动化系统的操作，适应船上工作需要。
41	综合设计型	船舶电站虚拟操作	1. 电气控制箱的维护保养及故障查找与排除。 2.电子控制线路识图、器件识别与功能测试、焊接与装配。 3. 船舶电力系统的继电保护及主要故障的判断和排除。 4.船舶电站手动操作。5. 船舶电站的管理与维护	通过实验使学生掌握船舶机舱自动化系统的操作，适应船上工作需要。
42	综合设计型	轮机模拟器操作	1. 冷船起动。 2. 备车操作～定速航行。 3.应急操作。 4. 设备及系统故障分析及排除。	通过实验使学生掌握船舶主机备车和应急的操作，适应船上工作需要。
43	综合设计型	机舱资源虚拟管理	1. 通信与沟通。 2. 计划的编制与实施。3. 轮机部团队的协调与配合。	通过实验使学生掌握机舱资源管理的操作，适应船上工作需要。
44	综合设计型	建筑节能效果评价与分析	通过建立建筑模型，对建筑的保温隔热、日照情况进行模拟分析	通过模拟分析，学生可以对建筑的节能设计技术及节能设计效果有一个直观的认识和了解。
45	综合设计型	厅堂类建筑音效效果分析	通过数字模型，对剧院等观演建筑的大厅进行音质模拟分析	通过模拟，发现设计缺陷，特别是声聚焦等不良现象，并通关调整设计方案达到厅堂理想的音质效果。
46	综合设计型	建筑实务与建筑动画之间的感官效果比较分析	将建筑物与建筑模型对比分析，获取设计资料。	通过对已有建筑物建立数字模型，将模型与建筑实物进行感知比较，获取实物与模型之间的差异。
47	综合设计型	远程设计及修改实验	本实验是在网络上实现异地设计与修改。通过实验让学生了解到，每个企业是一个设计端，可以远程传递图纸，并在远程进行修改，并且能够互动修改。并实验涉及到数据传递，对网络的要求较高。	通过实验可以改变学生的传统观念，修改设计图纸不一定要面对面。
48	综合设计型	远程安装与拆卸实验	通过计算机网络传递虚拟零件，并进行虚拟装配，也可以远程控制机械拆卸。学生可以通过自己的兴趣，自己设计零件，多个学生设计的零件可以进行装配实验。	学生通过远程装配和拆卸，极大的提高了学生的学习积极性。也可以发现设计中的不合理地方，增强对教材中内容的理解。