为了弥补传统“液压传动”实验的不足,对“液压传动”实验进行虚拟仿真实验设计。采用SolidWorks三维建模软件构建“液压传动”课程虚拟仿真实验所需的液压元件及辅助元件,以Unity3D交互引擎作为虚拟仿真实验开发平台、以Visual Studio作为代码集成开发环境,基于C Sharp语言建立液压泵性能虚拟仿真实验、节流阀压差特性虚拟仿真实验和溢流阀启闭特性虚拟仿真实验。以液压泵性能虚拟仿真实验为例,详细介绍了实验操作模块的实验方法。将虚拟仿真实验技术应用于液压传动实验课程中,来探索线上液压传动实验教学的新模式。

基于对产品造型设计虚拟仿真实验教学展开的价值认知,阐述其教学设计思路、流程与教学特征。通过参数化生成设计、数字化三维形态推导、造型结构仿真、实验结果分析等方法,搭建起产品造型设计虚拟仿真实验平台与教学系统的基本架构,以便更好地推动传统工业设计教学体系的改革。

研发设计了一套能满足教学、实验用的虚拟仿真实验系统。用户可以在该虚拟仿真系统交互式完成针刺机机械结构拆装及针刺工艺实验,可以作为《机械设计》《互换性与测量技术基础》《机械制造技术》等课程直观展示的教学案例,也可做为教师、研究生及本科生的科研平台,在人机交互下有效开展针刺机工艺参数设定、非织造材料产品实现工艺研究等。

拉瓦尔喷管气动特性是一维可压缩气动理论教学的重点和难点。为实现气流参数在喷管内部变化规律的可视化教学,开发了拉瓦尔喷管气动特性虚拟仿真实验项目。设计了一款出口马赫数为2.2拉瓦尔喷管,在验证数值仿真方法合理性、设计目标符合预期的基础上,对超声速喷管内部的气流参数沿流向发展规律和波涡干涉现象进行了研究。结果表明,虚拟仿真实验能够展示不同背压条件下的气体流动过程,与经典一维气动理论一致;并进一步揭示激波诱导边界层分离现象、声速线与正激波形成过程的内在机理。教学实践方面,开发了教学验证型与科研创新型两种应用模式,激发了学生的学习兴趣,为学生进行创新性实验提供了支撑,有效地促进了专业建设与教学改革。

针对液压传动传统实验在本科"液压传动"实验教学中的不足,研究采用虚拟仿真技术建立虚拟仿真实验,对传统实验进行扩展与深化,并从仿真实验的总体框架、实验内容、实验原理、实验特点和表现形式等方面对虚拟仿真技术在"液压传动"实验课中的应用进行了探索,建立了液压元件与系统虚拟仿真平台,使用结果表明,虚拟实验有助于提高学生的学习积极性、巩固课本知识、培养安全意识和创新精神。