應用型教學丨將CAE仿真引入機械工程基礎專業(yè)課中

隨著計算機技術和力學等相關基礎學科的發(fā)展，近年來數(shù)字化設計已經(jīng)成為企業(yè)設計中的主流，同時數(shù)字化設計思想也為傳統(tǒng)的機械基礎課理論教學改革創(chuàng)造了條件。將數(shù)字化設計引入機械基礎課教學中，是理論教學向應用型方向發(fā)展的重要嘗試之一。

機械專業(yè)相關課程教學中的問題點分析

機械專業(yè)基礎課包括機械制圖、機械設計基礎、機械原理、工程力學及其相應的課程設計等，課程中所涉及的概念抽象、原理復雜、知識的專業(yè)性很強，是學生難學、教師難教的課程。存在的問題主要有以下幾點：

1.學生的空間想象力不足。教材中大多用平面圖形的方式表達零件，缺少對應的三維視圖，增加了學生對零件圖的理解難度，影響了對后續(xù)專業(yè)課程的學習和掌握。2.與教材配套的實物模型缺乏使用靈活性。由于實物模型本身的缺陷，例如機械制圖課程設計中的教學模型油泵，本身很重，數(shù)量也有限，只能在課程設計開始時在實驗室里展示，不能讓學生根據(jù)學習的需要隨時查看，影響了學生對實物的理解，從而使課程設計的效果不夠理想。3.機械專業(yè)相關課程概念理解困難。現(xiàn)有的教材以理論推理為主的方式來闡述機械原理等相關知識，內容晦澀難懂，很難激發(fā)學生的學習興趣，導致學生對原理理解不充分，難以真正掌握相關知識。

CAE仿真技術在機械基礎課程中的應用

CAE仿真技術在機械專業(yè)教學中的應用主要有以下幾個方面：1.通過虛擬樣機實現(xiàn)對實際工作狀態(tài)的仿真，使靜止的概念說明變成動態(tài)的虛擬樣機演示，加深學生的印象，激發(fā)學生的學習興趣。以《材料力學》中最經(jīng)典的低碳鋼拉伸試驗為例，該試驗的目的是說明低碳鋼在載荷作用下材料變形與拉力之間的關系，從而讓學生掌握材料力學中幾個最基本的概念：彈性極限、屈服極限、強度極限、延伸率、收縮率等。

低碳鋼軸向拉伸時的受力性質

現(xiàn)在的絕大多數(shù)工科生都有個人電腦，對計算機軟件操作的興趣遠遠大于在實驗室的實際操作，而且在進行計算機仿真后，大部分同學對仿真的可靠性都有所質疑，再進行試驗時勢必會激發(fā)學生的學習積極性，起到事半功倍的作用。

CAE仿真技術在高校教學中的可行性

CAE仿真技術在高校教學中的應用，是大學生進行創(chuàng)新設計的重要途徑，是高校教育為企業(yè)培養(yǎng)創(chuàng)新應用型人才，實現(xiàn)企業(yè)用人需求與高校人才培養(yǎng)目標一致性的必須舉措。隨著三維設計軟件的普及，越來越多的企業(yè)采用CAE仿真技術，一些模具制造企業(yè)甚至不需要轉化為二維視圖，就直接生成了加工指令，實現(xiàn)無圖紙加工。很多模具企業(yè)已經(jīng)把是否掌握CAE技術作為招聘的一項基本要求，因此學生對CAE設計方法的掌握有著迫切的需求。在計算機技術和數(shù)值仿真技術高速發(fā)展的時代，數(shù)字化設計必然在高校教學中發(fā)揮前所未有的作用。將數(shù)字化設計方法引入高校教學，能夠從根本上體現(xiàn)技術更新對課程的影響，只有使學生掌握三維數(shù)字化設計和CAE仿真技術，才能達到全面提升教學水平和創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目的；只有將數(shù)字化設計方法應用到教學中，高等教育的培養(yǎng)目標才能與企業(yè)的人才需求相一致，才能確保向社會輸送優(yōu)秀的工程技術人員。

來源：云道智園