應(yīng)用型教學(xué)丨將CAE仿真引入機(jī)械工程基礎(chǔ)專(zhuān)業(yè)課中

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和力學(xué)等相關(guān)基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展，近年來(lái)數(shù)字化設(shè)計(jì)已經(jīng)成為企業(yè)設(shè)計(jì)中的主流，同時(shí)數(shù)字化設(shè)計(jì)思想也為傳統(tǒng)的機(jī)械基礎(chǔ)課理論教學(xué)改革創(chuàng)造了條件。將數(shù)字化設(shè)計(jì)引入機(jī)械基礎(chǔ)課教學(xué)中，是理論教學(xué)向應(yīng)用型方向發(fā)展的重要嘗試之一。

機(jī)械專(zhuān)業(yè)相關(guān)課程教學(xué)中的問(wèn)題點(diǎn)分析

機(jī)械專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課包括機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械原理、工程力學(xué)及其相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)等，課程中所涉及的概念抽象、原理復(fù)雜、知識(shí)的專(zhuān)業(yè)性很強(qiáng)，是學(xué)生難學(xué)、教師難教的課程。存在的問(wèn)題主要有以下幾點(diǎn)：

1.學(xué)生的空間想象力不足。教材中大多用平面圖形的方式表達(dá)零件，缺少對(duì)應(yīng)的三維視圖，增加了學(xué)生對(duì)零件圖的理解難度，影響了對(duì)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)和掌握。2.與教材配套的實(shí)物模型缺乏使用靈活性。由于實(shí)物模型本身的缺陷，例如機(jī)械制圖課程設(shè)計(jì)中的教學(xué)模型油泵，本身很重，數(shù)量也有限，只能在課程設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)在實(shí)驗(yàn)室里展示，不能讓學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)的需要隨時(shí)查看，影響了學(xué)生對(duì)實(shí)物的理解，從而使課程設(shè)計(jì)的效果不夠理想。3.機(jī)械專(zhuān)業(yè)相關(guān)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(lái)闡述機(jī)械原理等相關(guān)知識(shí)，內(nèi)容晦澀難懂，很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)原理理解不充分，難以真正掌握相關(guān)知識(shí)。

CAE仿真技術(shù)在機(jī)械基礎(chǔ)課程中的應(yīng)用

CAE仿真技術(shù)在機(jī)械專(zhuān)業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：1.通過(guò)虛擬樣機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際工作狀態(tài)的仿真，使靜止的概念說(shuō)明變成動(dòng)態(tài)的虛擬樣機(jī)演示，加深學(xué)生的印象，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。以《材料力學(xué)》中最經(jīng)典的低碳鋼拉伸試驗(yàn)為例，該試驗(yàn)的目的是說(shuō)明低碳鋼在載荷作用下材料變形與拉力之間的關(guān)系，從而讓學(xué)生掌握材料力學(xué)中幾個(gè)最基本的概念：彈性極限、屈服極限、強(qiáng)度極限、延伸率、收縮率等。

低碳鋼軸向拉伸時(shí)的受力性質(zhì)

現(xiàn)在的絕大多數(shù)工科生都有個(gè)人電腦，對(duì)計(jì)算機(jī)軟件操作的興趣遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際操作，而且在進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真后，大部分同學(xué)對(duì)仿真的可靠性都有所質(zhì)疑，再進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)勢(shì)必會(huì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，起到事半功倍的作用。

CAE仿真技術(shù)在高校教學(xué)中的可行性

CAE仿真技術(shù)在高校教學(xué)中的應(yīng)用，是大學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的重要途徑，是高校教育為企業(yè)培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才，實(shí)現(xiàn)企業(yè)用人需求與高校人才培養(yǎng)目標(biāo)一致性的必須舉措。隨著三維設(shè)計(jì)軟件的普及，越來(lái)越多的企業(yè)采用CAE仿真技術(shù)，一些模具制造企業(yè)甚至不需要轉(zhuǎn)化為二維視圖，就直接生成了加工指令，實(shí)現(xiàn)無(wú)圖紙加工。很多模具企業(yè)已經(jīng)把是否掌握CAE技術(shù)作為招聘的一項(xiàng)基本要求，因此學(xué)生對(duì)CAE設(shè)計(jì)方法的掌握有著迫切的需求。在計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)值仿真技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，數(shù)字化設(shè)計(jì)必然在高校教學(xué)中發(fā)揮前所未有的作用。將數(shù)字化設(shè)計(jì)方法引入高校教學(xué)，能夠從根本上體現(xiàn)技術(shù)更新對(duì)課程的影響，只有使學(xué)生掌握三維數(shù)字化設(shè)計(jì)和CAE仿真技術(shù)，才能達(dá)到全面提升教學(xué)水平和創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目的；只有將數(shù)字化設(shè)計(jì)方法應(yīng)用到教學(xué)中，高等教育的培養(yǎng)目標(biāo)才能與企業(yè)的人才需求相一致，才能確保向社會(huì)輸送優(yōu)秀的工程技術(shù)人員。

來(lái)源：云道智園