欧美人与动牲交另类

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      運載火箭變形測試虛擬仿真實驗

      運載火箭變形測試虛擬仿真實驗

      實驗簡介本項目依托東南大學土木工程國家級虛擬仿真實驗教學中心和江蘇省土木建筑虛擬仿真共享平臺對外開放服務,基于東南大學光測力學團隊的科研成果和國家重大工程實踐,開發出具有獨立知識產權的運載火箭變形測試虛擬仿真實驗項目。將社會責任、家國情懷和立德樹人等德育要素融入實驗教學項目的各個環節,觸發學生對大國工匠精神的理解,向學生傳遞正確的價值觀和理想信念。項目彌補了實際測量中構建尺寸巨大、場地受限、操作復雜、實驗成本高、參與重型運載火箭實驗機會有限等因素限制。涵蓋

      東南大學

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      實驗簡介


      本項目依托東南大學土木工程國家級虛擬仿真實驗教學中心和江蘇省土木建筑虛擬仿真共享平臺對外開放服務,基于東南大學光測力學團隊的科研成果和國家重大工程實踐,開發出具有獨立知識產權的運載火箭變形測試虛擬仿真實驗項目。將社會責任、家國情懷和立德樹人等德育要素融入實驗教學項目的各個環節,觸發學生對大國工匠精神的理解,向學生傳遞正確的價值觀和理想信念。項目彌補了實際測量中構建尺寸巨大、場地受限、操作復雜、實驗成本高、參與重型運載火箭實驗機會有限等因素限制。涵蓋了《實驗力學》《現代力學測試技術》課程內容。項目包含2個實驗學時、對應課程大綱的12個關鍵知識點。通過本實驗,使學生逐步掌握變形測量的技術原理和操作方法。培養學生的探究思維和解決大型綜合性工程的能力。項目采用多種教學方法,自主式教學方法可以引導學生更好更快地掌握所需知識,任務驅動式教學方法圍繞問題導向的任務線索展開,情景互動式充分發揮項目優勢,開展情景體驗教學,容錯探究式教學方法引導學生自主、開放性提出不同參數的選擇。采用類比法、觀察法、控制變量法、自主設計法等實驗方法,使學生在虛擬環境中完成大型工程測量工作。本項目來源于實際工程應用,堅持以學生為中心的實驗教學理念,將知識學習和能力提升有機融合,引導學生探究得到個性化的實驗結果。實驗創新性強、挑戰度高,實驗仿真程序和模擬數據均來源于實際程序和實測數據,同時采用Web GL圖形技術,3D仿真技術等手段對實驗環境、測量部件和設備進行建模,高度還原了模型功能。本項目面向高校和社會免費開放,已在相關高校和行業內領先的科研院所得到應用。



      設計原則

      實驗本著“虛實結合”的設計理念,圍繞航空航天工程中的實際測量需求,融合先進的現代力學測試技術和真實實驗數據,打造仿真度高、設計合理、趣味性強的虛擬實驗,著重培養學生解決綜合工程難題的能力??捎糜诹W、機械、土木工程等專業的課程實驗,滿足《實驗力學》、《現代力學測試技術》等課程的實驗需求。具體體現為:

      (1) 實驗內容的設計體現了“兩性一度”的一流課程標準

      高階性:本實驗中,多相機數字圖像相關方法測量大型結構的變形是一項復雜的系統性工程,包含四個環節、眾多操作步驟和多個影響測量結果的因素。學生必須在充分理解背景知識和任務目標的前提下,才能完整、自主地完成每個環節的實驗,能夠培養學生解決復雜問題的綜合能力和探究式的高級思維。

      創新性:測量火箭艙段全場變形,是隨著我國近年來重型運載火箭的發展而對實驗力學提出的新課題、新挑戰。本實驗圍繞航空航天工程中的實際測量需求,融合先進的多相機數字圖像相關技術和真實實驗數據,打造了仿真度高、互動性強、趣味性強的虛擬仿真實驗,體現了實驗的創新型。

      挑戰度:本實驗涉及多個學科的基礎知識和眾多科技前沿,且實驗中每環節都需要通過學習新知識,自主設計測量方案才能完成測量任。鍛煉學生學習吸收新知識的能力和自主設計實驗方案的能力,具有一定的挑戰度。

      (2) 實驗環節環環相扣、層層推進

      學生每完成一個環節的學習都將習得一定的實驗理論、方法和技能,并通過探究學習本環節重點考察的影響實驗結果的因素。在實驗過程中,學生還能發現本環節所用方法的不足,為開始下一環節的任務做準備。各環節中引導學生將知識學習和實驗方案設計有機融合,通過容錯、探究式的實驗過程得到個性化的實驗結果,培養學生解決復雜問題的綜合能力和探究式的思維方式。

      (3) 堅持以學生為中心的教學設計

      實驗方案主要采用了任務導向的設計方法,學生在完成某一具體任務的過程中,自然地習得實驗方法和技能,并探究可能對實驗結果產生影響的因素。實驗情景真實、吸引力強,有一定的趣味性,能夠調動學生的學習興趣和積極性。本實驗還將止于至善的精神和愛國主義教育融入教學過程。學生通過自主完成實驗學習任務,深入理解數字圖像相關這種非接觸式測量方法在航天領域的重要價值,潛移默化的激發學生科技報國、投身祖國建設的使命感。



      實驗目的


      本實驗根據《實驗力學》、《現代力學測試技術》課程大綱及關鍵知識點,結合航空航天工程中運載火箭艙段變形測試的應用背景,以多相機數字圖像相關技術為主要測試方法,構建了虛擬仿真實驗平臺,旨在培養學生探究式學習的思維方式和解決大型綜合性工程的能力。

      具體的實驗目的:

      (1)通過環節一艙段屈曲變形,使學生通過觀察生活中易拉罐受壓變形現象,直觀理解火箭艙段薄壁結構屈曲變形的現象、原理和測量需求,培養學生善于發現生活中有趣問題,并積極思考解決方案的能力;通過學習背景知識和自測題檢驗,使學生更好得了解和把握基于視覺的非接觸動態變形測量方法。培養學生參與國家重大工程的熱情和興趣。

      (2)通過環節二力學參數測定,幫助學生掌握相機和鏡頭的基礎知識、數字圖像相關方法的基本原理,并探究離面位移對測量精度的影響。以測量金屬材料力學性能的任務為導向,培養學生設計二維數字圖像相關方法測量方案的能力,并通過環節二讓學生認識到二維測量的局限性,為下一環節的三維測量做鋪墊。

      (3)通過環節三三維變形測量,幫助學生掌握雙目視覺原理、三維數字圖像相關原理、雙相機立體標定原理等知識,并探究相機夾角對測量精度的影響。以測量火箭艙段局部變形的任務為導向,使學生具備從實際測量需求的角度設計三維數字圖像相關方法測量方案的能力,并通過環節二讓學生認識到局部三維測量的局限性,為下一環節的全場測量做鋪墊。

      (4)通過環節四全周變形測量,幫助學生掌握多相機的布置原則、基于編碼點的單相機三維重構方法和多相機坐標系統一方法,并探究相機擾動對測量精度的影響。以測量火箭艙段受荷全周變形任務為導向,使學生具備根據工程實際需求,設計多相機三維數字圖像相關方法測量方案的能力。



      實驗要求


      (1)專業與年級要求

      本實驗屬于東南大學必修課程《實驗力學》、《現代力學測試技術》,該課程面向全校工科專業大三至大四的學生任選。

      (2)基本知識和能力要求

      數字圖像相關方法在變形測試中的應用廣泛,具有一定的前沿性。多相機數字圖像相關方法涉及理論力學、材料力學等基礎力學課程和數字圖像處理、計算機視覺等計算機類課程,多學科高度交叉融合,是跨專業、跨學科、跨能力范疇的綜合性課程。本課程的先修課包括理論力學、材料力學等基礎力學課程以及一些基礎的光學知識。

      學生學習本門課程之前所需掌握的主要能力和知識結構包括:

      l 要求學生了解相機的基本原理知識。

      l 要求學生掌握數字圖像相關方法基本原理。

      l 要求學生掌握力學參數測定、結構變形等力學基礎。

      要求學生掌握雙目立體視覺等計算機視覺基礎知識。


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