2016/1/5 15:54:02 虚拟仿真技术如何助车辆工程试验教学锦上添花

“实验是高校教学中的一个重要环节,是培养新型人才的重要手段,各个学校都把实验室建设放在首要地位。但是,受到经费、场地、设备等限制,实验室建设往往不能达到满意的效果,特别是对于车辆工程专业来说,实验、实习所需的实验设备数量较多,更新换代频率快,投资巨大,一般院校很难满足,严重影响实验教学工作的正常进行和实验效果。 能不能少花钱多干事,利用有限的资源,建立适于汽车类各门课程的实验室呢?开发虚拟仿真实验技术,建立虚拟实验室就可以达到上述目的。”这是我们在数字化校园建设过程中遇到的最为常见的问题,这也是为什么益教教育虚拟仿真软件能够适应学校发展而创造的新生助学工具。

1.虚拟仿真实验的主要特色

1.1 交互性和自主性

基于虚拟仿真技术的实验与传统实验有一个明显的区别,那就是实验的模式是非固定的、动态的,具有良好的交互性和自主性。 虚拟实验是计算机仿真技术、多媒体技术等高新技术的有机组合应用,特别是多媒体计算机具有图文并茂、丰富多彩的人机交互方式。 虚拟实验项目的实验框架是不固定的,实验者可以依据实验大纲,根据自己的需要和兴趣,利用虚拟实验室的实验模型库,自由搭接、组合、拆装实验框架,自行设计实验步骤和实验方法,引导学生接触新知识、新技术,开发学生的智能,表现出实验者对实验的高度自主性。

1.2 开放性

虚拟实验系统可通过网络系统向用户开放,实验者可自由地进入或退出实验系统,具有良好的开放性。主要表现为两个方面:一是资源开放。网上虚拟实验系统储存了大量的实验模式、各种虚拟实验仪器仪表、各种实验器件或构件、各种虚拟实验环境等,实验者可根据自己的实验需要自由地选择使用。二是网上虚拟实验室是一个开放的实验平台,是动态的,具有良好的灵活性,实验者也可根据自己的实验需要,自行构建实验环境、实验模块、实验仪器等。

1.3 节省实验经费 ,

保证试验安全在汽车测试实验中,往往会因为实验设备、实验场地、实验经费等方面的原因,而使一些应该开设的教学实验无法进行。 利用虚拟仿真系统,可以弥补这些方面的不足,学生足不出户便可以做各种各样的实验,获得与真实实验一样的体会,从而丰富感性认识,加深对教学内容的理解。学生在虚拟实验环境中,可以放心地去做无论多么危险的实验(如虚拟的汽车碰撞实验)。

1.4 可打破空间 、时间的限制

利用虚拟仿真技术,可以彻底打破空间的限制。学生除了能观察到整车的运动情况,也能进入某一子系统内部进行详细观察,这是电视录像媒体和实物媒体所无法比拟的。虚拟仿真技术还可以突破时间的限制,一些需要很长时间的进行的实验,通过虚拟仿真技术,可以在很短的时间内呈现给学生。

下面具体介绍汽车虚拟仿真软件在舞阳中专虚拟仿真技术数字化校园建设中的应用

2.虚拟仿真实验在舞阳中专的实际应用

依托舞阳中专现有的师资情况和现状,结合益教教育虚拟仿真技术的经验,对该校汽车虚拟专业进行了研究。并且进行了大量的数据分析与研究,已发表了实现整个虚拟仿真试验系统中部分子系统的研究成果。

在汽车拆装实验中的应用

在传统的汽车整车及各系统总成拆装实习中, 往往因为学时、场地、设备等问题,每一名学生不可能在短短一两周时间内完成一辆整车及其各总成的拆装工作,只能选择两三个总成进行训练。

加之传统课堂理论教学与实践结合较差,多数学生在实践教学中仍处在看热闹的阶段,收不到理想的教学效果,而且实验教学费用较高。而我们利用虚拟仿真技术对有关实验教学环节进行综合处理,可演示完整的整车拆装和各分总成的拆装步骤与方法,并结合有关必要的解说和优美的音乐,使学生能身临其境。 利用闪烁、箭头动画着重指出在操作过程中应注意的问题,然后针对具体的问题和结构在教师的指导下,由学生自己动手操作, 从而既达到结合理论训练学生实际动手能力的目的,又使学生对整个实验内容有了完整的认识和理解。

在整车性能测试实验中的应用

因为《汽车理论》课程所要求的汽车各性能道路测试实验,需要各种实验路面,需要大量的实验测试仪器,并基于安全性考虑,某些实验不得不放弃,如车辆的碰撞试验、风洞试验、平顺性试验等。 针对整车性能的测试,我们已经开发了汽车操种稳定性和行驶平顺性的虚拟测试系统,其它的性能测试系统正在开发之中。

在汽车各总成性能测试实验中的应用

针对汽车各总成的性能测试,我们已开发了汽车悬架和动力传动系统的虚拟实验系统,正在开发动力总成振动测试系统;另外,我们还开发了汽车横向稳定性控制系统和自适应巡航控制系统的仿真实验系统。

将虚拟仿真技术引入实验教学取得的初步成效

虚拟仿真技术已在车辆工程学生的车辆专题课程设计和毕业论文综合设计实验中开始推广使用,强调所设计的系统尽量与生产实际相联系,解决企业产品测试或检测方面的具体问题,使学生参与实验教学仪器设备的自主开发及应用;要求学生在完成设计任务的过程中,利用 3D(UG,CATIA,PROE 等)工程软件,把传统的设计内容通过三维模型表现出来,然后,把需要验收的成果利用相关虚拟仿真软件制作成幻灯资料,丰富我们的虚拟实验系统。结果显示,学生能在较短的时间内掌握虚拟仿真系统的基本功能和使用方法,并且能够动手搭建自己的“实验产品、设备和仪器”,输出相关性能特性曲线和测试报告。上述训练不仅加强了学生对虚拟仿真系统的工作原理、使用方法及功能的认识,而且开阔了学生的思路和眼界,提高了处理问题和解决问题的能力,拓宽了学生的视野,丰富了学生的知识结构和体系。因此,开发和利用虚拟仿真实验系统是改革实验教学的一个新的发展方向,必将在舞阳中专实验领域开辟新的天地。

随着三维建模技术、动作交互技术等虚拟仿真技术的发展,其应用于车辆工程实验教学中能把抽象的、难以直接用一般自然手段表现的直观形象地表现出来,从而有助于学生认识汽车系统动力学的规律,提高实验教学的先进性。相信在不远的将来,它必将成为在实验教学乃至整个现代教学中的重要技术手段。


 
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