Iliev NSeminar 2008 - bvu-bg.eubvu-bg.eu/sem/sem6/Iliev.pdf · НАЦИОНАЛЕНСЕМИНАР„НОВОСТИВЕЛЕКТРОННОТОИМОБИЛНОТООБУЧЕНИЕ”,

НАЦИОНАЛЕН СЕМИНАР „НОВОСТИ В ЕЛЕКТРОННОТО И МОБИЛНОТО ОБУЧЕНИЕ”, СОФИЯ, 11.11.2008

Виртуална лаборатория за електронно обучение потехническа механика

Веселин ИлиевХимикотехнологичен и металургичен университетСофия, 1756, бул.”Климент Охридски” №8

• ВЪВЕДЕНИЕ (от кога и за какво се използва eLSe в ХТМУ-София )

• Причини наложили създаването на виртуалната лаборатория

• Описание на виртуален експеримент на базата на реално оборудване

• Описание на виртуален експеримент на базата на програмен симулатор

• Описание на виртуален експеримент на базата на виртуално оборудване


ВЪВЕДЕНИЕМалко история

До 2003 г. - Инцидентно приложение на статичниWeb страници в комбинация сшироко разпространени стандартнисредства за комуникация.

- Инцидентно приложение навизуално представяне иилюстриране на учебния материалв лекционните зали с преносимимултимедийни средства.

2003 г. - Според финансовите възможности икапацитета на преподавателите: e-Learning Shell, Copyright® 2001-2004 RousseUniversity (eLSe) - стандартна система зауправление на учебния процес. Започваетап на експеримен-тиране в катедрите наДФМТН и ДХН, което постепеннопреминава в целенасочено използване насистемата в катедрите на всички факултетина ХТМУ-София.

- Деканатът за следдипломна квалификациястава Деканат за следдипломнаквалификация, дистанционно ипродължаващо обучение.

2006 г. - Начало на институционализиране на eLSe в ХТМУ-София и масово приложение на системата зареализация, администриране и управление на учебния процес (предимно при задочна форма наобучение).

- Оборудвани са три лекционни видео-зали. Начало на системното приложение на подходящимултимедийни средства за визуално представяне и илюстриране на учебния материал .

2008 г. - Създаване на Звено за електронни материали. Въвеждане на конкурсно начало при изготвяне наматериалите. Създаване на система за материално стимулиране на подготовката на електронниучебни материали.


ВЪВЕДЕНИЕ

По-вече от 10 000 посещения

По-вече от 1000 регистриранипотребители


ВЪВЕДЕНИЕ

РЕДОВНО ОБУЧЕНИЕЗАДОЧНО ОБУЧЕНИЕ

АУДИТОРНА ЗАЕТОСТ

50% от хорариума

ИЗВЪНАУДИТОРНА ЗАЕТОСТ


АУДИТОРНА ЗАЕТОСТ


ИЗВЪНАУДИТОРНА ЗАЕТОСТ


Лекции

Сем

инарниупраж

нения

Лабораторни

упражнения

eLSeУЧЕБНО

СЪДЪРЖАНИЕЕлектронно учебно

съдържание

Изход към Интернет

КОНТРОЛНИВЪПРОСИ

ТЕСТОВЕ

Обща информация, учебен разпис, изпити, контрол накредити

Курсови задачи

Протоколи

Лекции

Сем

инарниупраж

нения

Лабораторни

упражнения

Изход към електроннабиблиотека

Подпомагане на учебния процес приредовно и задочно обучение


Причини, наложили създаванетона виртуалната лаборатория

• Липса на средства за поддръжка на остарялатаексперименталната лабораторна техника

- Квалифициран технически персонал- Резервни части

- Финансови средства

• Малко количество на часовете, предвидени в учебнатапрограма за провеждане на лабораторни експерименти

• Недостатъчно учебно време за провеждане на експериментиза определяне на механичното поведение на изделията придълготрайно натоварване


Типичен случай за виртуален експериментс реално оборудване е определянето награницата на умора с помощта на крива наВьолер. Експериментът се провежда присиметрично циклично натоварване накръгли образци.

Виртуаленексперимент с

реално оборудване

За илюстрация се използва наличналабораторна машина, с устройството иначина на действие на която студентите сезапознават по време на упражненията, предвидени в учебната програма надисциплината.

По време на експеримента студентътизбира броя на натоварващите тела, масата на които се генерира споредфакултетния номер.


Определяне на граница на умораВиртуален тест

Следва краткаилюстрация наработата намашината

и броячът назавъртанията

През която можеда се проследивъртенето напробното тяло

Веселин ИлиевБорислав Славов





Счупване

Веселин ИлиевБорислав Славов



Следразрушаване напробното тяло,

студентътотчита броя назавъртанията(циклите нанатоварване),

който сегенерира споредфакултетния му

номер



Построяване на кривата на Вьолер

σ max [Mpa]

Lg N

1(10)

2(100)

3(103)

4(104)

5(105)

6(106)

7(107)

σ1

σ2

σ3

σ4

N4 N3 N2 N1σ -1

На студента сепредоставя формулярза отчитане и обработкана резултатите

Попълненият формуляр сеизпраща по електроннатапоща за проверка отпреподавателя

С получените даннистудентът построявакривата на Вьолер



Успешно проведеният експериментноси 3 от 60 точки, които от своястрана оформят 20% от оценката подисциплината


Типичен случай за виртуален експеримент с виртуалнооборудване е безразрушителното определяне на модулитена еластичност

При този тест се определят модулът Е на линейнитедеформации и модулът G на ъгловите деформации, като се използва явлението “биене”, което се реализирас помощта на т.н. “симпатични махала”.

На студентите се предоставявъзможност да се запознаятон-лайн с теоретичнитеоснови на теста


виртуалнооборудване


Виртуален тест за безразрушително определяне намодулите на еластичност

Устройство на уреда за изпитване Виртуаленексперимент с



Устройство на уреда за изпитване

фундамент

стойка

пробно тяло

диск

закрепване напробното тяло

лява ос на въртене дясна ос на въртене

дясно махалоляво махало




Графична илюстрацияпоказва съставните частина експерименталнатаустановка


Устройство на уреда за изпитване

фундамент

стойка

пробно тяло

диск

закрепване напробното тяло

лява ос на въртене дясна ос на въртене

дясно махалоляво махало




и на установката като цяло


Демонстрира се работата науреда при синфазност на

махалатаθляво θдясно

Начално условие

θляво= θдясно





При противофазност намахалатаθляво θдясно

Начално условие

θляво= -θдясно





Действие на уреда на уреда за изпитване

и при биене

Начални условия:

θляво= 0

θдясно ≠ 0





Фиксират се характеристиките на законаза движението на махалата при биене

Т1 – период на бързото трептение

Т2 – полупериод на бавното трептение




Налични данни-за пробното тяло: дължина L=100mm и диаметърd=10mm.- за диска: радиус r=50mm.- за махалата: т= 7 kg и, a =0.4m, b=0.4m, l=1m. - инерционни моменти Iz=Iу=4.909 10-10 m4, Iх=9.817 10-10 m4

- масов инерционен момент I = 7.067 kgm2

Т1 ≈ 0.111 s – период на бързото трептениеТ2 ≈ 4.56 s - период на бавното трептение


Студентът се запознава сизчислителната процедура

Регистрираните периоди се въвеждат визчислителния модул, където ставаследното:

1. Изчисляват се собствените стойностиλ1 ≈3538.62 и λ2 ≈3227.37

2. Изчисляват се коефициентитеα1 ≈2979.80, α2 ≈ -137.47, р1 ≈5.9028, р2 ≈1.7708, р3 ≈1000.0485

3. Изчисляват се е модулите наеластичност

Е = 2.06 1011 РаG = 7.3 1010 Ра

2

212

2

211 )]11(2[,)]11(2[

TTTT−=+= πλπλ

.22

,2)2

( 122

211 ba

dIbadmglI λλαλλα −

=−+

=

.2

),22

(31),

9102

910

2( 321

xy

z

IrLF

db

arp

dr

br

II

db

aLp

dr

br

db

aLp =+=+=

)(2,)/1(221

3

21

31

21

22 αα

αααα−=

−−

+=

FpGpp

ILpE

z




След приключване на експеримента, студентътполучава графика с характеристики на движението, генерирани според факултетния му номер

Тъй като честотата на бързите трептения е много голяма, периодът може да се регистрира от графиката като сеизброят периодите в една секунда.



Студентът обработва отчетените характеристики съсспециален софтуер и след приклюване на изчислениятасваля от екрана последния кадър с окончателнитерезултати, записва го във файл (за предпочитане въвформат JPEG, GIF, PDF или в краен случай – DOC) и да гоизпраща на преподавателя по електронната поща от личнияси електронен адрес.

Успешно проведеният експериментноси 3 от 60 точки, които от своястрана оформят 20% от оценката подисциплината


Голяма част от експериментите се извършват спомощта на обучаващата програма MDSolids

Съставили: Веселин ИлиевГергана Иванова

Виртуален експериментс програмен симулатор

Mechanics of Deformable Solids езапазена марка на проф. ТимотиФилпот

В практиката навиртуалнаталаборатория сеизползва безплатнокопие на версия 1.5, разпространявано презсайта на Dept. of Mechanical Engineering, University of Alberta


ПримерУсловие на задачата:

Система от зъбна предавка и два кухицилиндрични вала (задвижващ вал 1

Да се определят:• Предаваната мощност;•• ДиаметритеДиаметрите нана задвижващиязадвижващия иизадвижваниязадвижвания валвал;;

•• ЪгловатаЪгловата скоростскорост ии въртящиятвъртящиятмоментмомент нана задвижваниязадвижвания валвал..

и задвижван вал 2, фиг.1)предава мощност от електромотор 3към задвижвана машина. Отношението между вътрешния ивъншния диаметър на вал 1 е 0.8, ана вал 2 – 0.6. Ъгловата скорост назадвижващия вал е 1200 об/мин, авъртящият му момент е 6 kNm. Броятна зъбите на задвижващото зъбноколело е 12 (колело 4), а на задвижваното (колело 5) – 96. ДватаДвата валавала саса изработениизработени отот стоманастоманасс допустимидопустими тангенциалнитангенциалнинапрежениянапрежения 120 120 MPaMPa..

1

2

34

5



Поле зафиксиранена мернитеединици

Поле заграфично

изобразяванена обектите Обяснение на

решението назадачата (наанглийски)

Характеристики назадвижващия вал

Характеристики назадвижващия вал

Студентите стартират модула и въвеждатхарактеристиките на системата споредусловието на задачата



При правилно попълване на данните, систематаизвършва пресмятанията и показва резултатитев неактивните прозорци

При коректно решение, систематаможе да бъде задвижена с натискане

на бутона (start motor)



При промяна на входните данниможе да се следи реакцията намеханичната система

С движение на плъзгачите може да сепроследи реакцията на системата припромяна на мощността и ъгловатаскорост на задвижващата машина


Успешнопроведениятексперимент носи 3 от 60 точки, които отсвоя страна оформят20% от оценката подисциплината


•ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Documents

Iliev NSeminar 2008 - bvu-bg.eubvu-bg.eu/sem/sem6/Iliev.pdf · НАЦИОНАЛЕНСЕМИНАР„НОВОСТИВЕЛЕКТРОННОТОИМОБИЛНОТООБУЧЕНИЕ”,