Dynaform在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

王正倫

摘要：計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展催生了許多功能各異的軟件的誕生，這些軟件在數(shù)值處理上都具有很強(qiáng)大的功能，在很大程度上為人們減少了計(jì)算量，節(jié)省時間，提高效率。計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用同時也推動了教學(xué)模式的改革，將軟件與教學(xué)方法結(jié)合起來可以在一定程度上提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效率。本文主要對可以進(jìn)行板料成形數(shù)值模擬的dynaform軟件的功能和特色進(jìn)行介紹，并研究其在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：dynaform軟件;處理器;實(shí)驗(yàn)教學(xué);創(chuàng)新

在傳統(tǒng)的教學(xué)方式中教學(xué)的主題是老師，學(xué)生學(xué)習(xí)的媒介也只有課本，學(xué)習(xí)的過程就是通過在課堂上老師對知識的講授加之以學(xué)生對課本的了解來進(jìn)行的，實(shí)踐相對于教學(xué)來講是比較少的，因此學(xué)生對一些事物的理解可能不是很深刻。但學(xué)習(xí)的知識數(shù)量多、難度大以及教育系統(tǒng)的特點(diǎn)決定了學(xué)生只能將大多數(shù)時間用在課堂上，無法對一些事物的具體形成過程和發(fā)展機(jī)理進(jìn)行深刻的了解和掌握。dynaform軟件的出現(xiàn)可以在一定程度上改善這些問題，因?yàn)樗梢詫π纬蛇^程進(jìn)行數(shù)值模擬，而且最終的呈現(xiàn)形式是圖像的、動態(tài)的，直觀形象，有助于理解。因此如果將dynaform軟件應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)中將會取得十分理想的教學(xué)效果。

1.dynaform軟件的簡要介紹

dynaform軟件的開發(fā)公司是美國的ETA和LSTC兩家公司，它的主要用途是用于板料成形數(shù)值模擬，邏輯結(jié)構(gòu)上可以分為求解器、前處理器和后處理器，除了用于板料成形之外還可以用于模型的設(shè)計(jì)。求解器的功能是進(jìn)行邏輯上的分析，通過真實(shí)準(zhǔn)確的模擬過程來解決板料成形中存在的各種問題。后處理器主要是通過各種技術(shù)進(jìn)行數(shù)字圖像處理，并用來產(chǎn)生圖像輸出，其顯示形式以動態(tài)為主，更加直觀。

dynaform軟件的核心算法是有限元方法，前后處理器功能強(qiáng)大，并且在使用時不需要轉(zhuǎn)換界面，在同一界面下就可以完成所有操作，這樣的設(shè)置對于操作者來說學(xué)習(xí)容易、使用簡單，即使沒有專業(yè)的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的知識也可以很好的運(yùn)用。編輯過程不需要文本文件，操作簡潔，而且在軟件運(yùn)行中不需要進(jìn)行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。軟件本身的設(shè)置過程與實(shí)際生產(chǎn)過程中的工藝步驟是一致的，模擬效果還原度高，通過對軟件進(jìn)行模擬，可以使使用者預(yù)先熟悉工藝過程。利用軟件可以對板料形成過程中的許多參數(shù)進(jìn)行分析，比如在生產(chǎn)過程中剛料表面是否會出現(xiàn)裂紋，會不會由于操作不慎引起劃痕，是否會因?yàn)閴毫^大而使材料表面起皺或者出現(xiàn)回彈的現(xiàn)象，此外還可以對已經(jīng)成型的材料的剛度、質(zhì)量和性能進(jìn)行分析，以便為后續(xù)的工藝設(shè)計(jì)提供依據(jù)。此外，dynaform軟件還可以對沖壓的過程進(jìn)行模擬，比如變形、閉合、拉伸、切邊、膨脹等，幾乎包括了沖壓工藝中所需的所有因素和分析模塊，功能十分完備。dynaform軟件目前在市場上的應(yīng)用十分廣泛，在汽車制造、航空航天、家電生產(chǎn)、廚具衛(wèi)浴等行業(yè)均有涉獵。國內(nèi)的許多知名企業(yè)如一汽、上海寶鋼等在汽車的生產(chǎn)過程中就使用到了dynaform軟件。

2.dynaform軟件在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

將dynaform軟件應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)是課堂教學(xué)方法的一個創(chuàng)新，不僅需要學(xué)生掌握基本的專業(yè)知識，還需要對軟件的使用方法進(jìn)行一定的了解。這門課程的特點(diǎn)是實(shí)用性很強(qiáng)，通過在實(shí)踐中就可以預(yù)估生產(chǎn)過程中的步驟和細(xì)節(jié)，使學(xué)生更加了解生產(chǎn)制造工藝，為日后進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)奠定一定的基礎(chǔ)。但所有的計(jì)算機(jī)軟件都有一個共同的特點(diǎn)，就是技術(shù)更新快，這主要是由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展速度造成的。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)是拓展學(xué)生的思維能力，激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)的興趣和培養(yǎng)動手能力，并在實(shí)踐的過程中培養(yǎng)合作精神和團(tuán)隊(duì)意識，最終養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。dynaform軟件的功能主要是對板料形成進(jìn)行數(shù)值模擬，因此在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用主要有如下兩個方面：

在沖壓工藝教學(xué)中的應(yīng)用

在機(jī)械零件的制造中，許多都需要對金屬進(jìn)行加工制造已得到理想的器件。沖壓工藝就是對金屬進(jìn)行加工的工藝方法，利用已有的模具合金施加壓力的設(shè)備對需要制造的材料施加壓力，將需要加工的金屬打造成具有特定形狀、結(jié)構(gòu)和功能的零件。目前沖壓工藝在汽車制造方面應(yīng)用廣泛。在沖壓工藝的教學(xué)過程中，如果僅僅依靠課本上的文字描述和比較稀少的圖片，學(xué)生在空間感覺、幾何尺寸、色彩上的理解都存在著一定問題。尤其是圖片的細(xì)節(jié)表現(xiàn)往往不夠精確，而金屬制造工藝中對細(xì)節(jié)的要求是非常高的，特別是對其表面的螺紋、表面結(jié)構(gòu)等有很高的要求。為了解決上述問題，我們在教學(xué)中引入dynaform軟件，通過在軟件中進(jìn)行三維模擬。三維模擬的成品和課本上的圖片具有比較高的分辨率，學(xué)生可以很好地理解工件的細(xì)節(jié)部分，而且空間立體感和幾何感都比較強(qiáng)，色彩豐富。尤其是對于一些制造比較復(fù)雜，工件幾何形狀比較復(fù)雜的工藝過程，在模擬過程的動態(tài)展示中會有更好的效果。在沖壓工藝的模擬過程中，學(xué)生可以更好地了解各個工藝的步驟和工藝執(zhí)行過程中攻堅(jiān)的狀態(tài)。在這種實(shí)踐教學(xué)中，學(xué)生可以更好地了解所學(xué)的知識和掌握老師講授的內(nèi)容，對于老師而言，也降低了教學(xué)的難度。

在模具設(shè)計(jì)教學(xué)中中的應(yīng)用

工業(yè)制造中另外一個不可缺少的部件就是模具，它是以既定的工藝技術(shù)制造出來的器具，可以進(jìn)行特定軟件的加工。模具的設(shè)計(jì)是否標(biāo)準(zhǔn)是生產(chǎn)過程能否順利進(jìn)行的一個重要保障，因此在教學(xué)目標(biāo)中，是學(xué)生理解和掌握模具設(shè)計(jì)的方法是非常必要的。然而在傳統(tǒng)的教學(xué)法中，學(xué)生在學(xué)習(xí)完知識之后對模具進(jìn)行設(shè)計(jì)，得到的成品往往只有圖紙，無法對其結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，從而確定是否可行。另外，在圖紙上的模擬無法發(fā)現(xiàn)工藝制造中存在的問題，對設(shè)計(jì)者的素質(zhì)訓(xùn)練也是不利的。

通過在模具教學(xué)中應(yīng)用dynaform軟件，學(xué)生不僅可以對自己的設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，還能在模擬過程中發(fā)現(xiàn)自己設(shè)計(jì)中存在的問題和不足，并針對性的進(jìn)行改進(jìn)和分析。

教學(xué)過程中需要注意的問題

學(xué)生的個人能力和素質(zhì)往往是各不相同的，對軟件的掌握和了解也需要一定的時間，而實(shí)踐教學(xué)、上機(jī)操作的次數(shù)是有限的。在這種情況下，如果由單人完成學(xué)習(xí)任務(wù)，比如沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)的模擬，有些同學(xué)就無法按時完成學(xué)習(xí)任務(wù)，也就更加無法有效的做到掌握和了解知識，還會打擊學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，造成消極、懈怠的態(tài)度。因此教師在教學(xué)中應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的綜合素質(zhì)進(jìn)行分組分配，并由學(xué)生自己選出組長帶領(lǐng)小組成員完成學(xué)習(xí)任務(wù)。課堂學(xué)習(xí)的主體是學(xué)生而不是老師，老師只是引導(dǎo)者和帶領(lǐng)者，學(xué)習(xí)任務(wù)應(yīng)該由學(xué)生自主、獨(dú)立的去完成，對于一些難以解決的問題老師可以進(jìn)行輔導(dǎo)和指點(diǎn)。

3.結(jié)語

通過在教學(xué)中應(yīng)用dynaform軟件，可以提高學(xué)生對知識的掌握能力，使課堂教學(xué)不再枯燥和乏味。對于一些生澀的，難以理解的過程和原理，在應(yīng)用軟件進(jìn)行教學(xué)之后可以直觀的看到其工藝過程，解決教學(xué)過程中存在的問題和困難。通過對模具設(shè)計(jì)過程的模擬，學(xué)生可以在有限的空間內(nèi)了解設(shè)計(jì)過程，節(jié)省了時間和空間。計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用于教學(xué)的結(jié)合是課堂教育模式的一種創(chuàng)新。如果在國內(nèi)課堂中大力推進(jìn)這種實(shí)踐教學(xué)模式，將會取得非常可觀的教學(xué)效果。

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