液滴撞击加热壁面的实验平台设计与教学应用

液滴撞击加热表面现象广泛应用于多个领域,涉及工程热力学、传热学和流体力学等多学科交叉知识。该研究构建了液滴撞击加热表面实验平台,分析了不同撞击高度和表面温度下的液滴模式及动力学特征参数。此外,基于八个方面的考虑制定并设计了实验课程,旨在提高学生的参与度和解决问题能力。对学生的满意度调查表明,学生在五个方面的满意度超过90%。

基于地铁车辆空压机出口压力空气含水量影响因素分析的正交试验设计方法

[目的]地铁列车空压机出口压力空气干燥度是一个非常重要的指标。如果压力空气中含水量高,就会影响各用风设备的性能,进而影响行车安全。上海轨道交通运维人员在汛期对某些线路列车进行检修时发现,列车供风管路中存在液态水,这是因压力空气中含水量过高而造成的。需要在现有条件下,研究如何调整维修策略,进而改善空压机在汛期的干燥能力。[方法]通过正交试验设计方法,设计了用于分析空压机出口压力空气含水量影响因素的试验方案,给出了使用田口方法分析数据进而确定主要影响因素的方法。[结果及结论]运用该试验方案进行试验,能够分析出影响列车空压机出口压力空气含水量的主要因素,运维人员可据此结论制定适用于汛期的列车空压机维修策略。该正交试验设计方法也可以推广应用至城市轨道交通其他设备运维策略的完善与优化工作之中。

基于学生创新能力培养的综合型实验设计——以“Ag系负载型薄膜催化剂的制备及性能研究”为例

依托化学与材料科学学院实验室综合训练教学平台的大型仪器资源和科研优势,以Ag系负载型薄膜催化降解有机污染物的反应为基础,提炼设计了薄膜催化剂的设计与制备、表征与分析、性能测试、机理探究等系列实验模块,通过科研问题导向和合作探究实践完成基于创新育人的综合型实验教学。综合型实验不仅使学生掌握电化学制备的基本实验技能和催化性能测试的综合应用能力,激发学生的科研兴趣,提升学生的创新思维和团队合作能力,同时有助于探索以科学研究带动创新人才培养的重要实施路径。

基于VBOX 3i数据采集系统的汽车道路试验设计与实践

以农用基地通行道路作为试验场地,以VBOX3i数据采集系统及其相适应的传感器、数据转换模块作为测试软硬件,通过合理的试验教学组织设计,完成了汽车道路试验项目设计。3届学生的试验实践证明所组建的试验设备能够满足测试的要求,试验操作过程简单合理,能充分调动学生的积极性和主观能动性,有效地提高了学生独立解决专业实际问题的能力。

基于介质响应原理的变压器油纸绝缘测试实验平台设计

油纸绝缘作为电力变压器中的主绝缘设备,在工业生产和电力传输应用中尤为重要,为验证油纸绝缘的性能状态,该文研制了基于介质响应原理的现场可编程电力电子控制实验平台。平台以LabVIEW编程环境和三电极测试装置作为载体,采用状态机框架设计了回复电压谱与极化谱测量流程,并嵌入聚类云模型算法实现油纸绝缘状态精准分类。该实验平台可促进理论知识与实践经验相结合的教学模式革新,满足实验探索、科学研究等多层次需求。

触摸振动反馈模拟教学实验平台设计与实现

设计并实现基于国产GD32 MCU的触摸振动反馈模拟教学实验平台。该平台采用GD32 MCU通过RS232串口接收触摸屏的点击触摸动作,通过控制微型线性振动电机的运动对触摸后的手感效果进行模拟。同时,研究PWM频率、占空比、持续时间等不同控制参数对触觉反馈模拟效果的影响。教学实验平台具有知识点综合性好、小型化、实验效果易于体验,可以用于电工电子类课程的课堂演示实验、本科课程设计、学生创新实践等教学环节。

传统马面裙形制结构考释及其现代设计思辨

基于文化自信与传统文化振兴的背景下,马面裙代表着中国优秀的传统文化走进大众视野、走向国际舞台。文章纵向整理马面裙发展的历史脉络、横向梳理马面裙的款式差别,同时立足现代服装设计,对于马面裙从平面结构的对比到立体形态的差异进行拓展研究。采用实验法、比较研究法,将马面裙实物数据为基础样本,进行实物复原和形制特征记录。同时依据现代裙装结构制版方法,进行相同数据的多样本制作和横向的形制比对。采用概率逻辑分析,从平面结构的比对到立体形态的差异进行拓展分析。通过对比实验结果,就马面裙的结构复原、改良方案和创新视角展开设计思辨。

课程思政融入《实验诊断学》教学的实践与探索

目的将思政教育融入《实验诊断学》的教学,把专业知识与思政教学相结合,达到知识传授、能力培养及价值引领的目标,分析融入后的满意度。方法选取2021年9月―2022年12月在兰州大学第一临床医学院参加《实验诊断学》课程学习的临床医学专业的380名学生作为研究对象,按照是否系统地进行《实验诊断学》课程思政建设及实施进行分组,将2021年9―12月参加课程学习的190名学生作为对照组,将2022年9―12月参加课程学习的190名学生作为研究组。对照组未系统地进行《实验诊断学》课程思政建设及实施,研究组系统地进行《实验诊断学》课程思政学习。课程结束后分别对2组学生进行满意度调查,评估课程中融入思政教学的实施效果。结果研究组的学习灵活性满意度和学习主动性满意度均高于对照组(97.37%vs.38.42%,97.89%vs.55.26%),差异有统计学意义(P<0.001)。研究组的专业知识掌握情况满意度和价值引领满意度均高于对照组(97.36%vs.88.42%,95.26%vs.58.95%),差异有统计学意义(P<0.001)。结论在《实验诊断学》教学中融入课程思政取得了一定成效,且学生满意度较高,未来需要不断持续改进,真正达到全方位育人的“立德树人”目标。

某变速箱蓄能器支架的有限元分析及优化

蓄能器是高压液压系统的重要组成部分,蓄能器的正常工作是变速箱实现换挡和离合器结合等功能的保证。蓄能器支架是将其固定在壳体上的装置。在某变速箱样件试验中发生了蓄能器支架断裂的问题,导致变速箱相关功能失效,通过排查分析发现为设计原因导致。文章通过有限元法对蓄能器支架进行强度分析,发现在极限工况下蓄能器支架存在断裂失效风险,并基于分析结果对蓄能器支架进行优化设计,最终得到满足要求的设计并顺利通过试验。文中提到的分析方法和优化思路,对蓄能器的设计研发和仿真分析均有一定参考作用。

海参粉超临界CO_(2)萃取脱脂工艺优化及对挥发性风味物质的影响

本实验以海参粉为原料,以脱脂率为指标,采用单因素与正交试验优化了超临界CO_(2)萃取分离条件,通过气相色谱法检测萃取前后海参粉和萃取物中脂肪酸的组成变化,以顶空-气相色谱-离子迁移谱(HS-GC-IMS)考察超临界CO_(2)萃取对挥发性风味物质的影响。结果表明:采用单因素与正交试验优化后得出超临界CO_(2)萃取的最佳条件为:萃取温度60℃、萃取压力40 MPa、萃取时间2 h,在此条件下脱脂率为57.6%±3.89%;海参粉、萃取后海参粉和萃取物中共检测出25种脂肪酸,其中萃取物中单不饱和脂肪酸含量占比明显较高,而花生四烯酸(ARA)、二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)等多不饱和脂肪酸含量在萃取后海参粉中占比更高;HS-GC-IMS定性检测到70种挥发性成分,萃取后海参粉中呈腥味或刺激性气味物质如二甲基硫醚、丁醛、反-2-丁烯醛、戊醛、庚醛、苯甲醛、戊醇、2-丁酮、2-己酮、3-己酮等物质含量比原料中含量明显减少,整体风味得到很大改善。因此,超临界CO_(2)萃取能够有效萃取分离出海参粉中脂类物质,同时去除大量腥味等挥发性成分。

注意网络定向状态下多通道脑电能量空间分布的实验设计

在学科融合、多学科交叉等“新工科”背景下,该文将科研项目研究与本科实验教学相结合,设计了“注意网络定向状态下多通道脑电能量空间分布”综合实验,以健康受试者在注意网络定向状态下的多通道脑电信号作为研究对象,分析脑电特征频段能量的空间分布,为注意功能机制研究提供支持。该实验设计使学生将理论知识运用于实践,掌握脑电信号预处理、时频分析、频段提取及能量分布等分析方法,提高其分析和解决问题的实践能力,开拓了学生的科学视野,提高科研兴趣,锻炼科研思维,有助于培养未来新兴产业需要的高素质复合型“新工科”人才。

基于所罗门四组实验设计的矿工职业健康评价

为提高煤矿工人的职业健康认识能力,改变工作意识,对煤矿工人进行不同形式的职业健康干预并分析干预效果,随机选择某煤矿132名员工为研究对象,设干预组RG_(1)和RG_(3)、对照组RG_(2)和RG_(4)共4组,对干预组人员进行职业健康促进,对照组无干预。干预组RG_(1)干预后比干预前职业健康平均得分增加了25.44分,比对照组RG_(2)、RG_(4)人员的平均得分分别增加了25.34分、33.69分;与对照组人员相比,干预组RG_(1)和RG_(3)煤矿的工人职业预防措施的正向防护度比对照组RG_(2)、RG_(4)增加了15.4%、13.7%和12.7%,干预率依次为1.19、1.16和1.25;与对照组比较,干预组RG_(1)和RG_(3)职业防护态度率增加了11.3%、12.7%、15.4%,干预率依次为1.42、1.31、1.24;职业健康促进为煤矿工人带来的平均积极影响率和平均改善度分别为70.14%和51.42%,为在“健康城市”的框架下建立“健康企业”奠定良好基础。

原位合成有机碳硫硒正极材料用于钠离子电池的综合实验设计

为了实现前沿的科学研究与课堂实验教学的有效融合,设计了一例综合实验——原位合成有机碳硫硒正极材料用于钠离子电池。通过热处理工艺,将原料SeS2在加热过程中转化为与碳化聚丙烯腈(PAN)结合的小分子基团,从而原位合成了一种新型有机碳硫硒复合材料。高导电性的有机碳基质能够有效促进电子和离子的传输,并显著提升SeS2的电化学活性。因此,该有机碳硫硒正极材料在钠离子电池中显示出良好的电化学特性。通过这一综合实验,学生能够将理论知识与实际应用紧密结合,不仅有效激发了他们对理论学习的兴趣,还帮助其深入理解材料专业的基础知识。在独立完成实验的各个环节中,学生分析与解决问题的能力得到了有效提升,进而实现科研与教学的相互促进。

基于问题中心的土木工程材料实验教学设计优化

针对当前土木工程材料实验教学中普遍存在的问题,坚持三个融合的教育理念,推行问题为中心的实验教学模式。对实验教学内容和教学方法进行设计优化,形成新土木工程材料实验教学模式,构建以问题为中心的自主性、研究性的实验教学体系,培养学生的创新能力和工程实践能力。

提质培优背景下建筑工程材料实验实训基地的设计与施工要点研究

本文以陕西卓美建筑工程材料检测中心为案例,针对建筑工程材料检测实验实训基地设计与施工的特点、要点和难点进行剖析,在此基础上结合BIM技术对该项目设计与施工进行深化,以期为提质培优背景下建筑工程材料实验实训基地的设计与施工提供借鉴与参考。

空间站机械臂末端执行器用导轨设计与验证

针对滚珠直线导轨用于空间机构时的空间环境适应性问题,提出了空间机构用导轨设计方案,经导轨地面试验和产品在轨试验验证,该设计方案可以满足在轨使用要求,实现了导轨在真空、高低温等空间复杂环境下的长寿命应用.以空间站机械臂末端执行器用滚珠直线导轨研制为例,开展了导轨设计,并进行了导轨试验验证,确定了导轨采用滚珠溅射沉积MoS_(2)复合薄膜的固体润滑方案,间隙为0.04~0.05 mm,满足末端执行器在轨工作2000次以上的使用寿命要求.通过末端导轨试验可知,固体润滑的导轨载荷能力和使用寿命均显著下降,在空间机构用导轨研制过程中,须进行专项寿命试验,以验证导轨能否满足在轨使用要求.

模块化防屈曲钢板墙抗震性能

考虑经济性和便利性,提出了模块化防屈曲钢板墙及其常用模数,然后基于已有的防屈曲钢板墙的简化计算模型,推导了在不同墙数量情况下,模块化防屈曲钢板墙充分发挥抗震性能时,周边梁的承载力和刚度需求,并提出了周边梁的设计方法.进而,对模块化防屈曲钢板墙和整体墙进行了对比验证试验及其有限元模拟分析.研究结果表明:模块化防屈曲钢板墙能够达到与整体钢板墙相同的抗震性能,且周边梁未发生明显转动和破坏,说明所提出的周边梁设计方法是合理的;在层间位移角为1/50时,防屈曲钢板墙上下周边梁均未进入塑性,且承载力和初始刚度等的有限元值与试验值误差小于6%,从而进一步验证了其抗震性能.

基于声发射和DIC的金属材料氢脆性能测试实验

该实验针对天然气掺氢管道混输过程中产生的临氢金属氢脆问题,以X80管线钢为对象,采用声发射与数字图像相关(DIC)技术相结合的方法实现氢脆性能的动态测试。实验设计为对材料进行充氢后拉伸,采用电化学充氢法充氢,并设置4种不同充氢时间。拉伸过程中通过DIC技术测量并计算静态氢脆性能参数和氢脆敏感系数,同时利用等效应变云图和声发射计数峰值时域分布的变化规律作为氢脆性能的动态参量,进而建立一套完整的金属氢脆性能动态测试系统。该实验适合作为学生研究型教学实验,有助于培养学生的科研能力和创新意识。

基于混合注意力机制的管道漏磁缺陷分类实验

该文将管道漏磁缺陷分类任务设计成应用型教学实验。该实验使用迁移学习的方法,调用预训练模型ResNet50,并插入主流的注意力机制(SE、CA、ECA、CBAM)进行对比分析。同时,利用Grad-CAM++可解释算法对模型内部的识别逻辑进行可视化,以便帮助学生更好地理解模型。实验结果显示,插入注意力机制的最优模型准确率达99.7%,能够有效识别管道中的正常情况和分类缺陷情况。该实验依托高性能计算机硬件和最新的Pytorch2.0软件包搭建了深度学习平台,有助于培养学生的创新意识和科研能力,也是对多学科交叉融合人才培养模式的探索和实践。

基于Proteus仿真的微机原理与应用研究性实验教学项目设计

实验教学是《微机原理与应用》课程教学的重要组成部分,针对实验内容单一、开放性与启发性不足等问题,开展了基于Proteus仿真的综合实验项目设计。该实验以电压报警系统的实现为目标,基于研究性教学思想设计了由电压采集、并行接口控制、电压值显示、声光报警以及紧急事件5个子实验项目构成的阶梯递进式实验内容,形成了以目标为引导的实验教学体系。实践证明,Proteus仿真软件能够充分发挥研究性教学思想,有效激发学生主动学习和自主实践的兴趣,提高运用理论知识解决综合工程问题的能力,对科学研究思维和创新实践精神的培养有着积极的促进作用。