基于超材料热变形的力学实验教学设计

摘要

该文针对新一代科技革命对学生实践与创新能力提出的更高要求，以拓展学生进阶型力学知识和实验能力为目标，根据材料力学及工程力学等力学基础课程中涉及的材料热变形知识点，设计了一种力学课程实验教学。该教学方案针对一种超材料开展热变形实验教学：阐明超材料热膨胀调控原理，并以有限元方法开展数值模拟虚拟实验；以熔融沉积成型工艺制备超材料，并采用数字图像相关方法进行热膨胀系数实验测试，验证超材料具有从正到负热膨胀系数调控的性能。该实验教学融合虚拟仿真和实验测试，不仅培养了学生实践与创新能力，而且将科研与教学有机融合，有效提高了研究型大学的人才培养质量。

关键词

力学课程 / 热变形 / 实验教学 / 超材料

基金资助

湖南省普通高等学校教学改革研究项目（HNJG-20230174）