数字图像相关方法在工程力学专业本科生课程设计中的应用探讨
郝文峰
（江苏大学土木工程与力学学院 江苏·镇江 212013）
摘 要 数字图像相关方法是目前科研和工程中应用最为广泛的一种光学非接触测量方法。由于具有全场、非接触、易于操作等优点，数字图像相关方法在工程力学本科生培养中也能发挥重要作用。本文探讨将数字图像相关方法用于工程力学本科生课程设计，引导学生利用先进实验技术探索材料力学实验中的相关现象，分析实验影响因素及误差产生原因，从而培养学生创新思维。
关键词 工程力学 课程设计 数字图像相关方法 创新思维
0 引言
力学是工程科学的先导，随着科学技术的发展，目前对工程力学专业学生的要求也越来越高。对工程力学专业学生的培养，不仅要加强其理论水平，提高计算能力，也要培养学生动手实验能力，特别是对于先进实验测量技术与方法的了解和应用。实验力学在工程力学专业学生培养中起到开发学生动手能力，激发学生探索新事物，发现新现象的作用。数字图像相关方法是实验力学中非常重要的一种光学非接触测试方法，由于其光路简单，易于操作，已经在工程领域得到了大量应用。为培养工程力学专业学生实际动手能力和创新思维，本文探讨数字图像相关方法在工程力学本科生课程设计中的应用。
1 数字图像相关方法在《工程力学课程设计》中的应用探索
《工程力学课程设计》是工程力学专业学生在完成理论力学和材料力学后的一门重要课程设计，它要求学生综合利用所学力学知识，解决工程中简单的问题。梁的变形问题是材料力学中重要的章节，通过理论公式可以计算几种典型边界条件和受力条件下梁的挠曲线方程。在《工程力学课程设计》中，我们要求学生分析梁的挠曲线方程推导的假设条件。同时，分析在不满足假设条件下理论计算与实际测量的误差。我们采用数字图像相关方法测量三点弯曲载荷作用下梁的挠曲线。通过改变跨厚比，分析跨厚比对梁挠度的影响。数字图像相关方法能够测量梁的全场变形，相比于单点测量的位移计具有较大的优势。通过《工程力学课程设计》的训练，既可以培养学生理论推导能力，又能培养学生实验动手能力。另外，通过本课程设计，开发了学生创新思维，启发学生利用新的实验技术与方法解决实际问题。在实验中发现问题解决问题。同时，通过本次课程设计培养了学生团队合作的精神，在实验过程中同学们需要多人配合完成实验加载、图像采集、实验数据处理等环节。因此，数字图像相关方法在《工程力学课程设计》中的应用取得了较好的效果，值得推广。
2 数字图像相关方法在《工程力学典型问题实验设计》中的应用探索
《工程力学典型问题实验设计》是工程力学专业大学三年级需要完成的课程设计，此课程设计主要目的是培养学生实验设计及实验动力能力。数字图像相关方法由于其特有的优势，使其在此课程设计中发挥了重要作用。实验设计之一是将数字图像相关方法用于测量I型裂纹尖端应力强度因子。此实验涉及到断裂力学，对学生的理论功底要求较高。同时，由于应力强度因子是由裂纹尖端附件位移场计算所得，对学生们利用MATLAB等软件开展数值计算的能力要求也较高。最后，通过数字图像相关方法计算所得应力强度因子与理论解进行对比，分析误差产生原因及减小误差的方法。通过本课程设计的训练，既可以培养学生理论推导能力，又能培养学生实验动手能力。另外，通过本课程设计，开发了学生创新思维，启发学生利用新的实验技术与方法解决实际问题。在实验中发现问题解决问题。同时，通过本次课程设计培养了学生团队合作的精神，在实验过程中同学们需要多人配合完成实验加载、图像采集、实验数据处理等环节。因此，数字图像相关方法在《工程力学典型问题实验设计》中的应用取得了较好的效果，值得推广。
3 结语
随着我国生产力的发展以及经济水平的大幅提升，当前各行各业都在发展人工智能和大数据技术。与此同时，越来越多的人开始逐渐认识到实验力学的重要性，从而推动了传统工程力学专业的改革和发展。就工程力学专业而言，面临了许多新的挑战，同时也是新的机遇。大力培养工程力学专业学生动手能力，有效地落实工程力学专业培养方案，有利于促进工程力学学生更好地提升对于专业知识的理解与应用能力。在实验教学的过程中，为了促进学生创新能力与综合素质的提升，应有效地利用新的实验方法和实验技术，加强其对于实践教学的重视程度，创建新型的实验教学模式，实现理论教学与实验教学二者的有机结合，从而实现学生综合能力的有效强化，培养学生创新思维能力。
参考文献
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[3] 陈萍.浅析材料力学实验教学与学生综合创新能力的培养[J].才智,2019:131.
中图分类号： G424.31
文献标识码： A
标签：工程力学论文; 课程设计论文; 数字图像相关方法论文; 创新思维论文; 江苏大学土木工程与力学学院论文;