यांत्रिकी का एक आभासी सिमुलेशन प्रयोग: स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के आधार पर सामग्री विरूपण और विफलता
Summary
यह काम सामग्री विरूपण और विफलता के लिए एक त्रि-आयामी आभासी सिमुलेशन प्रयोग प्रस्तुत करता है जो विज़ुअलाइज़ किए गए प्रयोगात्मक प्रक्रियाओं को प्रदान करता है। प्रयोगों के एक सेट के माध्यम से, उपयोगकर्ता उपकरणों से परिचित हो सकते हैं और एक इमर्सिव और इंटरैक्टिव सीखने के माहौल में संचालन सीख सकते हैं।
Abstract
यह काम सामग्री विरूपण और विफलता का पता लगाने के लिए व्यापक आभासी प्रयोगों का एक सेट प्रस्तुत करता है। यांत्रिकी और सामग्री विषयों में उपकरणों के सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले टुकड़े, जैसे कि मेटलोग्राफिक कटिंग मशीन और एक उच्च तापमान सार्वभौमिक रेंगने वाली परीक्षण मशीन, एक वेब-आधारित प्रणाली में एकीकृत हैं ताकि उपयोगकर्ताओं को एक इमर्सिव और इंटरैक्टिव सीखने के माहौल में विभिन्न प्रयोगात्मक सेवाएं प्रदान की जा सकें। इस काम में प्रोटोकॉल को पांच उपखंडों में विभाजित किया गया है, अर्थात्, सामग्री की तैयारी, नमूना ढालना, नमूना लक्षण वर्णन, नमूना लोडिंग, नैनोइंडेंटर स्थापना, और एसईएम सीटू प्रयोगों में, और इस प्रोटोकॉल का उद्देश्य उपयोगकर्ताओं को विभिन्न उपकरणों और संबंधित संचालन की मान्यता के साथ-साथ प्रयोगशाला जागरूकता में वृद्धि के बारे में एक अवसर प्रदान करना है। आदि, एक आभासी सिमुलेशन दृष्टिकोण का उपयोग करके। प्रयोग के लिए स्पष्ट मार्गदर्शन प्रदान करने के लिए, सिस्टम अगले चरण में उपयोग किए जाने वाले उपकरण / नमूने पर प्रकाश डालता है और उस मार्ग को चिह्नित करता है जो एक विशिष्ट तीर के साथ उपकरण की ओर जाता है। हाथों पर प्रयोग की यथासंभव बारीकी से नकल करने के लिए, हमने एक त्रि-आयामी प्रयोगशाला कक्ष, उपकरण, संचालन और प्रयोगात्मक प्रक्रियाओं को डिजाइन और विकसित किया। इसके अलावा, आभासी प्रणाली प्रयोग के दौरान रसायनों का उपयोग करने से पहले इंटरैक्टिव अभ्यास और पंजीकरण पर भी विचार करती है। गलत संचालन की भी अनुमति है, जिसके परिणामस्वरूप उपयोगकर्ता को सूचित करने वाला चेतावनी संदेश होता है। सिस्टम विभिन्न स्तरों पर उपयोगकर्ताओं को इंटरैक्टिव और विज़ुअलाइज़ किए गए प्रयोग प्रदान कर सकता है।
Introduction
यांत्रिकी इंजीनियरिंग में बुनियादी विषयों में से एक है, जैसा कि गणितीय यांत्रिकी और सैद्धांतिक ज्ञान की नींव पर जोर देने और छात्रों की व्यावहारिक क्षमताओं की खेती पर ध्यान देने से दिखाया गया है। आधुनिक विज्ञान और प्रौद्योगिकी की तेजी से प्रगति के साथ, नैनोसाइंस और प्रौद्योगिकी का मानव जीवन और अर्थव्यवस्था पर बहुत बड़ा प्रभाव पड़ा है। यूएस नेशनल साइंस फाउंडेशन (एनएसएफ) की पूर्व निदेशक रीता कोलवेल ने 2002 में घोषणा की कि नैनोस्केल तकनीक का औद्योगिक क्रांति1 के बराबर प्रभाव पड़ेगा और कहा कि नैनो टेक्नोलॉजी वास्तव में एक नई दुनिया2 के लिए एक पोर्टल है। नैनोस्केल पर सामग्री के यांत्रिक गुण उच्च तकनीक अनुप्रयोगों के विकास के लिए सबसे मौलिक और आवश्यक कारकों में से एक हैं, जैसे कि नैनो-डिवाइस 3,4,5। नैनोस्केल पर सामग्री का यांत्रिक व्यवहार और तनाव के तहत संरचनात्मक विकास वर्तमान नैनोमैकेनिकल अनुसंधान में महत्वपूर्ण मुद्दे बन गए हैं।
हाल के वर्षों में, नैनोइंडेंटेशन तकनीक, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी प्रौद्योगिकी, स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोपी आदि के विकास और सुधार ने “सीटू यांत्रिकी” प्रयोगों को नैनोमैकेनिक्सअनुसंधान में महत्वपूर्ण एक उन्नत परीक्षण तकनीक बना दिया है। जाहिर है, शिक्षण और वैज्ञानिक अनुसंधान के दृष्टिकोण से, यांत्रिक प्रयोगों के बारे में पारंपरिक शिक्षण सामग्री में सीमांत प्रयोगात्मक तकनीकों को पेश करना आवश्यक है।
हालांकि, सूक्ष्म यांत्रिकी के प्रयोग मैक्रोस्कोपिक बुनियादी यांत्रिकी प्रयोगों से काफी अलग हैं। एक ओर, हालांकि संबंधित उपकरणों और उपकरणों को लगभग सभी कॉलेजों और विश्वविद्यालयों में लोकप्रिय बनाया गया है, लेकिन उच्च कीमत और रखरखाव लागत के कारण उनकी संख्या सीमित है। अल्पावधि में, ऑफ़लाइन शिक्षण के लिए पर्याप्त उपकरण खरीदना असंभव है। यहां तक कि अगर वित्तीय संसाधन हैं, तो ऑफ़लाइन प्रयोगों के प्रबंधन और रखरखाव की लागत बहुत अधिक है, क्योंकि इस प्रकार के उपकरणों में उच्च परिशुद्धता विशेषताएं हैं।
दूसरी ओर, स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम) जैसे सीटू यांत्रिकी प्रयोग बहुत व्यापक हैं, उच्च परिचालन आवश्यकताओं और एक अत्यंत लंबी प्रयोगात्मक अवधि 8,9 के साथ। ऑफ़लाइन प्रयोगों के लिए छात्रों को लंबे समय तक अत्यधिक ध्यान केंद्रित करने की आवश्यकता होती है, और गलत संचालन उपकरण को नुकसान पहुंचा सकता है। यहां तक कि बहुत कुशल व्यक्तियों के साथ, एक सफल प्रयोग को पूरा करने के लिए कुछ दिनों की आवश्यकता होती है, योग्य नमूने तैयार करने से लेकर सीटू यांत्रिकी प्रयोगों के लिए नमूनों को लोड करने तक। इसलिए, ऑफ़लाइन प्रयोगात्मक शिक्षण की दक्षता बेहद कम है।
उपरोक्त मुद्दों को हल करने के लिए, वर्चुअल सिमुलेशन का उपयोग किया जा सकता है। आभासी सिमुलेशन प्रयोग शिक्षण का विकास सीटू यांत्रिकी प्रयोगात्मक उपकरणों की लागत और मात्रा की अड़चन को संबोधित कर सकता है और इस प्रकार, छात्रों को उच्च तकनीक उपकरणों को नुकसान पहुंचाए बिना उपकरणों के विभिन्न उन्नत टुकड़ों का आसानी से उपयोग करने की अनुमति देता है। सिमुलेशन प्रयोग शिक्षण छात्रों को किसी भी समय और कहीं भी इंटरनेट के माध्यम से आभासी सिमुलेशन प्रयोग मंच तक पहुंचने में सक्षम बनाता है। यहां तक कि कुछ कम लागत वाले उपकरणों के लिए, छात्र प्रशिक्षण और अभ्यास के लिए पहले से आभासी उपकरणों का उपयोग कर सकते हैं, जो शिक्षण दक्षता में सुधार कर सकते हैं।
वेब-आधारित सिस्टम10 की पहुंच और उपलब्धता को ध्यान में रखते हुए, इस काम में, हम एक वेब-आधारित वर्चुअल सिमुलेशन प्रयोग प्रणाली प्रस्तुत करते हैं जो यांत्रिकी और सामग्री में मौलिक संचालन से संबंधित प्रयोगों का एक सेट प्रदान कर सकता है, जिसमें सीटू यांत्रिकी प्रयोग पर ध्यान केंद्रित किया जा सकता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
आभासी सिमुलेशन प्रयोगों के फायदों में से एक यह है कि वे उपयोगकर्ताओं को भौतिक प्रणाली को नुकसान पहुंचानेया खुद को कोई नुकसान पहुंचाने के बारे में चिंताओं के बिना प्रयोगों का संचालन करने की अ?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस कार्य को अनुदान 2042022 केएफ1059 के तहत केंद्रीय विश्वविद्यालयों के लिए मौलिक अनुसंधान निधि द्वारा आंशिक रूप से समर्थित किया गया था; अनुदान 2022 सीएफबी 757 के तहत हुबेई प्रांत का प्रकृति विज्ञान फाउंडेशन; अनुदान 2022 टीक्यू0244 के तहत चीन पोस्टडॉक्टरल साइंस फाउंडेशन; ग्रांट डब्ल्यूएचयू-2021-एसवाईजेएस-11 के तहत वुहान विश्वविद्यालय प्रयोग प्रौद्योगिकी परियोजना वित्त पोषण; अनुदान 2021038 के तहत 2021 में हुबेई प्रांत के कॉलेजों और विश्वविद्यालयों में प्रांतीय शिक्षण और अनुसंधान परियोजनाएं; और अनुदान एचबीएसवाई 2021-01 के तहत हुबेई प्रांत के कॉलेजों और विश्वविद्यालयों में प्रांतीय प्रयोगशाला अनुसंधान परियोजना।
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