材料工程基础实验指导书
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姓名：班级：学号：
实验一 金相试样制备与组织观察综合实验
实验学时：6h 实验性质：综合性
一、实验目的
1 了解金相显微镜的结构及主要零部件的作用；学会正确使用显微镜，提高物像的质量；了解显微镜的维护方法。
2 学习金相试样的制备方法；了解金相试样质量对金相分析的影响。
3 掌握二元铸态合金的固溶体，共晶(包括亚共晶和过共晶)和包晶组织的特征，能识别这些组织；掌握Fe —C 合金平衡和非平衡组织的特征。
二、 实验内容
本次实验为综合实验，要求综合运用金相显微镜和各种金相制样设备学会各种不同试样的金相制样要点，并能分析合金尤其是铁碳合金的典型组织。
实验分三阶段进行，首先熟悉金相显微镜的结构、操作方法和维护要求，再进行具体试样的金相试样制备，第三步观察分析常见二元合金和铁碳合金的组织。实验中各阶段每位同学独立完成。通过预习了解显微镜结构、维护要求以及金相制样方法和不同合金的组织特征，写出实验步骤，然后到实验室通过自己的操作体会各个过程。
三、 实验仪器、设备及材料
3.1实验仪器、设备
砂轮机、预磨机、抛光机、电吹风、金相显微镜
3.2 实验材料
试样：铁碳合金试样及有色金属合金试样（用于组织观察）；制备试样材料选用碳钢。
制样材料：砂纸、抛光剂、抛光布、3-4%硝酸酒精、滤纸
四 实验原理
4.1 金相显微镜结构与使用
4.1.1成像原理
简单地说，成像原理就是将物像两级放大。如图1—1所示。物AB 经物镜放大成一倒立的实像A ′B ′，再经目镜放大成虚像A ″B ″。
1） 显微镜的放大倍数
显微镜的放大倍数等于物镜与目镜放大倍数的乘积：
目
物目物f f M M M 2501=?= f 物，f 目——物镜和目镜的焦距；l ——显微镜的光镜筒长度
放大倍数的选择决定于组织的粗细和观察的目的。放大倍数大，则组织清晰，但视域小，不能观察全貌，代表性受局限，放大倍数低，则效果完全相反，如图1-2所示。在金相分析时，根据需要，往往高、低倍变换使用。
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图1—1 光学成像原理示意图 (a) 低倍 (b)高倍 图1—2 不同放大倍数下的带状组织
2） 显微镜的像差
像差就是物点经透镜后不能聚焦于一点，而使像模糊不清的现象。像差越小，则物越清晰。像差的大小，不仅与显微镜的设计制造有关，而且与使用是否正确有关。主要的像差有色差、球差和像域弯曲。
球差：透镜是球面，通过透镜边缘与中心的光线不聚焦于一点，使像模糊不清的现象叫球差(图1—3)。使用显微镜时缩小孔径光栏，可减轻球差，提高像的清晰度。
色差：不同波长的色光经透镜后，不能聚焦于一点，使像不清晰的现象叫色差（图1—4）。使用显微镜时减轻色差的方法有二：一是采用单色光，二是根据物镜的类型选用相应的滤色片。
像域弯曲：由于各种像差共同作用的结果，使垂直于光轴的物平面的像不是一平面，这种现象叫像域弯曲(图1—5)。像域弯曲对显微摄影不利，所以摄影时，应选择经过像域弯曲校正的平面消色差物镜或平面复消色差物镜。
图1—3 球差示图 图1—4 色差示图 3） 显微镜的分辨率
显微镜能区分开的两点间的最小距离叫分辨率，所以分辨率又可表示为
A N d ?=2λ
或?ηλ
sin 2=d
λ ——光源波长
?——物镜的孔径角的1/2，如图1—6所示；?ηsin 叫物镜的数值孔径，表示物镜的聚光能力，显微镜的分辨率。英语缩写N.A 表示显微镜的分辨能力或鉴别率。
由上式可知提高分辨率的方法是：(1)用波长短的光源；(2)增大孔径光栏以增加有效的孔径角；(3)用折射率大的光介η——物镜与试样间的介质对光的折射率。
图1—5 像域弯曲示图 图1—6 孔径角
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4.1.2 照明方式
1）明场照明
明场照明是最常用的一种照明方式，其光程如图1—7所示。这种照明方式，光线基本上是垂直地射入试样表面。因此，只要试样表面平滑，其像就是明亮的，故叫明场照明。试面上的划痕，孔洞则是暗黑的。
2）暗场照明
由明场变为暗场的方法是：用环形光栏代替孔径光栏，再在物镜外套一弧形反射聚光器。暗场的照明效果同明场相反。平滑磨面的像是暗黑的，而划痕、凹坑则是明亮的。
与明场相比，暗场的衬度好，分辨率高，能判断非金属类杂物的透明度和颜色。所以暗场是鉴别非金属夹杂物的一种不可缺少的照明方式。
图1—7 显微镜光学系统图 图1—8 显微镜结构
4.1.3 金相显微镜的结构及主要零部件
金相显微镜由光学系统、照明系统和机械系统三部分组成（图1-8），主要部件作用如下：
1）物镜
物镜是决定物像质量的主要部件。因为像的校正情况不同，有不同类型的物镜。各类物镜的用途不同，并要与不同的目镜和滤色片配合，才能得到较好的物像质量。为了提高分辨率，在物镜与试样之间加松柏油等作介质，这种物镜叫油浸物镜。油镜一般是高倍物镜。
物镜上标有放大倍数，数值孔径和物镜类型，油镜上还标有“oil ”字样。
2）目镜
目镜的作用是将物镜成的像再次放大成虚像或实像。
3）光栏
孔径光栏：其位置在光源聚光器之后。其作用是提高物像质量。增大孔径光栏，可提高分辨率，但球差也增大，像的清晰度下降、衬度下降，所以不能过大，也不能过小。可根据像的清晰度、衬度和分辨率适当调节。
视场光栏：其位置在孔径光栏之后。视场光栏不影响像的清晰度和分辨率，只能改变视场大小，提高衬度。
4）滤色片
滤色片作用主要有三：(1)减少色差，提高像的清晰度；(2)提高分辨率；(3)制成彩色金相试样，而采用黑白底片摄影时，选用适当的滤色片，可提高照片的衬度。
4.2 金相试样的制备
金相试样质量，直接关系着金相检查的结论的可靠性。因此，必须十分重视制样，金相试样磨面必须平整、光滑、组织真实清晰。
4.2.1 金相试样观察原理
显示金属组织的基本原理是：由于金属内部原子结构有着一定的排列规则，晶粒内和晶界之间、不同位向的晶粒之间、不同的相之间的物理或化学性质不同，经一定物理或化学作用后，对光线的反射能力不同或干涉色不同，因而在显微镜下观察时，明暗度不同或颜色不同。制样时首先把金属表面磨平，再选用适当的腐蚀剂进行腐蚀，在晶界、相界等原子排列较紊乱的地方会容易被腐蚀，使晶粒或各相得以显示出来。而单相组织较难被腐蚀，此外由于在同一平面不同晶粒表现出的位向不同，在显微镜下可以观察出不同的形貌特征，根据这项特征可以观察和分析金属晶粒的大小、组织分布的特征等。
4.2.2 金相试样制备过程
1）取样
取样的方法有砂轮片切割、锯、线切割等等。取样必须有代表性，能反映真实的组织，能说明需要说明的问题。因此，取样必须注意以下问题：
部位和方向应根据金相分析的目的合理选择。如检查轧制的钢材有无带状组织。必须纵向切取，才能说明有无带状，如图2—1所示。检查高速钢锻造后的碳化物级别，必须取半径的1/2处。总之，检查内容各不相同，取样部位和方向就灵活多样。切取时严防试样温度升得过高。以免组织变化，所以必须水冷。试样尺寸不能过大或过小，以利制样操作。
图2—1 同一试样不同方向的组织
2）试样的镶夹
试样一般不需要镶嵌。但试样太小或太薄如细丝、薄片细管等，或检查表层组织不允许倒角，制样时比较困难，则必须将它夹持或镶嵌在另一材料中。镶嵌材料可以是塑料，也可以是低熔点金属。方法有热压法和浇注法。目前一般用电木粉镶嵌，采用专门的金相镶嵌机。
3）磨平
磨平是用磨料将试样表面凸出的部分磨削去除，使其平整。磨的步骤是先用砂轮磨，后用砂纸由粗到细地磨。用砂轮磨时用力要小，并经常用水冷却；用砂纸磨时由粗到细逐次磨制，可将砂纸铺于平板玻璃上，进行手工磨制，也可将砂纸铺在预磨机的盘上，当盘旋转时，就可进行机械磨制，采用水砂纸时要不断地加水冷却。磨制应注意以下问题：
(1)试样必须拿平，试样磨面必须均匀地与砂轮或砂纸接触，使试样磨成一个平面，而不能磨成曲面。
(2)用力不能太大，以防试样温度升得过高引起组织变化。
(3)必须待前道砂纸的磨痕完全去除后，才能换更细的砂纸。换砂纸时，应将试样和手上的砂粒除净，同时将试样旋转约90°角度。
(4)试样的边缘的棱角如没有保留的必要应在抛光前磨圆（倒角），以免抛光时划破抛光布。
4）抛光
抛光的目的是去除砂纸的磨痕。得到光滑的平面。抛光的方法有机械抛光、电解抛光、化学抛光、
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材料工程基础》课程教学大纲 课程代码：050231021 课程英文名称：Fundamentals of Materials Engineering 课程总学时：40 讲课：40 实验：0 上机：0 适用专业：金属材料工程专业大纲编写（修订）时间：2017.7 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标材料工程基础是金属材料工程专业学生必修的专业基础课，是学位课，是从事材料科学与工程专业技术领域人员必备的课程。 本课程主要讲授液态金属成形工艺、金属塑性成形工艺、金属连接成形工艺、粉末冶金成形、非金属材料成形工艺及各种材料成形工艺方法的选择原则。通过学习，使学生初步具备为不同零件的生产选择合理的制造方法的能力，为其他相关课程如工程材料学、热处理原理与工艺学以及从事新材料成形研究奠定必要的基础，同时使学生具有对典型的金属材料零件分析讨论使用不同的成形方法制造的能力。 通过本课程的学习，学生将达到以下要求： 1.掌握液态金属成形的工艺设计、浇注系统、冒口、冷铁等的设计基本原则；掌握顺序凝固的应用，同时凝固的应用；掌握砂型铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造、低压铸造等特种铸造方法的原理、特点和应用；了解3D 打印等先进成形技术； 2．掌握自由锻件图设计和模锻工艺；掌握板料冲压、挤压、拉拔、轧制等工艺特点和应用；了解超塑性成形、液态模锻等先进塑性成形工艺。 3.掌握金属连接成形原理和方法；掌握电弧焊、气焊、埋弧自动焊、气体保护电阻焊、等离子弧焊与切割、压力焊、钎焊等焊接工艺原理、特点及应用；了解焊接缺陷的检验方法；了解电子束焊接等现代焊接方法。 4.掌握粉末冶金成形工艺的方法、特点和应用。 5.掌握塑料、橡胶、陶瓷成形方法的特点和应用。 6.掌握各种材料成形工艺选用原则和方法。对具体典型的金属材料零件如暖气片、机床床身、大口径地下输水管、黄铜水龙头、发动机缸体、汽车铝轮毂、大型发电子转子、大批量齿轮毛坯、柴油机曲轴、连杆、半轴、硬币、汽车面板、火车钢轨、铜线、钢瓶、船体、硬质合金刀具、显示器壳体等分析讨论使用不同的成形方法制造的合理性。 7.了解国家相关政策，了解“一带一路”政策给材料成形带来的挑战以及机遇。 8.了解各种成形方法的设备。 9.了解各种新的材料成形方法。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1.基本知识：掌握材料成形方法的一般知识，主要掌握金属材料成形的常用方法及特点。 2.基本理论及方法：掌握液态金属各种成形方法及工艺设计，浇注系统、冒口、冷铁的设计基本原则，掌握铸造缺陷及检验方法，掌握特种铸造方法的原理；掌握塑性成形方法的原理及工艺设计，锻件图设计，板料冲压、挤压、拉拔、轧制等工艺，掌握模型锻造的零件结构特点；掌握金属连接成形的方法及工艺设计，电弧焊、气焊、埋弧自动焊、气体保护电阻焊、等离子弧焊与切割、压力焊、钎焊等工艺，掌握焊接接头的组织和性能，掌握焊接缺陷及检验方法；掌握粉末冶金成形工艺的方法、特点和应用；掌握塑料、橡胶、陶瓷成形方法的特点和应用；
矿压测试技术实验指导书 学号： 班级： 姓名： 安徽理工大学 能源与安全学院采矿工程实验室
实验一常用矿山压力仪器原理及使用方法 第一部分观测岩层移动的部分仪器 ☆深基点钻孔多点位移计 一、结构简介 深基点钻孔多点位移计是监测巷道在掘进和受采动影响的整个服务期间，围岩内部变形随时间变化情况的一种仪器。 深基点钻孔多点位移包括孔内固定装置、孔中连接钢丝绳、孔口测读装置组成。每套位移计内有5~6个测点。其结构及其安装如图1所示。 二、安装方法 1.在巷道两帮及顶板各钻出φ32的钻孔。 2.将带有连接钢丝绳的孔内固定装置，由远及近分别用安装圆管将其推至所要求的深度。(每个钻孔布置5~6个测点，分别为；6m、5m、4m、3m、2m、lm或12m、10m、8m、6m、4m、2m)。 3.将孔口测读装置，用水泥药圈或木条固定在孔口。 4。拉紧每个测点的钢丝绳，将孔口测读装置上的测尺推至l00mm左右的位置后，由螺丝将钢丝绳与测尺固定在一起。 三、测试方法 安装后先读出每个测点的初读数，以后每次读得的数值与初读数之差，即为测点的位移值。当读数将到零刻度时，松开螺丝，使测尺再回到l00mm左右的位置，重新读出初读数。 ☆顶板离层指示仪 一、结构简介： 顶板离层指示仪是监测顶板锚杆范围内及锚固范围外离层值大小的一种监测仪器，在顶板钻孔中布置两个测点，一个在围岩深部稳定处，一个在锚杆端部围岩中。离层值就是围岩中两测点之间以及锚杆端部围岩与巷道顶板表面间的相对位移值。顶板离层指示仪由孔内固定装置、测量钢丝绳及孔口显示装置组成如图1所示。
二、安装方法： 1.在巷道顶板钻出φ32的钻孔，孔深由要求而定。 2.将带有长钢丝绳的孔内固定装置用安装杆推到所要求的位置；抽出安装杆后再将带有短钢丝绳的孔内固定装置推到所要求的位置。 3.将孔口显示装置用木条固定在孔口(在显示装置与钻孔间要留有钢丝绳运动的间隙)。 4.将钢丝绳拉紧后，用螺丝将其分别与孔口显示装置中的圆管相连接，且使其显示读数超过零刻度线。 三、测读方法： 孔口测读装置上所显示的颜色，反映出顶板离层的范围及所处状态，显示数值表示顶板的离层量。☆DY—82型顶板动态仪 一、用途 DY-82型顶板动态仪是一种机械式高灵敏位移计。用于监测顶底板移近量、移近速度，进行采场“初次来压”和“周期来压”的预报，探测超前支撑压力高 峰位置，监测顶板活动及其它相对位移的测量。 二、技术特征 (1)灵敏度(mm) 0.01 (2)精度(％) 粗读±1,微读±2.5 (3)量程(mm) 0～200 (4)使用高度(mm) 1000～3000 三、原理、结构 其结构和安装见图。仪器的核心部件是齿条6、指针8 以及与指针相连的齿轮、微读数刻线盘9、齿条下端带有读 数横刻线的游标和粗读数刻度管11。 当动态仪安装在顶底板之间时，依靠压力弹簧7产生的 弹力而站立。安好后记下读数(初读数)并由手表读出时间。 粗读数由游标10的横刻线在刻度管11上的位置读出，每小 格2毫米，每大格(标有“1”、“22'’等)为10毫米，微读数 由指针8在刻线盘9的位置读出，每小格为0.01毫米(共200 小格，对应2毫米)。粗读数加微读数即为此时刻的读数。当 顶底板移近时，通过压杆3压缩压力弹簧7，推动齿条6下 移，带动齿轮，齿轮带动指针8顺时针方向旋转，顶底板每 移近0.01毫米，指针转过1小格；同时齿条下端游标随齿条 下移，读数增大。后次读数减去前次读数，即为这段时间内的顶底板移近量。除以经过的时间，即得
重庆邮电大学移通学院学生实验报告 实验名称：熟悉认知心理学和人机工程学 专业班级：数字媒体技术 02141401 姓名：罗钧 学号： 2014210xxx 实验日期：
实验二：熟悉认知心理学和人机工程学 一、实验目的 （1）了解人机交互技术的研究内容； （2）熟悉认知心理学的基本概念和主要内容； （3）熟悉人机工程学的基本概念和主要内容。 二、工具/准备工作 需要准备一台带有浏览器，能够访问因特网的计算机。 三、实验内容与步骤 1.认知学的概念 （1）分析“人机界面学”的主要研究内容。 人机界面（Human Machine Interaction，简称HMI），又称用户界面或使用者界面，是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是计算机系统的重要组成部分。是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。 （2）给出“认知心理学”的定义。 认知心理学是二十世纪50年代中期在西方兴起的一种心理学思潮，是作为人类行为基础的心理机制，其核心是输入和输出之间发生的内部心理过程。它与西方传统哲学也有一定联系，其主要特点是强调知识的作用，认为知识是决定人类行为的主要因素。 认知心理学是最新的心理学分支之一，从1950至1960年代间才发展出来的，到70年代成为西方心理学的主要流派。1956年被认为是认知心理学史上的重要年份。这一年几项心理学研究都体现了心理学的信息加工观点。如Chomsky的语言理论和纽厄尔（Alan Newell）和西蒙（Herbert Alexander simon）的“通用问题解决者”模型。“认知心理学”第一次在出版物出现是在1967年Ulrich Neisser的新书。而唐纳德·布罗德本特于1958年出版的《知觉与传播》一书则为认知心理学取向立下了重要基础。此后，认知心理取向的重点便在唐纳德·布罗德本特所指出的认知的讯息处理模式--一种以心智处理来思考与推理的模式。因此，思考与推理在人类大脑中的运作便像电脑软件在电脑里运作相似。认知心理学理论时常谈到输入、表征、计算或处理，以及输出等概念。 （3）给出“软件心理学”的定义。 软件心理学（software psychology）用实验心理学的技术和认知心理学的概念来进行软件生产的方法，即将心理学和计算机系统相结合而产生的新学科。 (4)为什么说“了解并遵循认知心理学的原理是进行人机交互界面设计的基础”？请简单阐述之。 人机界面设计，主要用理论来指导设计，了解认知心理学，一方面防止出错，另一方面用以提高工作效率。了解认知心理学，可以使设计者对用户，即使用计算机的人，有一个较为清晰的认识，也就是说对人的心理基础要有所了解，以提高人机界面设计的水平，
材料工程基础实验指导书王连琪X洁徐兴文 材料科学与工程学院
《材料成形工艺》介绍了铸造、锻压、焊接专业等方面的知识，为配合教材达到教学与实际相结合的目的，使学生能理性认识材料成形的方法，拟定了铸造、锻压、焊接实验。 一铸造性能实验 实验1 铸造合金流动性的测定 1.1实验目的： 1）测定铸造合金成分对该合金流动性的影响。 2）测定浇注温度对该合金流动性的影响。 1.2 实验的基本原理 流动性是铸造合金的重要性能之一，它对铸件质量有较大的影响；如补缩、冷隔、浇不足等。为了获得优质铸件就必须对流动性加以研究。 铸造合金流动性的定义为液态金属本身充满铸型的能力，它与合金的成分、温度、杂质含量及其物理性质有关。 合金的流动性与合金的充型能力是两个概念。合金的充型能力是液态合金充满铸型型腔，获得形状完整，轮廓清晰铸件的能力。由于影响液态金属充型能力的因素很多，很难对各种合金在不同铸造条件下的充型能力进行比较。所以，常常用固定条件下所测得的合金流动性来表示合金的充型能力。 1.3 实验合金与试样 1）纯铝和铸铝102。 2）试样—取一箱一件螺旋形试样如图1.1 通过实验研究成分对流动性的影响。取纯Al和ZL102合金在相同温度下浇注螺旋形试样，进行比较。在实验时，要求铸型相同（透气性、紧实度等）和过热温度相同条件下进行比较。 研究温度对合金流动性的影响，纯Al和ZL102合金分别在不同温度下浇注螺旋形式样，比较螺旋式样的长度。 1.4 实验设备与材料 1）熔化设备：坩埚电阻炉两台或感应电炉石墨坩埚两个 2）合金材料：工业纯Al 铸铝102 3）铸型：三副模板、三副砂箱、造型型砂及制型工具 4）热电偶（镍铬-镍硅）两支及毫伏表 5）去气剂：氯化锌
土木工程学院 《混凝土结构设计基本原理》实验指导书 及实验报告 适用专业：土木工程周淼 编 班级：：学 号： 理工大学 2018 年9 月
实验一钢筋混凝土梁受弯性能试验 一、实验目的 1.了解适筋梁的受力过程和破坏特征； 2.验证钢筋混凝土受弯构件正截面强度理论和计算公式； 3.掌握钢筋混凝土受弯构件的实验方法及荷载、应变、挠度、裂缝宽度等数据的测试技术 和有关仪器的使用方法； 4.培养学生对钢筋混凝土基本构件的初步实验分析能力。 二、基本原理当梁中纵向受力钢筋的配筋率适中时，梁正截面受弯破坏过程表现为典型的三个阶段：第一阶段——弹性阶段（I阶段）：当荷载较小时，混凝土梁如同两种弹性材料组成的组合梁，梁截面的应力呈线性分布，卸载后几乎无残余变形。当梁受拉区混凝土的最大拉应力达到混凝土的抗拉强度，且最大的混凝土拉应变超过混凝土的极限受拉应变时，在纯弯段某一薄弱截面出现首条垂直裂缝。梁开裂标志着第一阶段的结束。此时，梁纯弯段截面承担的弯矩M cr称为开裂弯矩。第二阶段——带裂缝工作阶段（II阶段）：梁开裂后，裂缝处混凝土退出工作，钢筋应力急增，且通过粘结力向未开裂的混凝土传递拉应力，使得梁中继续出现拉裂缝。压区混凝土中压应力也由线性分布转化为非线性分布。当受拉钢筋屈服时标志着第二阶段的结束。此时梁纯弯段截面承担的弯矩M y称为屈服弯矩。第三阶段——破坏阶段（III阶段）：钢筋屈服后，在很小的荷载增量下，梁会产生很大的变形。裂缝的高度和宽度进一步发展，中和轴不断上移，压区混凝土应力分布曲线渐趋丰满。当受压区混凝土的最大压应变达到混凝土的极限压应变时，压区混凝土压碎，梁正截面受弯破坏。此时，梁承担的弯矩M u 称为极限弯矩。适筋梁的破坏始于纵筋屈服，终于混凝土压碎。整个过程要经历相当大的变形，破坏前有明显的预兆。这种破坏称为适筋破坏，属于延性破坏。 三、试验装置
基于人机工程学的产品改良设计课程实验 研究 [摘要]本文为《工业产品再设计》课程设计了一套基于人机工程学原理的产品改良设计实验方案。实验原理是运用人体生理结构反形与目标产品形态进行合成，得出新的产品造型。实验运用逆向工程技术与Morphing设计方法得出产品形态设计结果。本实验已应用于教学实践中，教学反馈证明学生容易掌握实验方法，且结论与设计效果良好。 [关键词]逆向工程；人机工程学；改良设计；实验 [DOI]10.13939/https://www.doczj.com/doc/c57122323.html,ki.zgsc.2015.20.251 为了能够在市场竞争中取得优势，很多企业不断改良产品设计，推出新产品。因此，产品改良设计的原理与方法是工业设计专业学生所必须掌握的。《工业产品再设计》课程即是针对如何改进现有产品的工业设计专业课程。[1]人机工程学是工业设计中重要的辅助手段。[2]在工业设计领域，人机工程学为衡量产品使用舒适度提供了参考和评价标准。而在人机工程学应用于工业设计实践方面，Shenchang Eric Chen提出形态混合迁变的方法，即可以运用人体尺度数据与产品数据合成新产品造型。本文所介绍的实验方案，运用逆向工程[1][3]的方法：首先用油泥、发泡泡沫等材料
制作人体生理构造反形，再利用shape averaging[3]（Morphing）法对人体反形与产品形态进行混合迁变，得出新的产品形态。本文列举两例自行车把改良设计实验。 1 实验1 本实验运用手掌持握反形（有手指凹陷）与目标车把合成新的车把造型，目的在于改良和优化现有车把与手掌生理结构的吻合度。使用带有手指凹陷构造的手掌持握反形，可以得出持握稳定的车把设计结果。 （1）利用油泥手工制作手掌持握反形（有手指凹陷），并利用数字化三维扫描仪和Stereo 3D获取其三维数据（图1）。 （2）利用数字化三维扫描仪获取目标车把（图2）三维数据。 （3）分别抽离等量的手掌持握反形（有手指凹陷）与目标车把的截面轮廓线。 （4）将两组截面轮廓线置于同一坐标系，并缩放调整位置与尺度。 （5）将两组轮廓线进行混合运算，并采取不同的Morphing比例，选择最佳混合迁变结果，其加权比例为3∶7；图4左侧为目标车把局部截面轮廓线，右侧为油泥手掌持握反形（有手指凹陷）局部截面轮廓线，红色为所选最佳结果。 （6）以步骤（5）中的结果，创建新曲面，生成最终
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实验一金相试样制备与组织观察综合实验 实验学时：6h 实验性质：综合性 一、实验目的 1了解金相显微镜的结构及主要零部件的作用；学会正确使用显微镜，提高物像的质量；了解显微镜的维护方法。 2学习金相试样的制备方法；了解金相试样质量对金相分析的影响。 3掌握二元铸态合金的固溶体，共晶（包括亚共晶和过共晶）和包晶组织的特征，能识别这些组织；掌握Fe—C合金平衡和非平衡组织的特征。 二、实验内容 本次实验为综合实验，要求综合运用金相显微镜和各种金相制样设备学会各种不同试样的金相制样要点，并能分析合金尤其是铁碳合金的典型组织。 实验分三阶段进行，首先熟悉金相显微镜的结构、操作方法和维护要求，再进行具体试样的金相试样制备，第三步观察分析常见二元合金和铁碳合金的组织。实验中各阶段每位同学独立完成。通过预习了解显微镜结构、维护要求以及金相制样方法和不同合金的组织特征，写出实验步骤，然后到实验室通过自己的操作体会各个过程。 三、实验仪器、设备及材料 3.1实验仪器、设备 砂轮机、预磨机、抛光机、电吹风、金相显微镜 3.2实验材料试样：铁碳合金试样及有色金属合金试样（用于组织观察）；制备试样材料选用碳 钢。制样材料：砂纸、抛光剂、抛光布、3-4%硝酸酒精、滤纸 四实验原理 4.1 金相显微镜结构与使用 4.1.1成像原理 简单地说，成像原理就是将物像两级放大。如图1—1 所示。物AB 经物镜放大成一倒立的实像 A ′ B′，再经目镜放大成虚像A ″B″。 1）显微镜的放大倍数 显微镜的放大倍数等于物镜与目镜放大倍数的乘积： 1 250 M M物?M目 f 物f目 f 物，f 目——物镜和目镜的焦距；l——显微镜的光镜筒长度放大倍数的选择决定于组织的粗细和观察的目的。放大倍数大，则组织清晰，但视域小，不能观察全貌，代表性受局限，放大倍数低，则效果完全相反，如图1-2 所示。在金相分析时，根据需要，往往高、低倍变换使用。
土工实验指导书及实验报告编写毕守一 安徽水利水电职业技术学院 二OO九年五月
目录 实验一试样制备 实验二含水率试验 实验三密度试验 实验四液限和塑限试验 实验五颗粒分析试验 实验六固结试验 实验七直接剪切试验 实验八击实试验 土工试验复习题
实验一试样制备 一、概述 试样的制备是获得正确的试验成果的前提，为保证试验成果的可靠性以及试验数据的可比性，应具备一个统一的试样制备方法和程序。 试样的制备可分为原状土的试样制备和扰动土的试样制备。对于原状土的试样制备主要包括土样的开启、描述、切取等程序；而扰动土的制备程序则主要包括风干、碾散、过筛、分样和贮存等预备程序以及击实等制备程序，这些程序步骤的正确与否，都会直接影响到试验成果的可靠性，因此，试样的制备是土工试验工作的首要质量要素。 二、仪器设备 试样制备所需的主要仪器设备，包括： （1）孔径0.5mm、2mm和5mm的细筛； （2）孔径0.075mm的洗筛； （3）称量10kg、最小分度值5g的台秤； （4）称量5000g、最小分度值1g和称量200g、最小分度值0.01g的天平；
（5）不锈钢环刀（内径61.8mm、高20mm；内径79.8mm、高20mm或内径61.8mm、高40mm）； （6）击样器：包括活塞、导筒和环刀； （7）其他：切土刀、钢丝锯、碎土工具、烘箱、保湿器、喷水设备、凡士林等。 三、试样制备 （一）原状土试样的制备步骤 1、将土样筒按标明的上下方向放置，剥去蜡封和胶带，开启土样筒取土样。 2、检查土样结构，若土样已扰动，则不应作为制备力学性质试验的试样。 3、根据试验要求确定环刀尺寸，并在环刀内壁涂一薄层凡士林，然后刃口向下放在土样上，将环刀垂直下压，同时用切土刀沿环刀外侧切削土样，边压边削直至土样高出环刀，制样时不得扰动土样。 4、采用钢丝锯或切土刀平整环刀两端土样，然后擦净环刀外壁，称环刀和土的总质量。 5、切削试样时，应对土样的层次、气味、颜色、夹杂物、裂缝和均匀性进行描述。 6、从切削的余土中取代表性试样，供测定含水率以及颗粒分析、界限含水率等试验之用。
人机工程学实验报告Hust工业设计专业，人机工程课程实验报告
必做实验（7个）： 一、镜画仪： 是一项目动作技能迁移的实验。因通过镜子反射，和原图形相比镜中图像是上下倒置而左右不变。 实验一 实验二 自变量：试验次数 因变量：出错次数、使用时间 实验数据分析结果：1.随着实验次数的增加，实验者不变，但是其所用时间及错误次数都在变少，熟练程度明显增加。 2.在同样的情况和同样的图案上，实验的后一次测验比前一次的测验有所进步，就为正迁移效果。
二、光亮度辨别仪 光亮度辨别仪的作用：心理学中常用的一种视觉实验仪器。它可以测定明度差别阈限，也可以制作明度量表。 自变量：光亮度真实值 因变量：实际测量值、差值 实验数据分析结果：随着光亮度的增加，实验者对于光的敏感度下降，误差变大。 应用范围：可调节亮度的台灯，它的优点在于调节亮度的装置消耗的电能极少，节约了电能，减少了不必要的损耗，灯的亮度可根据不同的天气，不同的时间，人们不同的需求，调节不同的亮度，方便人们的生活。
三、瞬时记忆实验仪 仪器同时呈现一组随机数字或字母，在部分报告法实验中，要求被试再现当时指定的一部分，然后在指定的时间内通过大脑记录下来。 自变量：瞬时刺激时间 因变量：记忆保存量 实验数据分析结果：人的大脑在瞬时记忆中，记忆的时间越长，准确率越高。
四、记忆广度测试仪 适用于心理特点测定中的数字记忆广度实验和提高记忆力的训练。并具有同时测量被试视觉、记忆、反应速度三者结合能力的功能，是一种常用的心理学测量仪器。 自变量：不同的实验者 因变量：记忆广度分数、出错位数 实验数据分析结果：因为人与人的不同，其记忆能力不同，有记忆广度大的，也有记忆广度小的。 应用范围：用在小孩子的智力玩具上，刺激小孩子对数字的认识和敏感性，提高记忆力和反映能力，同时可以很好的帮助小孩子注意力的集中。
姓名：班级：学号：
实验一 金相试样制备与组织观察综合实验 实验学时：6h 实验性质：综合性 一、实验目的 1 了解金相显微镜的结构及主要零部件的作用；学会正确使用显微镜，提高物像的质量；了解显微镜的维护方法。 2 学习金相试样的制备方法；了解金相试样质量对金相分析的影响。 3 掌握二元铸态合金的固溶体，共晶(包括亚共晶和过共晶)和包晶组织的特征，能识别这些组织；掌握Fe —C 合金平衡和非平衡组织的特征。 二、 实验内容 本次实验为综合实验，要求综合运用金相显微镜和各种金相制样设备学会各种不同试样的金相制样要点，并能分析合金尤其是铁碳合金的典型组织。 实验分三阶段进行，首先熟悉金相显微镜的结构、操作方法和维护要求，再进行具体试样的金相试样制备，第三步观察分析常见二元合金和铁碳合金的组织。实验中各阶段每位同学独立完成。通过预习了解显微镜结构、维护要求以及金相制样方法和不同合金的组织特征，写出实验步骤，然后到实验室通过自己的操作体会各个过程。 三、 实验仪器、设备及材料 3.1实验仪器、设备 砂轮机、预磨机、抛光机、电吹风、金相显微镜 3.2 实验材料 试样：铁碳合金试样及有色金属合金试样（用于组织观察）；制备试样材料选用碳钢。 制样材料：砂纸、抛光剂、抛光布、3-4%硝酸酒精、滤纸 四 实验原理 4.1 金相显微镜结构与使用 4.1.1成像原理 简单地说，成像原理就是将物像两级放大。如图1—1所示。物AB 经物镜放大成一倒立的实像A ′B ′，再经目镜放大成虚像A ″B ″。 1） 显微镜的放大倍数 显微镜的放大倍数等于物镜与目镜放大倍数的乘积： 目 物目物f f M M M 2501=?= f 物，f 目——物镜和目镜的焦距；l ——显微镜的光镜筒长度 放大倍数的选择决定于组织的粗细和观察的目的。放大倍数大，则组织清晰，但视域小，不能观察全貌，代表性受局限，放大倍数低，则效果完全相反，如图1-2所示。在金相分析时，根据需要，往往高、低倍变换使用。
北京邮电大学世纪学院 实验、实习、课程设计报告撰写格式与要求 （试行） 一、实验报告格式要求 1、有实验教学手册，按手册要求填写，若无则采用统一实验报告封面。 2、报告一律用钢笔书写或打印，打印要求用A4纸；页边距要求如下：页边距上下各为2.5厘米，左右边距各为2.5厘米；行间距取固定值（设置值为20磅）；字符间距为默认值（缩放100%，间距：标准）。 3、统一采用国家标准所规定的单位与符号，要求文字书写工整，不得潦草；作图规范，不得随手勾画。 4、实验报告中的实验原始记录，须经实验指导教师签字或登记。 二、实习报告、课程设计报告格式要求 1、采用统一的封面。 2、根据教学大纲的要求手写或打印，手写一律用钢笔书写，统一采用国家标准所规定的单位与符号，要求文字书写工整，不得潦草；作图规范，不得随手勾画。打印要求用A4纸；页边距要求如下：页边距上下各为2.5厘米，左右边距各为2.5厘米；行间距取固定值（设置值为20磅）；字符间距为默认值（缩放100%，间距：标准）。 三、报告内容要求 1、实验报告内容包括：实验目的、实验原理、实验仪器设备、实验操作过程、原始数据、实验结果分析、实验心得等方面内容。 2、实习报告内容包括：实习题目、实习任务与要求、实习具体实施情况（附上图表、原始数据等）、实习个人总结等内容。 3、课程设计报告或说明书内容包括：课程设计任务与要求、总体方案、方案设计与分析、所需仪器设备与元器件、设计实现与调试、收获体会、参考资料等方面内容。 北京邮电大学世纪学院 教务处 2009-8
实验报告 课程名称计算机绘图（CAD） 实验项目AutoCAD二维绘图实验 专业班级 姓名学号 指导教师实验成绩 2016年11月日
棒框仪实验报告 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
人机工程学 报告书 姓名：董思洋 班级：工业设计10-3班学号： 二零一二年
棒框仪实验指导书 陈亚明编 艺术与设计学院 二0一二年二月
棒框仪实验 一、实验目的 本仪器可测量一个倾斜的框对判断一根棒的垂直性影响的程度。被试的判断受倾斜的框的影响，相当于周围环境条件变化的影响，所以此 本仪器可以通过被试的认知方式来测量人格特性。 二、实验方法 两人一组，正确使用棒框仪进行测量： 1、一个放在平台上的观察筒被试观察面为圆白背景面板上有一个黑色正方形框和黑色棒。棒的倾斜度可由被试通过旋钮调节。 2、主试面有一个半圆形的刻度，圆弧内指针指示框的倾斜度，中央指针指示棒的倾斜度。主试调节面板上旋钮改变框与棒的倾斜度。 3、在平台上有一个水平仪，可通过旋转平台下面的螺丝将平台调整到水平的位置。此棒框仪的优点在于没有电源的条件下可以使用。 三、测量器具 人体形体测量尺350×165×215mm的棒框仪 四、实验内容 （1）将平台调到水平位置。 （2）根据实验的要求，主试将框和棒调到在一定的倾斜度。 （3）要求被试通过观察筒进行观察，并根据自己感觉将棒调整得与地面垂直。（4）从刻度上读出的棒的倾斜度，即记录下误差的度数和方向。 （5）主试调节不同的方框的倾斜度，即不同的场条件下，重复实验。由被试调整出的棒倾斜度总结出框对棒的影响，从而研究被试的场依存性。 五、实验要求 1.每位同学都要参与测量、被测量过程； 2.记录数据以度为单位 3.测量数据要准确，测量精确；
实验二人体上肢动作特性实验 人体上肢动作特性涉及到灵活性、稳定性及准确性。人体动作的灵活性是指操作时的动作速度与频率。动作速度是指肢体在单位时间内移动的路程；动作频率是指每秒钟或每分钟动作重复的次数。人体动作的准确性可从动作形式（方向和动作量）、速度和力量三个方面考察。这三个方面配合恰当，动作才能与客观要求相符合，才能准确。通过以下实验可了解人体上肢动作的特性以及影响动作灵活性、准确性、稳定性的因素。 实验二-1 手指的灵活性测定 一、实验目的 人体动作的灵活性是指操作时的动作速度与频率。手指灵活性测试可用于测定手指、手、手腕的灵活性，也可测定手和眼的协调能力。 二、实验原理 通过将金属细棒插入实验板的圆孔中所需时间，测试手指动作灵活性以及手眼协调能力。比较手指插棒的运动顺序不同的所需时间验证人体上肢运动特性受影响的因素。 三、实验装置与测试仪器 采用BD-II-601型手指灵活性测试仪（见图2-1），该仪器的主要技术参数如下： 1．实验板圆孔：直径1.6mm，100个，各孔中心距20mm； 2．金属插棒：直径1.5mm，长度20mm，110个； 3．记时：1ms～9 999s，4位数字显示，内藏式整体结构； 4．记时开始与结束可按键，也可以由金属棒插入左上角第1个孔与右上角后1个孔自动进行； 5.实验用镊子：1把。 图2-1 手指灵活性测试仪
图2-2 手指灵活性测试仪面板示意图 四、实验内容 1.金属插棒放入左侧槽中，优势手拿起右侧槽中的镊子； 2.被试用镊子将左侧槽中的金属棒插入实验板的圆孔中，插入顺序分以下四种： ①先插开始位，从上至下，再从下至上，……依次逐列插入，最后插终止位； ②先插开始位，从上至下，再从第2列开始由上至下，……依次逐列插入，最后插终止位； ③先插开始位，从左至右，再从第2行由右边第一个开始至左，……依次逐行插入，最后插终止位； ④先插开始位，从左至右，再从第二行开始由左至右，……依次逐行插入，最后插终止位； 记时会自动开始，到插终止位时结束，并记录插入100个棒所需时间于表2-2； 3.每次重新开始需按“复位”键清零 五、数据整理与分析 1.测量数据 表2-2 手指的灵活性测定数据 顺序 ①②③④ 次数 1 2 3 4 平均时间
材料工程基础实验指导书王连琪郑洁徐兴文 材料科学与工程学院
《材料成形工艺》介绍了铸造、锻压、焊接专业等方面的知识，为配合教材达到教学与实际相结合的目的，使学生能理性认识材料成形的方法，拟定了铸造、锻压、焊接实验。 一铸造性能实验 实验1 铸造合金流动性的测定 1.1 实验目的： 1）测定铸造合金成分对该合金流动性的影响。 2）测定浇注温度对该合金流动性的影响。 1.2 实验的基本原理 流动性是铸造合金的重要性能之一，它对铸件质量有较大的影响；如补缩、冷隔、浇不足等。为了获得优质铸件就必须对流动性加以研究。 铸造合金流动性的定义为液态金属本身充满铸型的能力，它与合金的成分、温度、杂质含量及其物理性质有关。 合金的流动性与合金的充型能力是两个概念。合金的充型能力是液态合金充满铸型型腔，获得形状完整，轮廓清晰铸件的能力。由于影响液态金属充型能力的因素很多，很难对各种合金在不同铸造条件下的充型能力进行比较。所以，常常用固定条件下所测得的合金流动性来表示合金的充型能力。 1.3 实验合金与试样 1）纯铝和铸铝102。 2）试样—取一箱一件螺旋形试样如图1.1 通过实验研究成分对流动性的影响。取纯Al和ZL102合金在相同温度下浇注螺旋形试样，进行比较。在实验时，要求铸型相同（透气性、紧实度等）和过热温度相同条件下进行比较。 研究温度对合金流动性的影响，纯Al和ZL102合金分别在不同温度下浇注螺旋形式样，比较螺旋式样的长度。 1.4 实验设备与材料 1）熔化设备：坩埚电阻炉两台或感应电炉石墨坩埚两个 2）合金材料：工业纯Al 铸铝102 3）铸型：三副模板、三副砂箱、造型型砂及制型工具 4）热电偶（镍铬-镍硅）两支及毫伏表 5）去气剂：氯化锌
《流体力学》课程实验指导书袁守利编 汽车工程学院 2005年9月
前言 1.实验总体目标、任务与要求 1)学生在学习了《流体力学》基本理论的基础上，通过伯努利方程实验、动量方程实 验，实现对基本理论的验证。 2）通过实验，使学生对水柱（水银柱）、U型压差计、毕托管、孔板流量计、文丘里流量计等流体力学常用的测压、测流量装置的结构、原理和使用有基本认识。 2.适用专业 热能与动力工程 3.先修课程 《流体力学》相关章节。 4.实验项目与学时分配 5. 实验改革与特色 根据实验内容和现有实验条件，在实验过程中，采取学生自己动手和教师演示相结合的方法，力求达到较好的实验效果。
实验一伯努利方程实验 1．观察流体流经实验管段时的能量转化关系，了解特定截面上的总水头、测压管水头、压强水头、速度水头和位置水头间的关系，从而加深对伯努利方程的理解和认识。 2．掌握各种水头的测试方法和压强的测试方法。 3．掌握流量、流速的测量方法，了解毕托管测速的原理。 二、实验条件 伯努利方程实验仪 三、实验原理 1．实验装置： 图一伯努利方程实验台 1.水箱及潜水泵 2.上水管 3.电源 4.溢流管 5.整流栅 6.溢流板 7.定压水箱 8.实验 细管9. 实验粗管10.测压管11.调节阀12.接水箱13.量杯14回水管15.实验桌 2.工作原理 定压水箱7靠溢流来维持其恒定的水位，在水箱下部装接水平放置的实验细管8，水经实验细管以恒定流流出，并通过调节阀11调节其出水流量。通过布置在实验管四个截面上的四组测压孔及测压管，可以测量到相应截面上的各种水头的大小，从而可以分析管路中恒定流动的各种能量形式、大小及相互转化关系。各个测量截面上的一组测压管都相当于一组毕托管，所以也可以用来测管中某点的流速。 电测流量装置由回水箱、计量水箱和电测流量装置（由浮子、光栅计量尺和光电子
安全人机工程学 实 验 报 告 书 姓名：程洁 班级：安工1101 学号：201107420105 时间： 2013 年 12 月 31日
目录 实验一手指灵活性测试实验 (1) 实验二动作稳定性实验 (3) 实验三双手协调能力测试 (8) 实验四暗适应实验 (10) 实验五速度知觉测试实验 (13) 实验六明度实验 (17) 实验七反应时运动时测定实验 (18) 实验八深度知觉测定实验 (21) 实验九亮点闪烁仪实验 (25)
实验一手指灵活性测试实验 一、实验目的 手指灵活性测试是测定手指尖、手、手腕、手臂的灵活性，也可测定手和眼的协调能力。 本实验的要求为： 1. 学习和熟悉手指灵活性测试仪的用法； 2. 了解人的手指灵活性及其个体差异性。 二、实验仪器 EP707A 手指灵活性测试仪 （一）主要技术指标 1. 手指灵活性测试100孔（直径1.6mm），各孔中心距20mm； 2. 指尖灵活性测试M6、M5、M4、M3螺钉各25个 3. 计时范围0～9999.99秒 4. 电源电压AC220V/50HZ （二）仪器 1. 结构图 图1 手指灵活性测试仪
2. 记时器：1ms～9999 S，4位数字显示，内藏式整体结构 3. 金属插棒：直径1.5mm，长度20mm，110个 4. 实验用镊子：1把 三、实验步骤 1. 手指灵活性测试（插孔插板） 接上电源，打开电源开关，此时计时器显示为0000.00，然后插上手指灵活性插板，按复位键被试即可进行测试，当被试用镊子钳住?1.5mm插针插入起点时，计时器开始计时，然后依次用镊子（从左到右，从上到下）钳住?1.5mm插针插满100个孔至终点时计时器停止计时，此时计时器显示时间为被试做完这一实验所用总时间。 当测试第二次实验时只要按下复位键计时器全部复位，即可反复测试。 2. 手指尖灵活性测试（螺栓插板） 接上电源打开电源开关，此时计时器显示为0000.00，然后插上指尖灵活性插板（装有M6、M5、M4、M3螺栓各25个），按复位键被试即可进行测试，当被试放入起始点第一个M6垫圈起，计时器开始计时，然后拧上螺母，依次操作至终点最后一个M3垫圈时，计时器停止计时时，然后拧上螺母，此时计时器显示时间为被试做完这一实验所用总时间。 当测试第二次实验时只要按下复位键计时器全部复位，即可反复测试。 四、实验数据及报告 1. 数据记录 2. 数据分析 比较从左到右和从右到左这两种情况手指或手指尖的灵活性。 从自身实验数据来看，从右到左的手指灵活性要比从左到右的灵活性高。
北京工业大学 “材料工程基础综合实验”——教学大纲 英文名称：Systematic Experiment on Fundamental of Materials Engineering 课程编号：***** 课程类型：学科基础必修课 学时：64 学分：2.0 适用对象：材料类本科生 先修课程：大学物理、材料科学基础、材料工程基础、材料性能学、材料现代分析方法 使用教材及参考书： [1] 许并社，材料工程基础综合实验指导书，北京工业大学出版社，2010 [2] 张廷楷、高家诚、冯大碧，金属学及热处理实验指导书，重庆大学出版社，1998 [3] 葛春霖、盖雨聆，机械工程材料及材料成型技术基础实验指导书，冶金工业 出版社，2001 [4] 王祥生，铸造实验技术，东南大学出版社，1990 [5] 吕立华，金属塑性变化与轧制原理，化学工业出版社，2007 [6] 刘军、佘正国，粉末冶金与陶瓷成型技术，化学工业出版社，2005 [7] 果世驹，粉末烧结理论，冶金工业出版社，1998 [8] 廖寄乔，粉体材料科学与工程实验技术原理及应用，中南大学出版社，2001 [9] 刘新年、赵彦钊，玻璃工艺综合实验，化学工业出版社，2005 [10] 赵彦钊、殷海荣，玻璃工艺学，化学工业出版社，2006 [11] 张文钺，焊接工艺与失效分析，机械工业出版社，1989 [12] 吴林，焊接手册/ 第1卷/ 焊接方法及设备，机械工业出版社，2001 [13] 左铁镛、聂祚仁，环境材料基础，科学出版社，2003 [14] 聂祚仁，生态环境材料学，机械工业出版社，2004 一、课程性质、目的和任务
《材料工程基础综合实验》是面向北京工业大学材料学院三年级本科生开设的专业基础必修课。课程内容以学生的创新能力及环境友好意识的培养为核心，目的是提高学生的实践能力、知识运用能力及团队合作能力，培养综合能力强、具有环境责任感的人才。为此，以材料四要素（成分、制备加工、组织及性能）为主线，结合我院在国内外具有广泛影响的特色优势学科（环境材料）的重要科研成果--自行研发的材料环境评估系统，开设了六类综合实验。本门课程属于实验教学类课程，集中安排在两周之内完成，共64学时。 实践教学内容 实践教学地点在北京工业大学材料学院中的各个实验中心、实践教学基地内进行，主要包括了新材料开发中心、药芯焊丝生产中心、材料分析中心、材料力性检测室、焊接实验室、轧制实验室、高分子材料研究室及环境材料评价中心。主要内容是进行金属材料、无机非金属材料、高分子材料等典型材料的生产加工过程实验。通过实践教学，使学生认识到材料四要素中“合成与加工”与“成分结构”、“性质与使用性能”各要素间的关系，强化课堂教学内容。此外通过环境评价了解材料生产的环境负荷主要环节，并提出降低其环境负荷的方法和途径，培养学生的环境意识和作为材料科学工作者的环境责任。 理论教学内容 主要讲解材料四要素之间的内在联系，将课程的宏观结构及内容大纲进行介绍。系统地讲解本课程的基本理论、基本方法、主要实验内容及与所学课程的关系。 二、课程教学内容及要求 材料工程基础综合实验绪论（4学时） 综合实验一铝合金制备、加工及改性（10学时） 1.1 铝合金的熔炼、铸锭与固溶-时效处理实验（3学时） 1.2 铝合金轧制工艺实验（3学时） 1.3 铝合金铸锭、轧制、改性的金相组织的检验及力学性能实验（4学时）综合实验二铝材料及其产品的环境协调性评价（3学时） 2.1 铝合金材料制备工艺流程（0.5学时） 2.2 功能单位的数据收集与计算（1学时） 2.3 清单分析，材料环境影响评价（1学时）
CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 题目利用Matlab模拟点电荷电场的分布姓名xxxx 学号xxxxxxxxxx 班级电气xxxx班 任课老师xxxx 实验日期2010-10
电磁场理论 实验一 ——利用Matlab 模拟点电荷电场的分布 一．实验目的： 1．熟悉单个点电荷及一对点电荷的电场分布情况； 2．学会使用Matlab 进行数值计算，并绘出相应的图形； 二．实验原理： 根据库伦定律：在真空中，两个静止点电荷之间的作用力与这两个电荷的电量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用力的方向在两个电荷的连线上，两电荷同号为斥力，异号为吸力，它们之间的力F 满足： R R Q Q k F ? 212 = (式1) 由电场强度E 的定义可知： R R kQ E ? 2 = (式2) 对于点电荷，根据场论基础中的定义，有势场E 的势函数为 R kQ U = (式3) 而 U E -?= (式4) 在Matlab 中，由以上公式算出各点的电势U ，电场强度E 后，可以用Matlab 自带的库函数绘出相应电荷的电场分布情况。 三．实验内容： 1. 单个点电荷 点电荷的平面电力线和等势线 真空中点电荷的场强大小是E=kq /r^2 ,其中k 为静电力恒量, q 为电量, r 为点电荷到场点P(x,y)的距离。电场呈球对称分布, 取电量q> 0, 电力线是以电荷为起点的射线簇。以无穷远处为零势点, 点电荷的电势为U=kq /r,当U 取
常数时, 此式就是等势面方程.等势面是以电荷为中心以r 为半径的球面。 平面电力线的画法 在平面上, 电力线是等角分布的射线簇, 用MATLAB 画射线簇很简单。取射线的半径为( 都取国际制单位) r0=, 不同的角度用向量表示( 单位为弧度) th=linspace(0,2*pi,13)。射线簇的终点的直角坐标为: [x,y]=pol2cart(th,r0)。插入x 的起始坐标x=[x; *x].同样插入y 的起始坐标, y=[y; *y], x 和y 都是二维数组, 每一列是一条射线的起始和终止坐标。用二维画线命令plot(x,y)就画出所有电力线。 平面等势线的画法 在过电荷的截面上, 等势线就是以电荷为中心的圆簇, 用MATLAB 画等势 线更加简单。静电力常量为k=9e9, 电量可取为q=1e- 9; 最大的等势线的半径应该比射线的半径小一点 r0=。其电势为u0=k8q /r0。如果从外到里取7 条等势线, 最里面的等势线的电势是最外面的3 倍, 那么各条线的电势用向量表示为: u=linspace(1,3,7)*u0。从- r0 到r0 取偶数个点, 例如100 个点, 使最中心点的坐标绕过0, 各点的坐标可用向量表示: x=linspace(- r0,r0,100), 在直角坐标系中可形成网格坐标: [X,Y]=meshgrid(x)。各点到原点的距离为: r=sqrt(X.^2+Y.^2), 在乘方时, 乘方号前面要加点, 表示对变量中的元素进行乘方计算。各点的电势为U=k8q. /r, 在进行除法运算时, 除号前面也要加点, 同样表示对变量中的元素进行除法运算。用等高线命令即可画出等势线 contour(X,Y,U,u), 在画等势线后一般会把电力线擦除, 在画等势线之前插入如下命令hold on 就行了。平面电力线和等势线如图1, 其中插入了标题等等。越靠近点电荷的中心, 电势越高, 电场强度越大, 电力线和等势线也越密。