テスト機器を使った実践的なセッションは、学習者に材料の挙動の中心的な原則を理解させる理想的な方法です。しかし、特にラボのリソースが限られている場合、各学生がこれらのシステムを最大限に活用することは難しいです。通常のラボセッションでは、学生はさまざまな材料の変形モードや破壊応答を観察する前に、テストのセットアップを行う必要があります。良いテストを実施するには、単に時間がかかります。
教育者が学習成果を向上させるために、MTSは2つの重要なリソースを提供しています：
- 基本的な材料試験カリキュラム：レッスンプランと宿題を含む
- シミュレーションソフトウェア：学生が仮想テストを実行し、材料試験の概念を強化できるようにする。
これらのリソースを組み合わせることで、学生は教室で仮想テストを目撃し、コンピュータラボで仮想テストを実施し、実験室で実際のテストをより簡単かつ効率的に行うことができるようになります。
クリストフ・レスラー博士によって開発されたこのカリキュラムは、製品開発中の問題解決におけるテストラボのアプローチにインスパイアされています。具体的には、エンジニアリングの現場では、理論的設計とプロトタイプ構築の間にシミュレーションの層を導入することがよくあります。これは、大学の教育者にとってよく知られた理由から行われます。つまり、ラボのリソースは限られていますが、精度を犠牲にすることなく、より多くのテストを短時間で実施するプレッシャーは強いのです。
「機械試験をシミュレーションするためのソフトウェアを使用することで、材料科学の学生の学び方が変わる可能性があります」とレスラー博士は述べました。「同一のグラフィカルユーザーインターフェースを使用して仮想および物理的な材料テストを実施すると、教室での視聴、自習、実際のテストシステムでの作業にかかわらず、すべての学生の材料の塑性降伏、応力-ひずみ関係、疲労、ひび割れ成長、破壊の理解が深まります。」
講義室から実験室への一貫性を確立することで、講師はより完全に統合された仮想および物理カリキュラムを提供できます。これにより、学生はテストのセットアップ、実行、データ分析に関連するすべてのタスクをより迅速に処理できるようになり、実験室での体験がより効率的になります。統合されたカリキュラムはまた、学生が材料の挙動を説明するモデルアプローチの価値と限界を理解し、評価するのにも役立ちます。
物理と仮想の接続
例えば、降伏強度についての議論では、学生はクラッチリンケージの設計を提示されます。カップラーリンクは、4.5 kNの引張力を受ける二力メンバーです。力が高すぎると、部品は降伏します。学生は、厚さが6 mmの鋼板で作られたリンクの適切な幅「w」を選択することによって、リンクを設計するよう求められます。設計を完成させるために、学生は鋼板の降伏強度を知る必要があります。実験セクションでは、学生が応力-ひずみ曲線を測定し、オフセット降伏強度を計算することで降伏強度を測定する方法を教えます。
MTS TestSuite™ソフトウェアは、学生がテストを定義し、実行し、実験室や教室でテストデータを分析できるようにします。ラボのシステムソフトウェアを複製したオフラインライセンスは、学生にテストシステムに接続されていないノートパソコンや他のコンピュータにインストールできるシミュレーション環境を提供します。そのため、教授は物理的環境と仮想環境の両方を使用して教育の効率を最適化できます。
MTS TestSuiteのテストテンプレートは、仮想または社内の材料試験システムで実行できます。どちらの場合でも、ユーザーエクスペリエンスは同じです。MTS TestSuiteソフトウェアは、非常に抽象度が低いPython™プログラミング言語を使用することで、学生が方程式からテストプログラムに移行しやすくします。コードは、手動計算を行うのと同じ方法で書かれます。また、Pythonはオープンソースの言語であるため、さまざまなサンプルプログラムやドキュメントが自由に入手できます。
統合の利点
講義、シミュレーション、および実際の試験を統合することには、いくつかの重要な利点があります。学生は、設計演習を成功裏に完了するために必要な材料特性を直接体験します。統合により、材料の挙動を直接示すことができ、材料が降伏する理由、延性を定義するもの、なぜ一部の材料が他の材料よりも強いのかといった、より高度な概念についての議論が促されます。
さらに、学生は試験方法、概念、手順、語彙の詳細に慣れ、データの収集と解釈、特性値の抽出、実験結果が分析でどのように使用されるかを特定する方法を学びます。言い換えれば、統合されたカリキュラムは学生が実際の材料試験を行うための効果的な準備を提供します。そして、彼らは自分のペースでそれを行うことができます。
「良い物理試験を実施するすべての側面、すなわち試料選択から整列、取り付け、テストの実施、データの分析に至るまで、すべては習得するのに時間と経験を要します」とレザー博士は述べました。「これらのすべては初心者には簡単ではありません。しかし、統合されたカリキュラムを使用することで、学生はシミュレーション環境でこれらのすべてのステップをより早く、簡単に練習することができます。」
