시험 장비를 사용한 실습 세션은 학습자에게 재료 거동의 중심 원리를 알리는 이상적인 방법입니다. 그러나 이러한 시스템에서 각 학생의 시간을 극대화하는 것은 어려울 수 있으며, 특히 실험실 자원이 제한적일 때 더욱 그렇습니다. 일반적인 실험실 세션에서 학생들은 다양한 재료 변형 및 파열 반응 모드를 관찰하기 전에 시험 설정을 완료해야 하며, 좋은 시험을 수행하는 데는 시간이 필요합니다.
교사들이 학습 결과를 개선할 수 있도록 MTS는 두 가지 중요한 자원을 제공합니다:
- 기초 재료 시험 커리큘럼으로, 수업 계획과 숙제를 포함합니다.
- 시뮬레이션 소프트웨어로, 학생들이 가상 시험을 수행하고 재료 시험 개념에 대한 이해를 강화할 수 있습니다.
이 자원들을 통해 학생들은 교실에서 가상 시험을 목격하고, 컴퓨터 실험실에서 가상 시험을 수행하며, 실험실에서 실제 시험을 보다 쉽게 효율적으로 수행할 수 있습니다.
크리스토프 레저 박사가 개발한 이 커리큘럼은 제품 개발 과정에서 문제 해결을 위한 시험실의 접근 방식에서 영감을 받았습니다. 구체적으로, 엔지니어링 작업장에서는 이론적 설계와 프로토타입 제작 사이에 시뮬레이션 레이어를 도입하는 경우가 많습니다. 이는 대학 강사들에게 익숙한 이유로 수행됩니다: 실험실 자원은 제한적이지만 더 짧은 시간 안에 더 많은 시험을 수행해야 하는 압박이 강합니다 — 정확성을 희생하지 않으면서 말이죠.
“기계 시험을 시뮬레이션하는 소프트웨어를 사용하면 재료 과학 학생들의 학습 방식을 변화시킬 수 있습니다,”라고 레저 박사는 말했습니다. “동일한 그래픽 사용자 인터페이스를 사용하여 가상 및 물리적 재료 시험을 수행할 때, 이는 학생들이 재료의 플라스틱 변형, 응력-변형 관계, 피로, 균열 성장 및 파열에 대한 이해를 향상시킵니다. 이는 교실에서 시청하거나 스스로 공부하거나 실제 시험 시스템을 사용할 때 모두 해당됩니다.”
강의실에서 실험실로의 일관성을 구축하면 강사는 보다 완벽하게 통합된 가상 및 물리적 커리큘럼을 제공할 수 있습니다. 이는 학생들이 시험 설정, 실행 및 데이터 분석과 관련된 모든 작업을 더 빠르게 처리할 수 있도록 하여 실험실 경험을 더 효율적으로 만듭니다. 통합된 커리큘럼은 또한 학생들이 재료 거동을 설명하는 모델링 접근 방식의 가치와 한계를 이해하고 감상하는 데 도움을 줍니다.
물리적 세계와 가상의 세계 연결하기
예를 들어, 항복 강도에 대한 논의에서는 학생들에게 클러치 링크의 설계가 제시됩니다. 커플러 링크는 4.5 kN의 인장력을 받는 이중 힘 요소입니다. 힘이 너무 높으면 부품이 변형됩니다. 학생들은 6 mm 두께의 강판으로 만들어진 링크에 대해 적절한 너비 "w"를 선택하여 링크를 설계하라는 요청을 받습니다. 설계를 완료하려면 학생들이 강판의 항복 강도를 알아야 합니다. 실험실 섹션에서는 학생들이 응력-변형 곡선을 측정하고 오프셋 항복 강도를 계산하여 항복 강도를 측정하는 방법을 배웁니다.
MTS TestSuite™ 소프트웨어는 학생들이 실험실이나 교실에서 테스트를 정의하고 실행하며 테스트 데이터를 분석할 수 있도록 합니다. 실험실의 시스템 소프트웨어를 복제한 오프라인 라이센스는 학생들에게 노트북이나 시험 시스템에 연결되지 않은 다른 컴퓨터에서 로드할 수 있는 소프트웨어가 포함된 시뮬레이션 환경을 제공합니다. 교수들은 그런 다음 물리적 및 가상 환경을 모두 사용하여 교육 효율성을 최적화할 수 있습니다.
MTS TestSuite 테스트 템플릿은 가상으로 실행하거나 내부 재료 시험 시스템으로 실행할 수 있습니다. 두 경우 모두 사용자 경험은 동일합니다. MTS TestSuite 소프트웨어는 Python™ 프로그래밍 언어를 사용하여 전환을 용이하게 합니다. Python은 추상화가 거의 없어 학생들이 방정식에서 테스트 프로그램으로 쉽게 이동할 수 있도록 합니다. 코드는 수동 계산을 수행하는 방식과 동일하게 작성됩니다. 또한, Python은 오픈 소스 언어이므로 다양한 샘플 프로그램과 문서가 무료로 제공됩니다.
통합의 장점
강의, 시뮬레이션 및 물리적 테스트를 통합하는 데에는 여러 가지 중요한 장점이 있습니다. 학생들은 설계 연습을 성공적으로 완료하는 데 필요한 재료 특성에 대한 직접적인 경험을 얻습니다. 통합은 또한 재료 거동을 직접적으로 설명하여 재료가 항복하는 이유, 연성의 정의, 일부 재료가 다른 재료보다 강한 이유와 같은 더 발전된 개념에 대한 논의를 촉진합니다.
또한 학생들은 시험 방법, 개념, 절차 및 용어의 세부 사항뿐만 아니라 데이터를 수집하고 해석하는 방법, 물성 값을 추출하는 방법, 실험 결과가 분석에 사용되는 곳을 식별하는 방법에 익숙해집니다. 즉, 통합된 커리큘럼은 학생들이 실제 재료 테스트를 수행할 수 있도록 효과적으로 준비시킵니다. 그리고 그들은 자신의 속도로 이를 수행할 수 있습니다.
“좋은 물리적 테스트를 수행하는 모든 측면은 샘플 선택, 정렬, 장착, 테스트 실행 및 데이터 분석에 이르기까지 마스터하는 데 시간과 경험이 필요합니다,” Dr. Leser가 말했습니다. “이 모든 것이 초보자에게는 쉽지 않습니다. 그러나 통합된 커리큘럼을 통해 학생들은 시뮬레이션 환경에서 이러한 모든 단계를 더 빠르고 쉽게 연습할 수 있습니다.”
