江苏大学高强合金激光表面强化抗疲劳制造虚拟仿真实验技术需求.docx

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1、江苏大学高强合金激光表面强化抗疲劳制造虚拟仿真实验技术需求A序号B货物名称C品牌D版本型号E数量及单位F具体规格、技术参数、技术要求、实现的功能G备注高强合金激光表面强化（一）项目总体技术要求1、本次建设的虚拟仿真实验必须无缝接入江苏省教育厅建设的江苏省高等学校虚拟仿真实验教学共享平台，无须进行格式转换或二次开发。且可以提供在省平台直接运行的服务。虚拟仿真实验与省共享平台具体对接接口所含数据标准与规范要求如下：1）项目基本信息。包含虚拟仿真项目名称、所属学校名称、所属学校代码、所属中心名称、项目负责人、资源分类、建立年份、是否计费、计费标准、计费支付方式、项目简介、面向专业等信息。1抗疲劳制造

2、虚拟仿真实验/定制开发1套2）项目预习信息。包含虚拟仿真项目名称、所属学校名称、操作用户账号、预习文件名称、文件类型、文件访问地址。其中文件类型支持文本（doc,pdf）、图片（bmp,jpg）、动画（flv）、视频（avi）等多种类型和格式。3）项目自测信息。包含虚拟仿真项目名称、所属学校名称、操作用户账号、自测成绩、自测时间、自测内容访问地址。4）项目实验操作。包含虚拟仿真项目名称、所属学校名称、操作用户账号、实验操作地址路径。5）项目资源计费。包含虚拟仿真项目名称、所属学校名称、计费类型、计费系数。6）项目实验记录。包含虚拟仿真项目名称、所属学校名称、操作用户账号、实验记录内容、记录添加

3、时间。7）项目实验报告。包含虚拟仿真项目名称、所属学校名称、操作用户账号、报告名称、报告内容、报告添加时间、报告审核状态。8）项目资源评价。包含虚拟仿真项目名称、所属学校名称、操作用户账号、评价内容、评价发表状态。2、本次建设的虚拟仿真实验要求最终生成可在互联网上直接运行的格式，客户端使用时无须下载或安装任何程序、插件即可直接运行使用。若建设的虚拟仿真实验参加今后的国家虚拟仿真实验教学课程认定，则需满足最新的国家虚拟仿真实验教学课程技术接口规范，并完成与国家虚拟仿真实验教学课程共享平台-实验空间相关的数据接口联通。3、提供建设符合申报要求的专题申报网站。（二）虚拟仿真实验具体设计要求1、实验目

4、的通过实验，熟悉激光喷丸强化技术的原理及应用场合，了解激光喷丸设备的结构组成、加工特点及工作原理；掌握激光喷丸设备的基本操作方法，从而控制激光工艺参数、编辑加工路径，控制激光束与双机械臂的协同运动，最终实现工件预定的强化要求。通过激光表面改性的实物实验、试样和典型工件的虚拟仿真实验，采用虚实结合、案例教学、团队研讨等形式使学生充分理解和掌握激光表面改性的原理，改性过程中各工艺参数间的内在联系及其对激光表面喷丸强化应力分布和影响层深度的影响规律，培养学生解决复杂工程问题、实践创新、团队合作和沟通交流能力。2、实验架构本项目设计了5大模块、共10个实验交互操作步骤。模块一：实验简介模块；模块二：实

5、验原理模块；模块三：设备认知模块；模块四：开展实验模块；模块五：实验报告模块；学生通过账号密码登录进入系统后，了解实验简介内容，并学习实验原理，进行预习自测。通过自测后，即可进入虚拟仿真实验操作，完成实验后，系统会将其自动生成实验报告及评分，供学生及教师查阅，并导出备档。3、实验设计思路1）实验简介模块掌握激光喷丸强化的思政及应用前景、实验目的、实验要求、注意事项，在进行预习自测，有助于学生在实验过程中掌握激光喷丸强化内容、判断实验现象和处理实验数据等。2）实验原理模块a）实验原理通过模型动画展示基体强化工件，在吸收层上方覆盖约束层，常用的约束层为流水，其作用为约束等离子体进而增加冲击波压力，

6、使用激光照射吸收层，吸收层吸收激光能量汽化电离形成等离子体，高压在约束层的约束作用下向材料内部传播形成高速冲击波强化，产生残余应力，多点连续喷丸，形成大范围残余应力场后去除约束层吸收层，工件实现不会产生明显变形。b）冲击波压力估算展示冲击波压力估算公式C）冲击波时空分布展示冲击波时空分布公式d）残余应力分布原理展示冲击波时空分布公式e）光学知识展示激光喷丸强化专用激光器内部基本组成和工作原理，重点解析振荡器、多级放大器、隔离器等工作原理和流程。固体激光器由工作物质、泵浦源、聚光腔、光学谐振腔、冷却滤光系统以及激光电源等组成。光学固体激光器反射镜和激光工作物质存在着各种损耗，明晰粒子数反转达到足

7、够程度，以至光在腔内往返一次得到的增益能补偿损耗时的阈值公式；玻片相互垂直的两束线偏振光将产生相位延迟，理解光波中偏振方向相互垂直两个分量的相位差公式。3）设备认知a）实验室布置通过专业虚拟仿真建模工具对实验室进行搭建，实验室包含试样制备间，运动系统间，光学系统间。b）设备简介3D自由控制视角在实验室进行游览，高亮显示实验室相关设备的介绍展示，让学生更好的学习设备的使用方法及注意事项。c）激光器出光原理展示展示固体激光器中工作物质、泵浦源、聚光腔、光学谐振腔、冷却滤光系统以及激光电源等组成，动画展示固体激光器出光原理。展示振荡器、多级放大器及隔离器结构及重要组成部分，动画说明振荡器的内部基本结

8、构工作中产生的能量转换过程，展示当光信号通过相应的处于粒子数反转状态的工作物质时，因受激辐射占优势而被放大过程及原理。4）开展实验模块a）试样处理选择材料及板材厚度切割试样打磨待处理表面。抛光待处理表面。清洗试样表面。干燥试样表面。贴铝箔，注意避免出现气泡。画出喷丸区域或喷丸轨迹。b）激光喷丸强化实验依次开启总控台电源、激光器水箱电源、计算机电源以及激光器电源开关。 开启激光器控制软件，弹出页面后点击软件右下角的“Start（绿色）按钮，开启激光器。 沿Y方向调节大机械手位置，通过调节试样表面与聚焦镜的距离调节光斑直径。使用夹具将工件夹持在大机械手上。根据指示光位置调节大机械手位置，确定喷丸区

9、域的起始位置。在总控台控制面板上开启喷水水阀，调节小机械手的位置，控制喷水位置与水帘厚度。 根据喷丸路径，在大机械手控制面板上编写运动程序，进行激光喷丸工艺参数设置，冲击速度越高，产生的残余应力就越大，但过高的速度可能导致显微硬度降低。增加冲击次数会提高疲劳寿命，但次数过多会导致显微硬度的降低和残余应力的增加。针对激光喷丸工艺参数与残余应力，显微硬度，疲劳寿命对应关系参数设置，使用动态数据将三者联合起来，精确控制工艺参数，优化生产过程，使相应关系数据动态显示。 关闭光学系统间的门，开启激光器的出光开关（ShUtter）。 弹出喷丸次数输入框，输入后点击总控台的“开始”按钮，开始喷丸。 喷丸结束

10、后，依次关闭激光器出光开关、总控台水阀开关等。卸下工件，开始下一个试样的激光喷丸强化实验 整个实验结束后，在激光器控制计算机上关闭激光器并关闭程序，然后依次关闭机械手总控台电源、激光器电源、激光器水箱电源、计算机电源等。C）结果测量从夹具拆卸工件。揭去工件表面的铝箔。将工件置于超声波清洗仪中，去除表面残余粘胶及杂质。360度展示强化工件。针对强化件进行残余应力，微观组织和疲劳性能的测试。弹出“导出数据框”5）实验报告模块在学生完成仿真操作模拟实验之后，结合实验全过程进行综合的考核评价，系统通过记录实验过程中的各个关键节点的数据，真实有效的记录在实验报告中；通过实验性能检测数据生成思维雷达图；并

11、根据赋分模型生成成绩，判定是否合格，如果学生顺利通过实验考核，则给予通过，如果实验成绩不合格，则可以重复进行实验。4、实验项目演示总时间不得超过10分钟，以视频格式mp4提交：1)演示激光喷丸强化实验项目整体框架；2)演示光学部分脉冲固体激光器振荡器、多级放大器、隔离器等工作原理和流程；3)通过3D场景展示实验室的相关设备以及实验操作过程激光器及机械臂的运行操作；4)针对激光喷丸工艺参数与残余应力，显微硬度，疲劳寿命对应关系参数设置，使用动态数据将三者联合起来，精确控制工艺参数，优化生产过程，动态演示工艺影响因素和响应值相应关系。5、实验原理及开发技术环境本实验开发环境采用：PCInter(R

12、)Core(TM)i7-6700,Windows1064位操作系统，Unity3D2018版本及以上的专业虚拟仿真开发引擎进行互式框架设计；实验所需算法逻辑运用VisualStUdi。2017版本以上的专业平台进行编程开发；实验数据采用MySQL数据库进行数据管理。基于B/S架构开发，运用Htl5+CSS3+WebGL技术实现线上互动教学，适应当前主流网络环境。本实验前端运用3DMAX2018版本以上专业虚拟仿真建模工具对实验所有模型进行相对精确的仿真设计，并根据遵循实际运动物理效果，与实际视觉感受，进行精细化贴图渲染。结合PhotoShop、HIUStratOr等专业平面Ul设计软件进行Ul

13、逻辑编制。形成使操作学习者身临其境的浸入式实验感受。6、实验环境要求说明硬件环境：计算机（独立显卡，2G显存，主频4核、内存8GB、存储容量50OGB）网络（客户端到服务器的网络带宽10MR以上）。软件要求：IEIl及以上浏览器，GOOgIeChrome浏览器，FireFoX火狐浏览器等国内国际主流知名浏览器均可兼容。7、模型场景展现说明实验场景内的全部模型需要采用法线贴图来描绘物体表面细节、使用颜色贴图表现物体的颜色和纹理、从而在自然光线照射条件下体现出的场景元素的质感。1）系统提供操作帮助，言简意赅描述实验如何开展；2）系统画面效果精美，建模对象表面质感精细，光影效果逼真，采用虚拟现实实时

14、渲染处理；3）系统交互性良好，用户可以轻松自如地开展实验；4）系统经过优化处理，确保实时运行帧数高于20帧/秒，保证操作运行刷新的流畅；5）场景内包含：生产线、生产设备等。6）实验交互方式：键盘、鼠标；7）实验虚拟操作实现度：可以任意旋转场景视角。三、商务部分要求1、交付时间：合同签订后20个工作日内完成设计方案与产品开发，5个工作日内在线调试，5个工作日内完成上线运行。2、交货地点：江苏大学指定地点。3、维护期：本项目免费质量保证期要求不低于3年。免费质量保证期从供应、安装、调试正常且经采购人综合运行验收合格后开始计算。4、售后服务要求D维护期内，本合同项目所有技术和服务发生任何非人为故障，

15、由供应商负责系统恢复。故隙报修的响应时间为即时，到达现场的时间为6小时，小型故障恢复时间为4个小时，严重故障恢复时间为24小时内，并及时有效的提供解决方案。2）维护期内，对采购人提出的合理服务要求，供应商必须即时进行电话、邮件及远程网络支持，并在24小时内到场服务。如不到场，采购人有权自行处理，相关费用由供应商负责。3）供应商需免费提供所购软件中文版的操作说明书及相关技术资料，所提交的资料要同所提供的系统一致，并在系统升级时提供补充文档。4）供应商需提供定期回访服务，对采购人提出的合理优化建议应提供免费升级服务。5）所有的服务方式均为供应商上门保修，即由供应商派员到系统使用现场进行故障恢复，由此产生的一切费用均由供应商承担。4、培训要求：部署完成后提供培训服务，给教师培训3天，培训人数不低于5人。免费提供一个月的指导，免费提供项目维护培训服务及必要的支撑技术培训服务。