本文在上述研究的基礎(chǔ)上，采用路橋?qū)I(yè)軟件建立大型橋梁的教學(xué)模型，建立能模擬構(gòu)件內(nèi)部受力情況的模型。填補(bǔ)基于模擬仿真的公路橋梁教學(xué)模型的研究空白。本文采用工程上較為先進(jìn)的ansys分析軟件，在收集大量圖紙資料、工程量數(shù)據(jù)、工程細(xì)部尺寸的基礎(chǔ)上，制作路橋多媒體模型，具體制作內(nèi)容分為13個(gè)部分，包括公路平面模型、縱斷面模型、橫斷面模型、超高模型、加寬防護(hù)模型、排水工程模型、路面工程模型、混凝土配筋模型、箱形梁橋模型、鋼管拱橋模型、斜拉橋模型。其中公路平面模型包含直線、圓曲線的公路模型。公路橫斷面模型為雙向兩車道的城市道路，3米人行道+4.5米機(jī)動(dòng)車道，每隔25米布置路燈。簡(jiǎn)支梁橋的特征橫斷面類型有T梁和箱梁。模型均錄制模型構(gòu)造錄像，全方位學(xué)習(xí)公路橋梁的基本構(gòu)造，通過顏色，材質(zhì)體現(xiàn)模型的真實(shí)性。本文以公路路面為案例，講解開發(fā)出符合公路橋梁課程需要的基于ANSYS的橋梁模型的基本方法。
1.路面模型參數(shù)
本案例為雙向兩車道的城市道路，3米人行道+4.5米機(jī)動(dòng)車道，每隔25米布置路燈。本文采用ANSYS軟件模擬路面結(jié)構(gòu)，ANSYS軟件具有很強(qiáng)模擬能力，是融結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)分析于一體的大型通用有限元分析軟件，對(duì)于公路和橋梁的模型的制作是完全可行的。ANSYS直觀性教學(xué)可以加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，加強(qiáng)了特殊實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)效果，節(jié)約了資源。在教學(xué)中應(yīng)用ANSYS，可以提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生善于探索的素養(yǎng)。模擬混凝土是一種彈塑性材料，采用非線性應(yīng)力—應(yīng)變本構(gòu)模型，并結(jié)合五參數(shù)強(qiáng)度準(zhǔn)則，混凝土選用SOLID65單元模擬，混凝土材料的基本參數(shù)采用：軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fcd=20.5MPa；軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftd=1.74MPa；彈性模量Ex=3.5×104MPa；泊松比V=0.1667。
2.建立路面構(gòu)造模型
采用ANSYS的APDL命令流功能，成功模擬路面構(gòu)造；模型體現(xiàn)路面結(jié)構(gòu)包括面層、基層、墊層。將模型應(yīng)用于教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，以便較好地掌握這些知識(shí)，建立起理論知識(shí)和工程原型之間的聯(lián)系，促進(jìn)學(xué)生樹立工程概念。
3.模擬仿真技術(shù)應(yīng)用于路橋教學(xué)模型研究的優(yōu)勢(shì)
通過建立“公路橋梁教學(xué)模型”，豐富了教學(xué)素材，從根本上改善了學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，提高了學(xué)生的繪圖、看圖及空間想象能力，從視聽效果和理解能力方面著手，制作了含三維模型動(dòng)畫的多媒體輔助教學(xué)素材。教學(xué)模型的開發(fā)在于提高高職教育水平，教學(xué)模型開發(fā)也在于加深課本理論文字的學(xué)習(xí)，并增加立體的教學(xué)模型，通過不同的教學(xué)方式，達(dá)到更好的教學(xué)效果。在教學(xué)工作中，使用了節(jié)點(diǎn)多媒體模型、構(gòu)件拉、壓、剪、彎曲變形多媒體模型、結(jié)構(gòu)破壞教學(xué)試驗(yàn)錄像等課題建設(shè)成果，取得了良好的效果。結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定破壞都是在瞬時(shí)發(fā)生的，沒有實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)例可以讓學(xué)生了解失穩(wěn)發(fā)生的過程，從模型和動(dòng)畫兩個(gè)方面入手，制作了多種模型，不借用復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)設(shè)備就可以直觀形象地展示構(gòu)件整體失穩(wěn)的現(xiàn)象，通過分析，提出提高整體穩(wěn)定性的方法和措施，進(jìn)而理解和掌握設(shè)計(jì)原理和規(guī)范，改變?cè)瓉淼募兇獾睦碚摴酵茖?dǎo)的教學(xué)模式，逐步開展研討式的教學(xué)改革，使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效率大大提高。此模型在教學(xué)中的應(yīng)用可以提高學(xué)生的實(shí)踐能力，激發(fā)學(xué)生的求知欲，因此將模型在教學(xué)中應(yīng)用很必要。將模型的建設(shè)與大學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽、開放性實(shí)驗(yàn)等教學(xué)環(huán)節(jié)結(jié)合起來，將研究成果直接應(yīng)用于學(xué)科競(jìng)賽和開放性實(shí)驗(yàn)等教學(xué)環(huán)節(jié)中，充分發(fā)揮了成果的作用。
