爆破实验教学虚拟仿真教学平台的设计与应用

作     者：孙强 李昊阳 易锦 陈甜甜 

作者机构：武汉市汉阳市政建设集团有限公司 中国矿业大学(北京)土木工程实验中心 

出 版 物：《爆破》 (Blasting)

年 卷 期：2024年

学科分类：0401[教育学-教育学] 04[教育学] 08[工学] 040102[教育学-课程与教学论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：中国矿业大学(北京)改善本科实践教学条件建设项目(R2000037、R2000038) 

主　　题：爆破工程 虚拟仿真 数值模拟 教学实践 平台搭建 

摘      要：《爆破工程》课程是高校城市地下工程、矿山建设工程专业的核心课程，爆破实验教学是实践教学中必不可少的环节。由于爆破工程具有高危险性的特点，传统的爆破工程实验建设难度大，难以在室内进行，给教学带来了不便，因此越来越多的学校依托虚拟仿真平台进行爆破工程实验教学。本文根据爆破工程虚拟仿真的教学思路及需求搭建了爆破实验教学虚拟仿真教学平台：利用Unity3D作为虚拟仿真系统的开发工具，保证虚拟仿真系统具有可在不同平台运行的高兼容性；使用3DSMax建立模型，并用Maya进行细节渲染，提高了模型的真实感；通过云渲染技术解决了加载速度慢、动画不逼真等问题；并且为了更好的体现实际工程中爆破振动波的传播机理，利用ANSYS模拟爆破振动波在不同岩层中的传播，波场云图以快照的形式保存在虚拟仿真系统，开展爆破振动虚拟仿真实验。实践和应用效果显示，虚拟仿真实验平台可实现学生独立地、深度地参与到爆破工程的教学实验中，提高了学生的实验体验和实践创新能力。