金属和材料在大国重器、航空航天、建筑工程、交通运输、医疗设备等各个工业与制造领域中起着重要作用。虚拟仿真实验在金属和材料相关工业与制造领域中具有广泛的应用，可以帮助人们更好地优化材料制造加工过程、提高生产效率和质量，以及最大限度地节约材料和资源。为加强在校学生对专业理论知识和现代信息技术的掌握和应用，培养解决问题能力、创新思维和工程实践能力，加快虚拟仿真技术与实验教学的深度融合，积极探索数字化赋能高等教育现代化虚拟仿真技术实践新路径，材料学院团委联合材料科学与加工系，举办“博学广材，料定乾坤”材料虚拟仿真实验设计大赛，鼓励当代大学生充分利用数字信息时代特点，基于仿真技术的某一个或多个软件平台进行作品设计与制作，解决金属和材料相关工业与制造领域中的相关问题。
一、参赛对象
材料学院全体在校本科生
二、竞赛时间
报名时间：自本通知公布之日起至2025年4月30日止，请下载附件1报名表（命名为：20XX级XX专业-队长姓名-题目），填写完整后发送到邮箱3316695427@qq.com；
作品提交时间：2025年5月20日前；
答辩时间：2025年5月30日前（具体时间及分组群内通知，大赛QQ群：710343241）。
三、竞赛内容
紧密结合专业基础课、专业课、专业实验、专业实践课程的教学内容，利用AI大模型强大的推理和编程能力，设计高度仿真的虚拟实验环境和虚拟实验项目，特别是高污染、高危险、高能耗、高温、高压、高成本、高消耗等情况条件下的实验项目，实现在虚拟环境中开展交互式仿真实验的目的。
四、作品要求
参赛者首先需填写申报书，对参赛作品的关键性内容和重要特点进行解释说明，包括但不限于作品的应用领域、设计理念、创新特点、以及解决的关键问题等；入选作品采用PPT进行现场答辩和操作演示。
五、竞赛规则
1）参赛报名。填写报名表，每组1-5人；
2）作品要求。
（1）原创性要求。要求作品为各小组原创性作品。
（2）内容要求。应为专业基础课、专业课、专业基础实验、专业实验、专业实践课程所涉及知识，鼓励涉及多课程、多知识点的复合虚拟实验。
（3）运行要求。作品可在Windows操作系统下顺利运行（推荐exe文件或html文件），无需专业运行环境，附带数据库的作品可以压缩文件提交。
（4）形式要求。程序具有可交互性；能体现具体的实验流程；实验参数可调节；并能给出相应的结论。
（5）形式要求。源代码1份，可执行文件1份，数据库1个（可选）；使用说明文档1份。
六、评奖与奖励
本活动将邀请计算机科学与技术学院张千老师为顾问，由评审委员会对参赛作品进行评审，颁发奖励证书。本次大赛共设一等奖，二等奖，三等奖若干名，对参赛同学赋予一定的科创学时。
附件1：
材料虚拟仿真实验设计大赛报名表（20XX级XX专业-队长姓名-题目）.docx
附件2：作品示例
铸造合金流动性虚拟实验.html
选题参考
序号 | 题目 | 要求 | 指导教师 |
1 | 晶体结构 | 常见晶体结构、堆垛形式及特征显示，晶体中不同间隙及特征参数显示 | 刘恩洋 |
2 | 位错 | 用立体的原子模型体现螺型位错、刃型位错、混合位错，并显示这三种位错的形成过程。 | 刘恩洋 |
3 | 位错的运动和交割 | 以动态形式显示位错的不同运动方式，以及位错相遇后发生交割的过程 | 刘恩洋 |
4 | 扩散 | 动态描述柯肯达尔效应，或渗碳过程中组织的变化。 | 刘恩洋 |
5 | 典型钢种结晶过程 | 不同C含量的钢从液态冷却到室温过程中组织和相的变化过程。 | 刘恩洋 |
6 | 回复和再结晶 | 冷变形金属加热过程中，组织随温度和时间的变化过程 | 刘恩洋 |
7 | 低碳钢塑性变形过程中组织演变 | 结合拉伸曲线将低碳钢在弹性变形阶段、屈服阶段、形变强化阶段（不同形变量下）组织，显示出来 | 王彦芳 |
8 | 固态下互不相容三元共晶相图 | 1）立体模型表达；2）相区显示；3）典型曲面显示；4）水面截面；5）垂直截面；6）投影图；7）投影图中室温组织显示。 | 王彦芳 |
9 | 45钢不同热处理状态下的组织显示 | 1）退火态；2）正火态；3）高温正火态；4）正常淬火态；5）亚温淬火；6）淬火+低回；7）淬火+中回；8）调质态 | 王彦芳 |
10 | 高速钢热处理组织显示 | 1）铸态；2）球化退火态；3）正常淬火态；4）过热态；5）淬火回火态。 | 王彦芳 |
11 | 调质钢热处理过程组织转变 | 将加热、保温、淬火及回火过程组织的转变过程结合热处理曲线，动态显示出来。 | 王彦芳 |
12 | 球墨铸铁组织特征显示 | F+G，F+P+G，P+G | 王彦芳 |
13 | 彩色金相库 | 将现有彩色金相整理，以数据库形式实现查询及显示 | 王彦芳 |
14 | 钢铁冶炼 | 模拟从矿石加工→炼铁→炼钢→连铸连轧的物理过程 | 冯涛、王炳英 |
15 | 铸造结晶过程 | 选择一种铸造方法，确定一种铸件，动态显示液态金属流动填充过程，铸件从液态到固态的凝固收缩过程，及金属结晶过程。 | 冯涛、王炳英 |
16 | 铸造新工艺 | 任选一种铸造新工艺，描述该工艺过程 | 冯涛、王炳英 |
17 | 胎膜锻造 | 任选一工件，以胎膜锻造的方法进行制备，显示制备的物理过程。 | 冯涛、王炳英 |
18 | 末端淬火实验 | 依据GB/T 225-2006《钢淬透性的末端淬火试验方法（Jominy 试验）》设计末端淬火实验 | 冯涛、王炳英 |
19 | 电弧焊的自动调节系统实验 | 电弧自动调节系统和弧压反馈调节系统二选一，根据相应的调节原理，编制程序，显示调节过程。 | 冯涛 |
20 | 熔池受力及对焊缝成形的影响 | 动态显示力的大小及方向，熔池中熔融金属液的流动过程 | 冯涛 |
21 | 焊接参数对焊缝形状的影响 | 选择焊接方法，输入或选择主要的焊接工艺参数（包括焊接电流、电压、焊接速度等），输出显示不同的焊缝截面形状（可显示熔深、熔宽、余高等） | 冯涛 |
22 | 焊接冷裂纹延迟开裂实验 | 氢扩散与力学破坏交替作用的裂纹扩展动态过程 | 赵卫民、韩涛 |
23 | 焊接热裂纹产生机理 | 晶间液态薄膜的产生及裂纹形成动态过程 | 赵卫民、韩涛 |
24 | 焊接接头应力分布 | 两种以上焊接方法，或两种以上焊接线能量对接头残余应力分布的影响 | 李美艳、韩涛 |
25 | 焊接结构动态弯曲变形 | 两种以上焊接结构在不同焊接线能量影响下的动态变形过程 | 李美艳、韩涛 |
26 | 焊接残余应力对疲劳强度的影响 | 残余应力0~100MPa之间，焊接残余应力大小对焊接结构疲劳强度数值的影响 | 李美艳、韩涛 |
27 | 焊接结构强度校核 | 两种以上焊脚尺寸校核焊接结构强度安全 | 李美艳、韩涛 |
