长久以来,工程力学、土木工程等专业的教学,时常面临一个困境:学生们埋头于厚重的教材与繁复的公式,难以将抽象的力学原理与真实的工程结构行为联系起来。“纸上谈兵”久了,面对实际工程问题,难免信心不足。
如何将前沿工业技术与教学实践深度融合,是工程教育数字化转型中难以回避的话题。

01
一台模型,两个世界
2023年,一场行业交流带来了破题思路。
在全国力学会议期间,云道智造团队的技术展示引起了南昌大学工程力学系主任张纯教授的特别关注。在双方进行了多轮深入交流后,张纯教授高度认可云道智造在CAE技术自主研发与工程应用方面的扎实实力,双方就此达成合作共识。
“与云道智造的合作,是力学教学改革的关键一步。”
不久后,云道智造与南昌大学携手,启动了“基于Simdroid自主仿真软件的力学类课程教学内容和课程体系改革”项目。核心目标很明确:让CAE技术真正融入教学,培养既懂理论又会实操的新工科人才。
项目核心成果之一,是打造了一套数字孪生桥梁结构分析实训平台。该平台通过融合有限元仿真与实时数据交互技术,为实体拱桥模型构建出高精度同步的“数字镜像”。

学生在实体模型上移动载荷砝码,数字模型便会实时呈现应力分布的动态变化与结构形变全过程,让抽象的力学理论转化为直观可见的视觉反馈。

为提升教学效率,平台引入AI降阶模型技术,在保障计算精度的前提下,将原本耗时长的复杂仿真分析缩短至分秒之间,大幅提升运算效率。借助虚拟传感器网络与IoT数据接口,平台可实时采集物理桥梁的监测数据,结合数字孪生体的预测模型实现结构状态的可视化评估。
不光是拱桥,该方案还能支撑多种典型桥梁结构的应变实时映射与状态还原,为力学、土木、机械等专业提供低成本、高保真的数字化实践方案。
02
仿真案例,让力学课堂“活”起来
为持续丰富教学资源,项目组还开发了70个基于工程实际的仿真教学案例,覆盖《工程力学》《结构力学》等8门力学核心课程。学生可自主调整载荷、材料等参数,在“试错-优化-验证”的闭环中深入理解力学机理。

这种“屏对屏”的实时互动,将课堂上抽象的理论知识转化为可操作、可验证的仿真模型,以更灵活的教学方式来促进学生自主学习和交流。
对于这次合作带来的变革,张纯教授感触颇深。
“依托Simdroid平台,我们打破了理论与实践的壁垒,构建起“理论-实验-仿真”三位一体的教学模式,让抽象力学原理可视化。每年千余名学生从中受益,在竞赛中斩获佳绩,教师也成长为仿真软件的开发者。这种校企协同不仅更新了教学资源,更培养了学生的工程思维,为新工科育人提供了鲜活范例,是真正的共赢之举。”

如今,项目所取得的成果已通过江西省力学学会等渠道,逐步辐射至省内更多高校。
03
工程教育数字化转型之路
学生能力提升、教师队伍成长、教学质量升级——这串正向循环,正是数字孪生、CAE+AI等创新技术扎根教育领域的价值体现。
云道智造与南昌大学的合作,不仅解决了工程力学教学的老难题,更给工程教育数字化转型指了一条明路:以物理引擎为核心,融合前沿创新技术,深化校企协同,通过打造高保真、可交互的数字化教学场景,让工程教育更贴近实际、焕发活力。
