Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Автоматизация проектирования оптимальных составов композиционных материалов промышленного назначения Дмитренко Елена Николаевна

Автоматизация проектирования оптимальных составов композиционных материалов промышленного назначения
<
Автоматизация проектирования оптимальных составов композиционных материалов промышленного назначения Автоматизация проектирования оптимальных составов композиционных материалов промышленного назначения Автоматизация проектирования оптимальных составов композиционных материалов промышленного назначения Автоматизация проектирования оптимальных составов композиционных материалов промышленного назначения Автоматизация проектирования оптимальных составов композиционных материалов промышленного назначения Автоматизация проектирования оптимальных составов композиционных материалов промышленного назначения Автоматизация проектирования оптимальных составов композиционных материалов промышленного назначения Автоматизация проектирования оптимальных составов композиционных материалов промышленного назначения Автоматизация проектирования оптимальных составов композиционных материалов промышленного назначения
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Дмитренко Елена Николаевна. Автоматизация проектирования оптимальных составов композиционных материалов промышленного назначения : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.12 Омск, 2006 138 с. РГБ ОД, 61:06-5/2576

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1 Анализ проблем автоматизации проектирования составов композиционных (многокомпонентных) материалов на основе исследования подбора измельчающего оборудования 11

1.1 Методы математического моделирования для решения задач проектирования многокомпонентных систем композиционных материалов (МСКМ) 11

1.2 Существующие системы автоматизированного проектирования композиционных материалов 18

1.3 Анализ основных характеристик композиционных материалов...21

1.4 Анализ выбора оборудования для повышения уровня дисперсности механоактивационным модифицированием 28

1.4.1 Выбор измельчаемого оборудования 28

Выводы по главе 1 35

ГЛАВА 2 Методика выбора технологических параметров модифицирования материалов механической активацией 36

2.1 Механоактивационное воздействие как способ получения материалов с новыми свойствами 36

2.2 Основные принципы определения рационального числа мелющих элементов и кинематических параметров дезинтегратора 40

2.3 Анализ процессов упрочнения материалов на разных уровнях структуры 44

2.4 Анализ параметрической модели цементогрунта 45

2.5 Исследование движения материала в измельчителе-активаторе

ударного действия 48

2.6. Выбор методики планирования эксперимента 58

Выводы по главе 2 63

ГЛАВА 3 Экспериментальные исследования подбора оптимального состава многокомпонентных цементогрунтовых материалов 64

3.1. Моделирование грунтов 64

3.2. Подбор добавки поверхностно-активных веществ (ПАВ) 72

3.3. Обоснование исследуемых факторов и интервалов варьирования 76

3.4. Результаты многофакторного эксперимента 80

3.5. Обработка результатов эксперимента 93

Выводы по главе 3 101

ГЛАВА 4 Разработка программного обеспечения проектирования состава механоактивированных многокомпонентных материалов и его реализация 102

4.1. Техническое описание программного модуля 102

4.2. Порядок работы с программным продуктом 105

4.3. Разработка базы данных грунтов, включенных в реестр

по Западной Сибири, а также базы данных поверхностно-активных

веществ 109

4.4. Внедрение результатов работы на предприятии 112

Выводы по главе 4 113

Заключение и основные выводы 114

Список использованных источников

Введение к работе

Согласно новым требованиям, изложенным в федеральной целевой программе "Электронная Россия (2002 - 2010 годы)", приоритетными направлениями среди научных работ являются те, которые направлены на создание новых технологий в производстве материалов промышленного назначения [117]. В 1990-х гг. были разработаны и реализованы программы по структурной перестройке промышленности строительных материалов, в т. ч. программы регионального уровня, а также мероприятия по реализации «Концепции развития приоритетных направлений промышленности строительных материалов и стройиндустрии на 2001-2005 гг.». В настоящее время главными требованиями, предъявляемыми к строительным материалам, являются качество, соответствие прочностным характеристикам по ГОСТ, а также экономический фактор, диктующий стоимость материалов. Таким образом, для достижения всех этих критериев, необходимым условием является разработка таких составов материалов, которые должны в максимальной степени использовать местное сырье, а применение привозных, дорогостоящих материалов или добавок должно быть доведено до разумного минимума.

В промышленности строительных материалов цемент является главным компонентом, без которого нельзя представить их производство. В настоящее время его стоимость составляет около 1300 рублей за 1 тонну.

В промышленности строительных конструкций для производства бетона необходим щебень, стоимость которого зависит от наличия близлежащих месторождений каменных материалов. Анализ этих месторождений и фунтовой представительности Омской области и других регионов Западной Сибири, позволяет сделать вывод об отсутствии данных месторождений, а наиболее часто встречающимся грунтом является лессовидный грунт. Следовательно, для производства строительных материалов необходимо найти способы использования

5 местных грунтов как заполнителей вместо щебня. Таким материалом является цементогрунт, который, как и бетон относится к композиционным материалам. Свойства его достаточно хорошо изучены и широко представлены в литературе [5, 8, 19, 20, 33, 34, 52, 62, 74, 89]. Главной задачей при проектировании составов этого строительного материала является сокращение количества цемента без снижения прочностных характеристик, уровня надежности, а также устранение его главного недостатка - неоднородности, снижающей физико-механические показатели цементогрунта.

Внедрение систем автоматизированного проектирования (САПР) в практику производства строительных материалов позволяет сократить время, поскольку появляется возможность моделировать составы материалов, имеющих определенные рецептурно-технологические параметры. Творческий сопоставительный анализ большого количества различных вариантов проектных решений в условиях функционирования САПР, оптимизация и выбор рационального варианта обеспечивают качество выпускаемой продукции и интенсификацию технологического процесса подготовки производства.

Анализ существующих в настоящее время автоматизированных
систем позволяет сделать вывод, что все они в основном направлены на
управление процессом приготовления бетонной смеси (АСУ ТП «Бетон»
ЗАО «Железобетон», АС «Бетон» Вологодского ЖБК, АСУ ООО
«Интерпромавтоматика» и т.п.) Существующий комплекс

автоматизированных систем технологических процессов «Бетон» предназначен для управления процессом приготовления бетонной смеси. [119]. Все эти системы ведут автоматизированный учет расхода материалов. Пакет SIWAREX Batch позволяет осуществлять проектирование систем взвешивания и дозирования многокомпонентных материалов [116]. Система обработки данных, моделирования, оптимизации и принятия инженерных решений при экспериментальном

исследовании композиционных материалов - СОМРЕХ, созданная в Одесском инженерно-строительном институте, позволяет моделировать составы композиционных материалов — бетонов, состоящих из различных компонентов [81]. САПР, разработанная в Орловском Государственном техническом университете Суздальцевым А.И. и Лихачевым Д.В., предназначена для проектирования составов бетонных смесей с использованием нечеткой логики и компьютерных технологий [85,115]. Рассмотренные системы используются для проектирования оптимальных составов исключительно бетонных смесей. В настоящее время автоматизированные системы для проектирования составов материалов, аналогичных бетону по показателям надежности, отсутствуют.

Для промышленности строительных материалов и конструкций на их основе приоритетным является направление, связанное с разработкой оптимальных составов многокомпонентных материалов для производства цементогрунта, которые предопределяют его прочность, однородность и морозостойкость - основные показатели надежности и качества.

В связи с тем, что в качестве одного из основных компонентов для подбора составов материалов используются грунты, необходимо исследовать их составы и свойства. В Западной Сибири грунты, доступные для разработки (то есть залегающие у поверхности), в основном представлены лессами, что позволяет прогнозировать поведение этих грунтов в композите на основе научных разработок, посвященных этим грунтам [3, 4, 16,22, 28, 35, 42, 43, 50, 55, 57, 58, 83, 102].

В результате взаимодействия цемента, воды, химически и физически
активных составных частей грунта возникает новая кристаллизационная
структура, характеризующаяся большой прочностью и

водоустойчивостью. Значительное влияние на формирование структуры цементогрунта оказывает характер технологического процесса производства работ по приготовлению цементогрунтовой смеси, а также уровень дисперсности цементогрунта и наличие крупнозернистой

7 фракции. Таким образом, на основании рассмотренных данных, следует сказать, что задача дальнейшего исследования путей улучшения свойств цементогрунтов вытекает из того, что, согласно многочисленным исследованиям [25], их низкая прочность и однородность приводит к снижению срока службы конструкции на их основе в процессе эксплуатации. В свою очередь, решение подобной задачи связано с необходимостью изучения влияния технологических факторов на прочность и однородность цементогрунта, отсюда поиск новых методов повышения прочностных характеристик цементогрунтового материала является первоочередным.

Таким образом, актуальным является направление исследования, связанное с созданием автоматизированной системы проектирования оптимальных составов композиционных материалов, составляющих конкуренцию бетону по прочности, однородности и морозостойкости -основным показателям надежности и качества продуктов, разрабатываемых для промышленности строительных материалов, изделий и конструкций, но отличающихся по многим показателям: стоимости, составу и набору компонентов, а также способу получения.

Цель диссертационной работы заключается в проектировании составов композиционных материалов и режимных параметров измельчения путем разработки системы автоматизированного проектирования на основе применения компьютерных технологий и методов оптимизации.

В соответствии с намеченной целью были поставлены следующие научные и практические задачи:

провести анализ факторного пространства, интервалов варьирования и построить многофакторную математическую модель, характеризующую основные прочностные характеристики материала;

выбрать наиболее рациональный метод планирования эксперимента и выполнить экспериментальные исследования для установления влияния

8 состава композиционных материалов и режимных параметров измельчителя-активатора на физико-механические характеристики получаемого продукта;

провести анализ влияния рецептурных и технологических факторов на физико-механические показатели композиционных материалов и изделий на их основе;

разработать алгоритмы проектирования оптимальных составов композиционных материалов и рациональных режимов обработки в измельчителях-активаторах интегрально-ударного действия;

разработать программное обеспечение для автоматизации процесса проектирования составов механоактивированных композиционных материалов.

Научная новизна настоящего исследования:

получена многофакторная математическая модель, позволяющая подобрать оптимальный состав композиционного материала с максимальными прочностными характеристиками;

установлены оптимальные значения скоростных режимов роторов измельчителя-активатора в зависимости от типа исходного грунта, позволяющие уменьшить расход цемента в активированном дисперсном материале;

разработан алгоритм проектирования оптимальных составов и технологии получения композиционных материалов механоактивационным способом;

установлена взаимосвязь типа грунта со степенью сохранности механоактивационного эффекта в получаемом материале.

9 Практическая значимость:

Установлены оптимальные режимы механоактивационного воздействия левого и правого ротора измельчительнои установки для всех составов материалов.

Установлено процентное содержание материала, подвергаемого механоактивационной обработке, от совокупного исходного продукта без снижения выходных параметров последнего.

На основе экспериментальных исследований и данных федерального государственного учреждения «Территориальный фонд информации по природным ресурсам и окружающей среде МПР России по Омской области» создана база данных грунтового представительства Западной Сибири, характеризующая физико-механические свойства грунтов, а также база данных поверхностно-активных веществ, являющихся отходами химических производств.

Разработанный способ моделирования грунтов, используемых для производства композиционных материалов, позволяет исключить большое количество лабораторных испытаний.

С помощью разработанного программного модуля производится
автоматический расчет составов композиционного цементогрунтового
материала, что позволяет сократить затраты времени на их подбор и
корректировку при производстве плит и блоков.

Внедрение программного продукта в промышленное производство
позволяет сократить время, затрачиваемое на проектирование состава
смеси, осуществлять коррекцию состава в зависимости от результатов
прогноза качества при неизменном составе заполнителей за счет их
количественного перераспределения задолго до изготовления опытных
образцов, уменьшить количество бракованной продукции, связанной с
неоднородностью цементогрунтового материала за счет прогнозирования
качества на стадии проектирования, а также повысить эффективность

10 работы сотрудников для подбора состава за счет использования менее квалифицированных специалистов.

Апробация работы.

Результаты исследований докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях:

Международная научно-техническая конференция «Дорожно-транспортный комплекс как основа рационального природопользования», 23 - 25 ноября 2004 г. в СибАДИ, г. Омск; III Международный технологический конгресс «Военная техника, вооружение и технологии двойного применения» 7 - 10 июня 2005 г. в ОмГТУ, г. Омск; Международный симпозиум по проблемам геополитики «Проблемы геополитики и геотехнических ситуаций» 2-5 июня 2005 г., г. Астана, Республика Казахстан.

Публикации. Содержание диссертации опубликовано в 8 научных статьях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, основных выводов, списка использованных источников, включающего 120 наименований, 5 приложений и содержит 126 страниц машинописного текста, 21 таблицу и 46 рисунков.

Методы математического моделирования для решения задач проектирования многокомпонентных систем композиционных материалов (МСКМ)

При инженерном решении задач, направленных на повышение качества материала, требуется принципиально новый научно-технический подход, включающий количественные методы описания взаимосвязей между отдельными рецептурно-технологическими факторами, показателями качества и экономичности готовой продукции с целью оптимизации принятия решений (с помощью ЭВМ) в автоматизированных системах проектирования (САПР) [103]. Самым главным и основополагающим показателем качества композиционного материала является его прочность.

Наиболее часто получают эмпирические уравнения, связывающие прочность с одним или несколькими технологическими факторами путем аппроксимации или регрессионного анализа. Статистические расчеты прочности на базе адгезионно - когезионной теории мало перспективны из-за геометрической неопределенности структуры, отсутствия данных о прочности индивидуальных контактов, усложнений, связанных с наличием внутренних напряжений. Полезными для практических целей являются уравнения, полученные из экспериментов, отражающие не физические параметры модели, а влияние на прочность отдельных факторов, таких, как гранулометрия грунта, состав смеси, температура, влажность, пористость, другие условия затвердевания или хранения [81].

САПР составов смесей позволяют исключить большой объем вычислительных операций, необходимых для получения числового результата на разных этапах моделирования, нередко разобщенных друг с другом в общей схеме исследования, кроме того, решение экстремальных задач (поиск оптимальных решений по одному или многим критериям) без ЭВМ неразрешимы в реальном времени. В рамках этой системы возможна организация машинного каталога-банка, в котором хранятся и накапливаются описания известных и вновь созданных планов.

При всем разнообразии объектов, целей и ограничений в реальных материаловедческих и технологических задачах, они содержат требование о доказательном выборе в ограниченных пределах наиболее целесообразного варианта инженерного решения, и, следовательно, могут рассматриваться как задачи оптимизации.

В задачах анализа и оптимизации основные объекты: материал Ом, технологию От, разработку и исследование Ои — необходимо рассматривать как целенаправленно функционирующие системы, поведение которых оценивают по М величинам выходов или откликов Yj, образующих в каждый момент времени т М-мерный вектор поведения системы, изменяющийся в пределах Yjmin Yj Yjmax (J = 1,...,M). Целенаправленное изменение поля поведения YM И поддержание его стационарным при воздействиях внешней (по отношению к системе) среды в каждый момент времени т осуществляется за счет управления уровнями К входов или факторов Xt , образующих /Г-мерный вектор. Этот вектор может быть изменен внутри области факторного пространства, границы которой ХШп Xi; Ximax (/= 1,...,АГ) определяются объективными возможностями данного фактора или нормативом.

В последние годы развивается и совершенствуется теория математического моделирования технологических процессов (ТП) и технологических систем (ТС), к которым относятся и композиционные материалы. Значительные успехи в области математического моделирования, разработки методов синтеза, анализа и оптимизации систем, позволили в настоящее время создать целый ряд САПР в промышленности строительных материалов [115, 116, 118, 119, 120].

Методология автоматизированного проектирования и теория создания оптимальных технологических схем производства строительных материалов, создаваемые на основе САПР, позволяют разрабатывать специальное программно-математическое обеспечение САПР, которое дает возможность полностью автоматизировать выполнение всего комплекса научных и инженерно-технических задач. Современный уровень технического прогресса в промышленности строительных материалов привел к возрастанию трудоемкости процесса проектирования. Поэтому при разработке проектов для промышленности строительных материалов большое внимание необходимо уделять постоянному совершенствованию принимаемых научных, инженерно-технических и технико-экономических решений, улучшению качества выпускаемой продукции. Высокоэффективного производства можно достичь на основе методов математического моделирования производства строительных материалов, методов синтеза, анализа и оптимизации технологических систем строительных материалов, методов теории эвристических решений. Цель технологического или функционального проектирования ТС состоит в разработке оптимальной технологической схемы, в определении оптимальных технологических и конструкционных параметров аппаратов, а также в выборе оптимальных технологических режимов, которые обеспечивают выпуск заданного количества продуктов в соответствии со стандартами и технологическими условиями.

Механоактивационное воздействие как способ получения материалов с новыми свойствами

Общепринятой характеристикой аппарата, определяющей его эффективность, является энергонапряженность. Однако подводимую к веществу мощность можно изменять как за счет частоты ударов а к, так и за счет средней энергии удара Е. Очевидно, эти пути изменения энергонапряженности неэквивалентны. Так, увеличивая сок, мы изменяем лишь временной масштаб, эффекты в этом случае будут только количественные. Если же увеличивать Е, то частицы будут испытывать при ударах большие напряжения и это может стимулировать протекание новых процессов (так называемые пороговые эффекты). В такой ситуации энергонапряженность представляет собой техническую характеристику аппарата, а не физический параметр процесса обработки.

Для классификации аппаратов необходимо фиксировать некий механостимулированный процесс в мельнице [38]. Для этой цели удобно выбрать вязко-хрупкий переход, поскольку, с одной стороны, достижение его означает начало активации, а с другой, - конец диспергации. Возможность протекания вязко-хрупкого перехода определяется наличием ударов, при которых развиваемое напряжение а превышает порог ст. Такие удары способны разрушить любую частицу с г г , где г - размер вязко-хрупкого перехода. Их доля выражается через распределение по силе ударов/ , которое является характеристикой аппарата oo P=jf(cr)da, (2.2.1) a В соответствии с величиной Р все аппараты можно разбить на три группы: Р 1 - «высоконапряженные»; 0 Р 1 - «средненапряженные»; Р 0 — «слабонапряженные». Фактически величина Р с точностью до сок совпадает со скоростью разрушения в точке вязко-хрупкого перехода со(г )= сокР, (2.2.2)

Эта связь позволяет установить соответствие между типом аппарата и законами разрушения, которые в нем могут наблюдаться. Из группового уравнения кинетики измельчения можно получить уравнение: dS _ Лсо{г) dt = k\ Ap{r,t)dr, (2.2.3) J у Л Скорость разрушения со(г) можно аппроксимировать линейной зависимостью. При этом возможны три варианта: 1) со(г— 0) 1, что соответствует высоконапряженному аппарату; 2) й)(г—Ю) 0;, что соответствует средненапряженному аппарату; 3) а)(г-Я)) 0, , означает, что со(г) обращается в нуль при r r , а это соответствует слабонапряженному аппарату [26].

Математическая модель процесса активации, предложенная в работе [61] и выраженная через энтропию системы, формируется следующим образом.

Введя в обобщенное математическое описание процесса параметры среды и аппарата и используя гипотезу локального равновесия и локальной однородности, получаем, что скорость движения рабочего органа аппарата (v), обеспечивающую максимальный эффект активации, следует определять как v = du - (0,32acivju(i -1))+ aATfidv + 0,239cpATdv где RT/h - множитель Больцмана; кт - молярная концентрация вещества; р - удельная плотность дислокаций; dv — объем частицы; dl2 -поверхность частицы; dl - размер частицы; / - степень измельчения; du -внутренняя энергия вещества; а — предел прочности вещества разрушению; АГ - градиент температуры в разрушаемом объекте; р — коэффициент линейного расширения вещества; с — удельная теплоемкость вещества; р — объемная масса вещества.

На основе расчетов принято, что скорость движения рабочего органа аппарата сравнима с 1/3 скорости распространения упругих колебаний в твердом теле. Измельчители - активаторы ударного принципа действия типа дезинтегратор реализуют активационные процессы как за счет прироста поверхностной энергии, так и за счет создания дефектов кристаллической решетки [26]. Схема дезинтеграторной установки представлена на рисунке 2.1, производственный и лабораторный варианты механоактивационных установок - в приложении А.

Подбор добавки поверхностно-активных веществ (ПАВ)

Все методы специального воздействия на смесь, в особенности технологические, изменяющие ход её кристаллизации, структуру и свойства готового изделия из грунта следует отнести к модифицирующей обработке.

В настоящее время принято считать возможными в области композиционных материалов следующие традиционные виды модификации [82]. 1. Физическое - улучшение гранулометрического состава грунта путём введения и смешения грунта с улучшающими его свойства гранулометрическими добавками (у щебня - дробление), а также размельчение и уплотнение. 2. Химическое - улучшение свойств путём введения химических реагентов. 3. Термическое - улучшение свойств термической обработкой грунта (дегидратация, спекание, плавление), а также пропаривание и автоклавирование. 4. Комплексное.

Химическая активация модифицирования, основанная на использовании различных поверхностно-активных веществ (ПАВ), позволяет получать высококачественные материалы с заданными свойствами и, прежде всего, с такими важными механическими характеристиками, как прочность, морозостойкость, пластичность, упругость и эластичность, что подтверждается результатами исследований, выполненных различными авторами в области бетонов и растворов [21, 24, 79]. Установлено, что добавки ПАВ позволяют не только регулировать процессы структурообразования в материалах, но и улучшать их технологические свойства [19]. Малые дозировки ПАВ позволяют также управлять ходом физико-химических процессов, особенно когда в этих процессах участвуют тонко измельченные тела, обладающие весьма развитой поверхностью.

ПАВ дают значительный положительный эффект при активации (гидрофобизации) минеральных порошков в процессе помола, что имеет важное значение в достижении необходимого качества минеральных конгломератов, помогают равномерному перемешиванию самых мелких частиц, обеспечивают полное и быстрое физико-химическое взаимодействие между собой компонентов смеси, улучшают обрабатываемость минеральных материалов вяжущими, благодаря чему и повышается удобоукладываемость жёстких цементогрунтовых смесей, уменьшаются энергетические затраты на проведение процессов смешения и уплотнения любых материалов [17, 23, 35].

В зависимости от природы и структуры гидрофильной части молекул, добавки ПАВ делятся на классы: анионактивные, катионоактивные, амфотерные (амфолитные) и неионогенные [19].

Из перечисленных классов ПАВ катионоактивные и неионогенные поверхностно-активные вещества наиболее перспективны в области технологии строительных материалов. Это объясняется тем, что катионоактивные и неионогенные ПАВ наиболее химически устойчивы; они одинаково хорошо применимы в кислой, нейтральной, щелочной среде и взаимодействуют с жесткими солями (кальция и магния) [20].

В то же время, катионоактивные ПАВ весьма дороги, а их производство слабо развито в нашей стране. В отличие от катионоактивных, неионогенные ПАВ более широко используются. Причина этому - снижение в последнее время стоимости их производства и резкое возрастание возможности использования их специфических свойств в ряде практических областей промышленного производства [20].

Современные неионогенные препараты отличаются многообразием, как по своему составу, так и строению. Видное место среди них занимают продукты конденсации глицерина с жирными кислотами, так называемые полиглицериновые ПАВ.

Для удешевления стоимости полиглицериновых ПАВ при их производстве К.И. Кузьминым и М.Б. Милявской было предложено использовать отход глицеринового производства - глицериновую смолу, которая представляет собой кубовый остаток от дистилляции глицерина и содержит от 25 % до 70 % полиглицерина и глицерина. Остальную часть ее составляют различные примеси: минеральные соли, органический остаток, мыла и т. д. [21].

Дальнейшие исследования, выполненные в СоюздорНИИ, МАДИ, СибАДИ и других научных коллективах, показали эффективность действия глицериновой смолы или добавки ПГ в бетонах и растворах, в минеральных смесях, в способах приготовления минеральных порошков [39].

Применение отходов производства для получения более прочных и надежных цементогрунтовых материалов не только способствует расширению видов ПАВ, пригодных для производства цементогрунтов, но и снижают степень загрязнения окружающей среды.

Техническое описание программного модуля

С целью апробации разработанной в диссертационной работе методики проектирования составов механоактивированных композиционных материалов, был создан программный модуль.

Система автоматизированного проектирования композиционных материалов (САПР МКМ) предназначена для проектирования состава продукта с целью получения материала заданной марки (т.е. с заданным значением прочности на сжатие, характеризующей марку материала). САПР МКМ позволяет получить в режиме реального времени варианты их состава в зависимости от заданных (исходных) параметров.

Она позволяет через диалоговую систему «пользователь-ЭВМ», выполняющую консультирующую функцию для пользователей - не математиков и удобный интерфейс соединить формальный и неформальный этапы решения задачи.

Структурная схема системы автоматизированного проектирования композиционных материалов приведена на рисунке 4.1.1.

Каждый из модулей использует интерфейс, представляющий собой диалоговое окно конечного пользователя, поля которого необходимо заполнить для осуществления дальнейших расчетов и преобразований.

Интерфейс программы позволяет организовать в наглядной форме ввод основных параметров и характеристик, параметров вывода результата.

Помимо модулей в программу включены базы данных : «Грансостав» и «ПАВ», которые созданы в приложении MS Access и используются при работе данной системы. Они достаточно мобильны, позволяют по необходимости удалять или добавлять информацию.

Предложенный программный продукт создан в среде Visual Basic 6.0 (VB). VB относится к объектно-ориентированным языкам программирования, но, в отличие от известного своей сложностью С44", позволяет добиться тех же результатов, но затратив на освоение гораздо меньше времени. Кроме того, Visual Basic 6.0 — передовая и высокоэффективная система разработки мощных приложений для Microsoft Windows, требующая минимум средств и усилий, в него включены все встроенные элементы управления, связанные с доступом к данным. Компилятор в Visual Basic 6.0 построен по той же технологии, что и в Visual С4", позволяет производить интенсивные числовые расчеты, а при желании откомпилированный код можно отлаживать в среде Visual ( [45,46].

Интегрированная среда разработки Visual Basic позволяет загружать сразу несколько проектов как единую группу, а также имеет многодокументный интерфейс. На базе ActiveX (OLE-технологии — модели многокомпонентных объектов) можно создавать элементы управления, документы и DLL, а также программы, предоставляющие ActiveX-объекты другим приложениям, конструировать глобальные объекты. Она позволяет в понятных и простых для восприятия терминах, с использованием библиотек типовых элементов производить расчет компонентного состава материала, исключив самые трудоемкие этапы, занимающие большое количество времени инженеров-проектировщиков.

САПР КМ предназначена для выбора из различных вариантов оптимального по следующим ключевым параметрам: по прочности на сжатие, соответствующей марке материала (R K), величине удельной поверхности (Sya), значению степени однородности (VRC5K). Степень однородности является ключевым показателем, характеризующим его пористость, от величины которой зависит прочность и долговечность конструкции из цементогрунтового материала. Разработанная система может быть применена при проведении научных исследований, в учебном процессе и на промышленных предприятиях.

Похожие диссертации на Автоматизация проектирования оптимальных составов композиционных материалов промышленного назначения