Введение к работе
Актуальность проблемы. Диагностика и . оценка пщроаэродинамнческой прочности полпдисперсных материалов имеет важное научно-практическое значение. Вместе с тем, большинство используемых приборов и способов для контроля и определения физико-механических свойств почво-грунтов и их гидродинамической прочности под воздействием потоков воды или других энергоносителей все еще несовершенны и требуют своего улучшения и развития, особенно в части автоматизации управления сбора и обработки исходной информации о закономерностях изучаемых процессов.
Устарели также способы измерения внутренних сил, удерживающих частицы влажного грунта и почвы, наносов в водных потоках, уровней прочности пластов грунтовых вод, контроля состояния гидротехнических сооружений, методы масштабной оценки ц съемки прочности поверхности земли. Устарели не только методы, но II приборы, используемые в почвенных, агрометеорологических и инженерно-геологических исследованиях и изысканиях.
Между тем развитие электроники, технической физики, биофизики и естествознания привело к появлению новых быстрых и точных методов натуральных измерении влажности, плотности, динамической устойчивости почво-грунтоп. растворов и других полпдисперсных сред по воздействиям потоков воды, воздуха и других энергоносителей. Известны механические, нейтронные, радиометрические приборы и методы контроля. Часть из них успешно используется н внедряется п практику полевых п научно-исследовательских изыскательских работ. Однако они не дают полной информации при большом статистическом обобщении материала в силу нсалскваиюсш условий проведения опытов. Эш недостатки могут быть устранены при использовании быстродействующих микропроцессорных систем и ПЭВМ.
Способы и техника автоматизации технологического процесса оценки гидродинамической прочности, уменьшение погрешностей и расширение ич методологической возможности, а также конструкции прнбороп постоянно совершенствуются и им посвящен целый ряд исследований в нашей стране и за Р)бежом. Значительный вклад в теорию и практику исследований в эюм направлении кисели Апенберг, Тсрцаги. ПИ. Покровский, А.Ф. Лебеде:., П.А. Ребпндер. II.У. Бамии, A.M. Васильев, Рао, Сил, П.Н. Рутковскнй, В.П. Внхарсв, П.М. Орнагекнй и другие. Бурное развитие электронной промышленности и науки в области электронно-вычнелнге.'плюп техники раскрывают более широкие возможности познания и раскрытия закономерностей, происходящих в гидродинамических и аэродинамических системах взаимодействия с полндпеперснымн материалами. Широкое применение электроники в автоматизации технологических процессов при определении физико-механических и гидродинамических свойств среды сдерживается отсутствием достаючиого количества исследований в этом направлении, что ставит в качестве неотложной и актуальной проблему создания методов и средств автоматизации диагностики и контроля прочности материалов с применением электронно-вычислительной техники. Этому и посвящена настоящая работа.
. и іатачн исследовании. Целью диссертационной работы является создание авіом..ініпрованной системы управления технологическим процессом определения
прочности полішисперсньїх материалов в условиях полного влагонасыщения для работы в реальном времени.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-
выполнить анализ и дать классификацию методов и аппаратуры для исследования прочности полидисперсных материалов и автоматизации рабочих процессов путем управления гидродинамическими параметрами их разрушения:
-
разработать аналитическую модель гидродинамического и электронного микропроцессорного устройства автоматизации технологического процесса контроля и обработки информации поступающей в ПЭВМ;
-
обосновать схемотехнические и параметрические модели снижения влияния источников погрешности при определении прочности полидисперсных материалов в условиях полного влагонасыщения;
-
разработать инженерную методику расчета размерных и режимных параметров автоматизированной системы управления технологическим процессом контроля и управления оценки гидродинамической прочности материалов;
-
выполнить экспериментальную проверку и дать оценку адекватності механико-математической модели с результатами эксперимента.
Методы исследования. В работе использованы гидродинамическая теория теория автоматического управления, графоаналитический метод исследования геометрическое и гидродинамическое моделирование рабочего процесса и исследовашк закономерностей, раскрывающих физические явления в системе контроля динамическоі прочности материалов. Научная новизна.
обоснован метод оценки прочности полішисперсньїх материалов і условиях полного влагонасыщения;
разработана детерминированная математическая модель определен!! прочности полидисперсных материалов, раскрывающая закономерности автоматизації: технологического процесса и получения исходной информации;
проведен анализ погрешностей преобразования давления в цифрово значение на входе ПЭВМ и на его основе получена математическая моделі позволяющая оценить достоверность результатов определения прочност полішисперсньїх материалов в условиях полного влагонасыщения;
получена инженерная методика расчета и проектирования размерных режимных параметров устройства для автоматизации оценки прочност полиднеперсных сред;
На защиту выносятся:
-
Автоматизированный метод определения прочности полнднеперсны материалов в условиях полного влагонасыщения;
-
Математическая модель автоматизации технологическої микропроцессорного контроля разрушения полидисперсных материалов
і аэродинамических системах.
3) Теоретическое и экспериментальное обоснование размерных и режимні,
параметров силового и электронного устройства для автоматизированной ди: гноелн
полиднеперсных материалов. »
-І) Инженерная методика графоаналігпіческого расчета установки LUir.aparypu для гидродинамических испытании материалов на прочность на осно
микропроцессорной автоматизированной системы управления рабочим процессом и их конструкция.
Обоснованность и достоверность полученных выводов, научных и практических результатов исследования:
[.Согласованность теоретических и экспериментальных результатов работы подтверждаются аналитическими исследованиями гидродинамического процесса взаимодействия энергоносителя с полидисперсными материалами, его математическими моделями, лабораторными экспериментами на макетных установках и образцах.
2.Выводы и рекомендации базируются на законах и закономерностях теоретической физики полупроводников, электронных и микропроцессорных систем, статистической динамики, теории подобия и др.
Практическая значимость работы. Итоги исследований позволяют предложить научно-исследовательским, проектно-конструкторским организациям электронного приборостроения методику графоаналитического расчета и конструкцию установки для автоматизации управления .технологическим процессом разрушения полндисперсных материалов в условиях полного влагонасьіщсния на основе микропроцессорной системы.
Реализация результатоп исследования. Результаты исследований внедрены на ЛО «'Хзенатомсльмаш» при разработке технологических комплексов скоростных машин и испольюванм в учебном процессе Курского государственного технического университета на кафедре ВТ по курсу «Измерительная техника». Получен патент на устройство № 2099682, бюлл. № 35. 1997г.
Апробации. Основные результаты и положения доложены и одобрены на научно-технической конференции с участием зарубежных спецнхтнетов «Датчики и преобразователи информации систем шмерсния, контроля и управления» - Москва МПГ)М. 1997, на Международной конференции «Новые информационные технологии и снсіс'мм» Пени. 1994. 199d. на Международной конференции «Онтико-ллекгроппые приборы и устронепіл » системах распопитання образов обработки изображения и символьной информации» - Курск. 1993. на Международной конференции «Материны и управляющие технологии» - Курск. 1994. на Региональной конференции «контроль технологии, нілелпй. окружающей среды фншческимн методами» - Оренбург. 1996, на семинарах кафедр «Теоретической механики и ТММ» и «ВТ» Курского государе і венного технического университета 1993 - 1998гг.
Публикации. По материалам исследований опубликовано 3 работ, В том числе одна аап.я, шесть тезисов докладов, один патент.
ОГн.см н струкіура днсссріацн». Работа состоит нз введения, IV глав, общих пыполов и рекомендаций, списка лшсрзтуры. Работа изложена нз 122 страницах машинописного текста, в том числе S таблиц, 27 рисунков и t приложение. Список литературы включает 104 найменованій.
СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННО!! РАБОТЫ