Содержание к диссертации
Введение
1 Модели, методы и технологии исследования процессов разрушения горных пород 10
1.1 Модели разрушения горных пород 10
1.2 Метод регистрации импульсного электромагнитного излучения 14
1.3 Исследование и оценка свойств разрушаемых горных пород на разных этапах деформирования 16
1.4 Современные технологии разработки программных комплексов .23
1.5 Выводы, цель и задачи исследования 27
2 Экспериментальные и теоретические основы оценки физико-механических свойств и моделирования кинетики трещинообразования разрушаемых горных пород 29
2.1 Объекты исследования и их основные характеристики 29
2.2 Лабораторное оборудование и методика проведения экспериментов по разрушению образцов горных пород 31
2.3 Диаграммы деформирования и оценка физико-механических свойств горных пород 36
2.4 Кинетическая модель трещинообразования разрушаемых горных пород на разных этапах деформирования 43
2.5 Выводы 50
3 Анализ и систематизация экспериментальных данных по разрушению образцов горных пород 51
3.1 Хранилище структурированных данных 51
3.2 XML-хранилище результатов лабораторных экспериментов по разрушению образцов горных пород 52
3.3 Структурирование экспериментальных данных для импорта в XML-хранилище 63
3.4 Выводы 66
4 Оценка физико-механических свойств разрушаемых образцов горных пород 67
4.1 Архитектура программного комплекса 67
4.2 Графическая оболочка комплекса программ 68
4.3 Программная реализация комплекса 82
4.4 Оценки физико-механических свойств нагружаемых образцов горных пород 84
4.5 Выводы 88
5 Моделирование кинетики трещинообразования нагружаемых образцов горных пород 89
5.1 Оценка и анализ интенсивности трещинообразования на разных этапах деформирования образцов 89
5.2 Оценка и анализ параметров кинетической модели разрушения на разных этапах деформирования образцов 95
5.3 Моделирование кинетики трещинообразования на разных этапах деформирования 104
5.4 Проверка адекватности результатов моделирования кинетики трещинообразования экспериментальным данным 113
5.5 Выводы 114
Заключение 116
Список литературы 119
- Исследование и оценка свойств разрушаемых горных пород на разных этапах деформирования
- Диаграммы деформирования и оценка физико-механических свойств горных пород
- XML-хранилище результатов лабораторных экспериментов по разрушению образцов горных пород
- Оценки физико-механических свойств нагружаемых образцов горных пород
Введение к работе
Актуальность работы. Обеспечение безопасных условий отработки месторождений полезных ископаемых является приоритетным направлением исследований в горных науках (геомеханика, геотехнологии). Согласно существующим представлениям процесс подготовки разрушения в виде горных ударов и других, более крупных сейсмических явлений, происходит длительное время и в большом объёме горных пород. Кинетическая природа разрушения позволяет говорить о нём как о процессе, протекающем во времени.
В настоящее время в различных научных центрах проводятся исследования горных пород с целью определения их деформационных характеристик при запредельном деформировании. Параметры запредельного деформирования характеризуют остаточную несущую способность уже разрушенной породы и поэтому имеют большое значение при решении вопросов устойчивости и безопасности разрабатываемых месторождений.
В последнее время уделяется большое внимание разработке и совершенствованию бесконтактных методов контроля и прогнозирования состояния разномасштабных блоков горных пород. Одним из таких методов является метод регистрации электромагнитного излучения (ЭМИ). Образование, рост и распространение трещин в деформируемых материалах с различными скоростями нагружения представляют интерес для описания процессов хрупкого разрушения горных пород в условиях их залегания. Результаты исследований кинетики электромагнитных импульсов и их параметров на разных этапах деформирования позволили перейти от качественного описания к определению характеристик и прогнозу трещинообразования при разрушении горных пород.
Применение информационных технологий позволяет ускорить обработку экспериментальной информации и получение выводов о процессах, происходящих при разрушении горных пород.
В связи с вышеизложенным моделирование кинетики трещинообразования горных пород на разных этапах деформирования на основе современных информационных технологий является актуальной научной и практической задачей.
Цели и задачи диссертации. Разработка методики оценки физико-механических свойств и имитационной кинетической модели трещинообразования разрушаемых горных пород на разных этапах деформирования.
В рамках поставленной цели выделены следующие задачи.
Разработать и реализовать в виде комплекса программ методику оценки физико-механических свойств разрушаемых горных пород на разных этапах деформирования.
Разработать, обосновать и программно реализовать имитационную кинетическую модель трещинообразования при разрушении горных пород на запредельном этапе деформирования.
Систематизировать экспериментальные данные регистрируемых параметров импульсного электромагнитного излучения при разрушении образцов горных пород и разработать информационную структуру для хранения и обработки результатов лабораторных испытаний и вычислительных экспериментов.
Разработать и программно реализовать алгоритмы оценки параметров кинетической модели трещинообразования на разных этапах разрушения горных пород, провести вычислительные эксперименты по моделированию кинетики трещинообразования при допредельном и запредельном деформировании образцов горных пород и проверить адекватность результатов вычислительных экспериментов данным лабораторных испытаний.
Методы выполнения работы. Системный анализ и обобщение результатов регистрации импульсного электромагнитного излучения при разрушении образцов горных пород, методы имитационного моделирования, геомеханики и механики деформируемого твердого тела при исследовании процессов разрушения и деформирования образцов горных пород, методы численного анализа и математической статистики при обработке экспериментальных данных, полученных в лабораторных условиях па образцах горных пород, современные компьютерные технологии и технологии автоматизированных баз данных для хранения и обработки результатов лабораторных и вычислительных экспериментов, иллюстраций и полученных оценок характеристик разрушения образцов горных пород на разных этапах деформирования. Научная новизна.
Методика оценки прочностных, деформационных, пластических, горнотехнологических, линейных свойств, базирующаяся на результатах лабораторных испытаний и отличающаяся от существующих тем, что позволяет получать оценки свойств на запредельном этапе деформирования разрушаемых горных пород.
Кинетическая модель трещинообразования при разрушении горных пород на запредельном этапе деформирования, основанная на уравнении С. Н. Журкова, скорректированном с учетом релаксации действующих напряжений.
Структурирование экспериментальной информации с выделением сущностей «образец», «эксперимент», «деформация», «импульс» и на этой основе систематизация данных по разрушению образцов горных пород, результатов моделирования и оценки физико-механических свойств.
Впервые полученные обратные экспоненциальные зависимости относительных интенсивности трещинообразования и активационного объема на запредельном этапе деформирования от крепости по М.М. Протодъяконову, позволяющие прогнозировать процесс трещинообразования при разрушении горных пород на этом этапе.
Практическая значимость состоит в том, что разработанные методика, модель и комплекс программ позволяют оперативно в автоматизированном режиме определять оценки прочностных, деформационных, пластических, горнотехнологических и линейных свойств разрушаемых горных пород на разных этапах деформирования и статистические оценки параметров кинетической модели трещинообразования; моделировать процесс трещинообразования в разрушаемых образцах горных пород на запредельном этапе деформирования с учетом релаксации действующих напряжений; осуществлять доступ к информации XML-хранилища научному персоналу с помощью веб-приложения и аппаратуре сбора данных через веб-сервисы в режиме удаленного доступа.
Реализация результатов. Результаты диссертации (методика и пакет программ) были использованы при проведении исследований по изучению характеристик горных пород на разных этапах разрушения в научно-исследовательской лаборатории кафедры разработки месторождений полезных ископаемых подземным способом ГУ КузГТУ, при оценке физико-механических свойств образцов горных пород, отобранных на горных отводах шахт Романовская-1 и имени С.Д. Тихова (бывшая Никитинская), что подтверждено актом о внедрении и справками об использовании результатов диссертации, приведенными в приложении.
Предмет защиты и личный вклад автора. На защиту выносится:
Модуль программного комплекса, реализующий алгоритмы численных оценок физико-механических свойств горных пород, представляет собой программную основу «экспресс-метода» оперативной оценки этих свойств.
Разработанная кинетическая модель трещинообразования при разрушении горных пород на запредельном этапе деформирования позволяет проводить имитационное моделирование процессов разрушения при различных скоростях релаксации действующих напряжений.
Спроектированная информационная структура для хранения и обработки модельных и экспериментальных данных базируется па выделенных сущностях «образец», «эксперимент», «деформация», «им- пульс», имеющих иерархическую структуру и положенных в основу представления данных созданного XML-хранилища.
4. Модуль программного комплекса, реализующий имитационную модель кинетики трещинообразования, позволяет прогнозировать количество возникающих трещин при разрушении горных пород на разных этапах деформирования со средней относительной погрешностью не более 20%.
Личный вклад автора составляет: разработка методики оценки физико-механических свойств образцов горных пород, разработка кинетической модели трещинообразования при разрушении горных пород на запредельном этапе деформирования, систематизация экспериментальных данных по разрушению образцов горных пород и параметрам импульсного электромагнитного излучения; впервые полученные зависимости значений относительных интенсивности трещинообразования и активационного объема от крепости по М.М. Протодъяконову.
Апробация работы. Основные положения и результаты докладывались и обсуждались на XVIII Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 12-14 апреля 2005г.), V Всероссийской научно-практической конференции «Системы автоматизации в образовании, науке и производстве» (Новокузнецк, 8-10 декабря 2005г.), Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» (Новосибирск, 8-11 декабря 2005г.), VII Всероссийской конференции молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям с участием иностранных ученых (Красноярск, 1-3 ноября 2006г.), V Международной научно-практической конференции «Информационные технологии и математическое моделирование (ИТММ-2006)» (Томск, 10-11 ноября 2006г.), I Региональной научно-практической конференции «Влияние научно-технического прогресса на экономическое развитие Кузбасса» (Прокопьевск, 15 марта 2007г.), ежегодных научно-технических конферен- циях преподавателей, аспирантов и студентов ГУ КузГТУ (Кемерово, апрель 2005-2007гт.), научных тематических семинарах в Кемеровском государственном университете (январь 2008г.) и в Московском государственном техническом университете (МГТУ) им. Н.Э. Баумана (март 2008г.).
Публикации. Результаты диссертации опубликованы в 12 работах, среди которых 1 работа в журнале, рекомендованном ВАК, 3 работы в рецензируемых научно-технических журналах, 6 работ в материалах конференций и 2 свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ и отраслевой регистрации разработки.
Структура диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка цитируемой литературы и четырех приложений. Содержание изложено на 140 страницах машинописного текста и содержит 50 рисунков, 13 таблиц, список литературы из 99 наименований, 4 приложения.
Исследование и оценка свойств разрушаемых горных пород на разных этапах деформирования
При оценке характеристик физико-механических свойств горных пород полученные данные должны обладать достаточной точностью, сопоставимостью и представительностью. В настоящее время разработано большое количество различных методов определения физико-механических свойств горных пород. Они делятся на лабораторные и натурные.
Сравнение лабораторных методов с натурными показывает, что изучение свойств пород в образцах дает более достоверные данные для сравнения и классификации пород, позволяет более четко выявить зависимости свойств от различных факторов. Определение свойств на образцах менее трудоемко и позволяет неоднократно производить измерения и уточнять результаты. Прочность горных пород определяют главным образом на образцах, отбираемых в массиве, так как определение прочности горных пород в самом массиве сопряжено с большими трудностями. Параметры, получаемые на образцах, обычно больше, чем в массиве, в особенности слоистых, трещиноватых пород на больших глубинах.
Образец горной породы по объему часто соответствует объемам пород, подвергаемым физическому воздействию при различных производственных процессах, что позволяет использовать свойства образца непосредственно в технологических расчетах. Для процессов, происходящих в большом объеме массива, используются методы пересчета свойств образца горной породы на свойства породы в массиве.
Различные взаимосвязи физико-механических свойств горных пород позволяют разрабатывать экспрессные методы оценки комплекса свойств в массивах пород, что позволяет решать многие научные и практические задачи: снизить объем определений свойств пород, благодаря возможности их расчета по известным взаимосвязям; определить некоторые свойства пород в условиях сложного воздействия температур, давления, вакуума, которые непосредственно в такого рода натурных условиях не могут быть измерены.
Экспериментальные исследования по изучению закономерностей деформирования и разрушения образцов горных пород в допредельной и запредельной областях нагружения в зависимости от скорости деформирования, геометрических размеров на примере квазипластичных горных пород (образцы из каменной соли, карналлита, пестрого сильвинита) проводятся в ИГД СО РАН, ИГД Уро РАН [52-54].
Сотрудниками ИГД СО РАН экспериментально установлены закономерности упругопластического деформирования песчаников и пестрых сильвинитов месторождений Северного Урала в запредельной области нагружения. В условиях жесткого режима одноосного сжатия установлено влияние на характер деформаций формы образцов и скорости деформирования, что позволило впервые вывести определяющие соотношения между напряжениями и деформациями в запредельной области деформирования этих геоматериалов. Увеличение скорости деформирования вызывает уменьшение предельных прочностных и деформационных свойств в допредельной и запредельной областях деформирования. Увеличение высоты цилиндрического образца вызывает увеличение предельных прочностных свойств при фиксированной скорости деформирования [55-56]. В работе [57] установлено, что запредельные характеристики горных пород тесно связаны с предельными и допредельными свойствами. Определена зависимость между одноосным критическим напряжением и модулем разупрочнения, а также между модулями упругости и разупрочнения.
В ИГД СО РАН в 2006 году была разработана концепция горного массива как активной среды с внутренними источниками и стоками энергии. Для изотропной модели массива горных пород разработан конечно-элементный алгоритм, позволяющий строить общее решение краевых задач горной геомеханики (задача о целике горной породы, задача о выработке и т.п.) при допредельном и запредельном нагружении. В запредельной области нагружения происходит высвобождение накопленной энергии, а величина модуля спада принимает значение, сравнимое с модулем упругости в допредельной стадии. При этом высвобождение энергии носит динамический характер [56].
В работе [58] рассмотрены особенности акустической эмиссии при деформировании образцов угля на допредельной и запредельной стадиях. Показано, что на стадии запредельного деформирования и при переходе к ней наблюдается противоположное изменение коэффициента корреляции активности акустической эмиссии, регистрируемой в верхней и нижней частях образца. На стадии допредельного деформирования оно является согласованным. Предлагается стадию деформирования распознавать по этому коэффициенту корреляции: его положительное значение соответствует допредельной, а отрицательное — запредельной областям деформирования [56].
К настоящему времени разработаны многочисленные системы регистрации и обработки экспериментальных данных для исследований разрушения горных пород в лабораторных и натурных условиях, основанные па анализе акустической, сейсмической и электромагнитной информации. Основные параметры, которые регистрируются в процессе экспериментальных работ — это количество акустических или электромагнитных импульсов и их амплитуда. Основные критерии прогноза приближения разрушения строятся на количестве импульсов акустической или электромагнитной эмиссий, или их удельной характеристике — количестве импульсов в единицу времени [20].
Диаграммы деформирования и оценка физико-механических свойств горных пород
Метод регистрации импульсного электромагнитного излучения наиболее удобен для изучения накопления повреждений в твердых телах по следующим причинам: достаточная простота реализации детектирования электромагнитных импульсов при помощи стандартной электроизмерительной аппаратуры; широкий спектр апробаций при исследовании разрушения диэлектрических материалов различной природы - от щелочно-галоидыых кристаллов до конструкционных материалов и горных пород; разработанная теория метода применима к диэлектрикам, что позволяет с высокой степенью надежности проводить интерпретацию получаемых экспериментальных данных [1]. Для решения поставленных задач была использована установка, предложенная в работе [43]. В качестве нагружающего устройства использовался механический прибор-пробник с ручным приводом БУ-39, предназначенный для комплексного определения прочностных и деформационных характеристик горных пород. Методика испытаний и портативный прибор БУ-39 позволяют определять в лабораторных или полевых условиях на образцах произвольной, в том числе и неправильной формы, комплекс прочностных и деформационных характеристик горных пород. Метод основан на сжатии образца горной породы произвольной формы двумя встречно и соосно направленными стальными индеиторами диаметром 15 мм. Метод стандартизован ГОСТ 24941-81 "Породы горные. Методы определения механических свойств нагруже-нием сферическими инденторами".
Деформирование образцов производилось путем одноосного сжатия с помощью шарообразных инденторов различной конфигурации: диаметром 15 мм, диаметром 15 мм со спиленным сегментом диаметром 11 мм. В процессе эксперимента наряду с деформациями испытуемого образца деформируется и сама установка. При достижении образцом предела прочности и начале разрушения упругая энергия, накопленная установкой, сообщается образцу и реализуется обычно в виде очень быстрого (лавинообразного) его разрушения. При этом вид и характеристики восходящей ветви кривой деформирования практически не зависят от деформационных характеристик установки. Если при испытаниях применять силовые устройства, не способные накапливать упругую энергию или исключающие ее передачу образцу после начала разрушения, то деформирование горных пород за пределом прочности будет происходить достаточно спокойно и может быть зафиксировано в виде ниспадающей ветви. Вполне естественно, что параметры ниспадающей ветви кривой деформирования в весьма существенной степени определяются деформационными характеристиками установки. В ходе экспериментов регистрировалось электромагнитное излучение от начала нагружения до момента достижения предельной нагрузки нагружающим устройством. Условно были выделены следующие этапы проведения эксперимента: 1) подготовка к эксперименту; 2) проведение эксперимента до образования магистральной трещины; 3) продолжение эксперимента на запредельном этапе деформирования до предельной нагрузки нагружающего устройства; 4) продолжение эксперимента при спаде максимальной нагрузки и фиксации времени генерации импульсов; 5) окончание эксперимента, разгрузка и фотографирование образца; 6) обработка данных, построение графиков и изучение физико-механических свойств на всех этапах разрушения. При подготовке к эксперименту были получены характеристики образца и нагружающего устройства: высота h, вес w, диаметр образца D и диаметр зерен d3; диаметр шарообразных инденторов du и спиленного сегмента верхнего deu или нижнего d"t индентора, если таковой имеется. В процессе эксперимента при деформировании образца происходила генерация электромагнитных импульсов. Одновременно в электронную таблицу Microsoft Excel заносились характеристики нагружающего устройства, частотомера, осциллографа и номер фотоснимка, хранящегося в отдельном графическом файле: — сила, действующая на образец, Н; - абсолютная деформация, м; — количество импульсов, шт; — экспериментальное время, с. По окончании эксперимента фотографировались верхняя и нижняя плоскости образца в металлической ячейке и измерялся диаметр углубления dy, оставленный шарообразным индентором. После этого образец удалялся из ячейки и фотографировался в разрушенном состоянии с целью изучения, в каких плоскостях развивались трещины. На рис. 2.4 представлен образец алевролита в металлической ячейке после эксперимента. По снимкам импульсов электромагнитного излучения определялись характеристики ЭМИ. Характерные электромагнитные импульсы раскола образца песчаника представлены на рис. 2.5.
XML-хранилище результатов лабораторных экспериментов по разрушению образцов горных пород
Для проверки адекватности результатов моделирования кинетики трещинообразования на разных этапах деформирования экспериментальным данными были проведены статистические проверки гипотез по F-критерию Фишера. При адекватности результатов моделирования экспериментальным данным расчётное значение критерия Фишера должно быть меньше табличного при определенных уровне значимости и степенях свободы. Проверка гипотезы при 5% уровне значимости (вероятность отклонения гипотезы об адекватности модели, в то время как на самом деле она являлась справедливой, «=0,05) свидетельствует о непротиворечивости выборочных данных гипотезе.
Значения критерия Фишера для исследованных образцов горных пород при 5% и 1% уровнях значимости приведены в табл. 5.3.
О достаточно высокой степени адекватности результатов моделирования кинетики трещинообразования образцов горных пород экспериментальным данным можно судить по данным в табл. 5.3. 1. При увеличении крепости горной породы по М.М. Протодъ-яконову значения относительных интенсивности трещинообразования и активационного объема экспоненциально уменьшаются. У образцов горных пород с крепостью по М.М. Протодъяконову равной 4,5, интенсивность трещинообразования на запредельном этапе деформирования не изменяется. А у образцов горных пород с максимальной крепостью равной 20, на запредельном этапе деформирования не изменяется акти-вационный объем. 2. Теоретические значения накопленного количества образующихся микротрещин, смоделированные на основе кинетического уравнения прочности на разных этапах деформирования, совпадают с экспериментальным количеством микротрещин в пределах средней относительной погрешности 20%. При этом величина погрешности уменьшается по мере накопления экспериментальных данных. 3. Адекватность результатов моделирования кинетики трещино-образования на разных этапах деформирования экспериментальным данным была подтверждена статистической проверкой гипотезы об адекватности по F-критерию Фишера при 5% уровне значимости и 20 степеням свободы. Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой содержится решение задачи по разработке методики оценки физико-механических свойств и имитационной кинетической модели трещи-нообразования разрушаемых горных пород на разных этапах деформирования. Основные научные результаты, выводы и рекомендации сводятся к следующему. 1. Разработана и описана методика оценки прочностных, деформационных, пластических, горнотехнологических, линейных свойств разрушаемых горных пород на разных этапах деформировании по результатам лабораторных испытаний. 2. Разработана кинетическая модель трещинообразования при разрушении горных пород на запредельном этапе деформирования, основанная на скорректированном уравнении С. Н. Журкова, учитывающем, что при допредельном деформировании сжимающее напряжение увеличивается до предела прочности, а при запредельном уменьшается, и позволяющая проводить имитационное моделирование процессов разрушения при различных скоростях релаксации. 3. В результате систематизации экспериментальных данных регистрируемых параметров импульсного электромагнитного излучения при разрушении образцов горных пород были выделены сущности, положенные в основу представления данных XML-хранил ища: «образец», «эксперимент», «деформация», «импульс». Иерархическая структура выделенных сущностей позволяет хранить и обрабатывать неограниченное количество ее элементов и осуществлять изменения их описаний. 4. В качестве информационной структуры для хранения и обработки результатов лабораторных экспериментов было спроектировано и разработано структурированное хранилище данных, основанное на XML, на которое было получено свидетельство ОФАП №7964 от 27.03.07, ВНТИЦ №50200700649 от 03.04.07 «XML-хранилище для изучения физико-механических свойств горных пород на разных этапах разрушения». Разработанная спецификация структурированных данных позволяет систематизировать экспериментальную информацию по разрушению образцов горных пород, результаты моделирования и оценки физико-механических свойств, учесть различные настройки и нюансы, возникающие в рамках экспериментов. 5. Методика оценки физико-механических свойств разрушаемых горных пород, алгоритмы оценки параметров кинетической модели трещинообразования на разных этапах деформирования и имитационная кинетическая модель трещинообразования были реализованы в виде комплекса программ, на который было получено свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2007611938 от 14.05.2007 «Автоматизированная информационно-расчетная система для изучения физико-механических свойств горных пород на разных этапах разрушения». 6. Архитектура программного комплекса позволяет осуществлять доступ к ней научному персоналу с помощью реализованного веб-приложения и аппаратуре сбора данных через веб-сервисы. Программный комплекс состоит из 5 основных и 4 вспомогательных веб-сервисов, содержащих 62 метода, а также из 43 модулей веб-приложения. 7. При увеличении крепости горной породы по М.М. Протодъяко-нову значения относительных интенсивности трещинообразования и ак-тивационного объема экспоненциально уменьшаются. У образцов горных пород с крепостью по М.М. Протодъяконову равной 4,5, интенсивность трещинообразования на запредельном этапе деформирования не изменяется. А у образцов горных пород с максимальной крепостью равной 20, на запредельном этапе деформирования не изменяется актива-ционный объем. 8. Теоретические значения накопленного количества образую щихся микротрещин, полученные в результате имитационного модели рования на основе кинетического уравнения прочности на разных эта пах деформирования, совпадают с экспериментальным количеством микротрещин в пределах средней относительной погрешности 20%. При этом величина погрешности уменьшается по мере накопления экс периментальных данных. 9. Адекватность результатов моделирования кинетики трещино-образования на разных этапах деформирования экспериментальным данным была подтверждена статистической проверкой гипотезы об адекватности по / -критерию Фишера при 5% уровне значимости. 10. Эффективность разработанных методики и комплекса программ подтверждена результатами их использования для оценки физико-механических свойств образцов горных пород, отобранных на горных отводах шахт Романовская-1 и имени С.Д. Тихова, и при проведении исследований по изучению характеристик горных пород на разных этапах разрушения в научно-исследовательской лаборатории кафедры РМПИ ГУ КузГТУ.
Оценки физико-механических свойств нагружаемых образцов горных пород
Графическая оболочка добавления, удаления, изменения и анализа данных реализована в виде веб-приложения, состоящего из двух частей: серверной и клиентской. Серверная часть построена на базе веб-сервера Apache HTTPD, наиболее часто используемого для построения веб-приложепий [94]. В качестве клиентской части выступает приложение Microsoft Internet Explorer 6.0 (интернет-обозреватель, доступный в операционной системе Windows).
Для увеличения производительности и постоянного доступа к серверной части веб-приложения она должна быть установлена на специализированный сервер. Для уменьшения загруженности каналов связи и требуемой пропускной способности часть веб-приложения реализована по технологии Ajax [95].
Добавление, изменение и удаление экспериментальных данных в веб-приложении начинается с экранной формы «образцы». После добавления данных анализ и расчет характеристик образцов начинается с экранной формы «оценка образцов».
Экранная форма «образцы» представлена на рис. 4.2. Поскольку количество образцов может быть большим, для упрощения выбора интересующих образцов в интерфейсе реализован поиск по наименованию. Для осуществления поиска необходимо ввести маску и нажать на кнопку «Поиск». Результатом будет список образцов, наименования которых удовлетворяют маске. Для отображения списка всех образцов необходимо нажать на кнопку «ВСЕ». Для добавления информации о новом образце необходимо нажать на кнопку «Добавить образец». После нажатия будет отображена экранная форма, на которой пользователь имеет возможность указать характеристики (диаметр зерен, диаметр индентора, диаметр образца) и описание образца. Для изменения информации об образце необходимо нажать на изображение , расположенное по правому краю строки отображения данных образца. После нажатия будет отображена экранная форма с возможностью редактирования введенных ранее данных. Для удаления информации об образце необходимо нажать на изображение расположенное по левому краю. Экранная форма описания одного образца и серий экспериментов над ним представлена на рис. С помощью кнопки «Изменить образец» можно отобразить экранную форму редактирования введенных ранее данных. Для добавления информации о новом эксперименте над образцом необходимо нажать на кнопку «Добавить эксперимент». После нажатия будет отображена экранная форма, на которой пользователь указывает характеристики (высота, вес, диаметр углубления, скорость нагружения, начальные диаметры инденторов), дату проведения эксперимента и изображения образцов. Для вывода на печать экранной формы необходимо нажать на кнопку «Версия для печати», при этом будет открыто новое окно с упрощенным интерфейсом. Среди данных об эксперименте отображается общее количество зарегистрированных и оцененных по фотоснимкам импульсов ЭМИ. Дата изготовления образцов может быть не указана, если она неизвестна. Для изменения информации об эксперименте необходимо нажать изображение , расположенное по правому краю строки отображения данных эксперимента. После нажатия будет отображена экранная форма с возможностью редактирования введенных ранее данных. Для удаления информации об эксперименте необходимо нажать на изображение расположенное по левому краю. Для перехода к деформациям и сериям импульсов в рамках эксперимента необходимо нажать на дату проведения эксперимента, отображаемую в виде гипертекстовой ссылки. Экранная форма фрагмента деформаций и серий импульсов, полученных в процессе эксперимента, представлена на рис. 4.4. Строки таблицы, выделенные темным цветом, обозначают: деформации, по которым вычисляется модуль Юнга; деформация, при которой образовалась трещина раскола. С помощью кнопки «Изменить эксперимент» можно отобразить экранную форму редактирования введенных ранее данных. Для добавления информации о новой деформации и серии импульсов необходимо нажать на кнопку «Добавить деформацию». После чего на текущей экранной форме появятся элементы ввода для указания характеристик (нагрузка, деформация, количество импульсов, пределы, экспериментальное время, номера фотоснимков). Для добавления нескольких деформаций или экспорта данных из электронной таблицы Microsoft Excel (см. п. 3.3) необходимо нажать на кнопку «Добавить несколько деформаций». После нажатия появится поле ввода для добавления информации о деформациях. Обновление данных на экранной форме происходит при нажатии на кнопку «Обновить». Для вывода на печать экранной формы необходимо нажать на кнопку «Версия для печати», при этом будет открыто новое окно с упрощенным интерфейсом. Среди данных о деформациях отображаются время нарастания, релаксации и амплитуда оцененных импульсов. Экспериментальное время Тэкс„ отображается только на этапе запредельного деформирования при релаксации. Для каждой серии импульсов может быть добавлено соответствующее изображение, при нажатии на которое оно будет отображено в новом окне в реальном размере. В случае, если изображение не добавлено, будет отображен номер фотоснимка. Одновременно может быть добавлено до трех фотоснимков на одну строку данных. Изображение серии импульсов представлено на рис. 4.5, 4.6.
