CC BY
38
Графические результаты моделирования представлены на рис 7. Фрагмент рис.7а иллюстрирует изменение значения мощности генерируемой фотоэлектрическими модулями при указанных выше условиях их освещенности. Согласно техническим данным суммарная мощность 55 фотомодулей КУ-185/24М при освещенности 1000Вт/м2 составляет 10,175кВт. При моделировании была получена мощность 9.92кВт (погрешность 1,8%). Фрагмент рис.7б иллюстрирует работу инвертора по преобразованию постоянного тока в переменный.
На рис.7в показаны действующие значения выходного тока, активной и реактивной мощностей инвертора.
Анализ полученных результатов моделирования позволяет сделать следующие выводы.
1. Разработанная модель инвертора с функцией слежения за ТММ является работоспособной и дает результаты, соответствующие параметрам моделируемого оборудования.
2. Наглядно продемонстрирована эффективность алгоритма поиска точки максимальной мощности, позволяющего путем регулирования выходного напряжения и тока добиваться наибольшей отдачи мощности фотоэлектрическими модулями при колебаниях освещенности.
Вопросы создания математической модели фотоэлектрических систем в программном пакете МайаЬ^тиИпк рассмотрены в работах [1], [2]. В данной статье представлено одно из возможных решений задачи по созданию математической модели силового инвертора для подключения ФЭС
к локальной распределительной сети с системой слежения за ТММ.
Список литературы:
1. Левшов А.В., Федоров А.Ю., Молодиченко А.В. «Математическое моделирование фотоэлектрических солнечных элементов», 12-14 мая 2011 г., г.Святогорск, Научные труды «ДонНТУ», Серия «Электротехника и энергетика» Выпуск 11(186), Донецк, 2011. - С. 246-249.
2. Левшов А.В., Федоров А.Ю. «О математическом моделировании фотоэлектрических модулей», 21-24 мая 2013г., г. Донецк, Научные труды «ДонНТУ», Серия «Электротехника и энергетика» Выпуск 1(14), Донецк, 2013. - С. 153-158.
3. Пивняк Г.Г., Волков А.В. «Современные частотно-регулируемые асинхронные электродвигатели с широт-но-импульсной модуляцией»: Монография. - Днепропетровск: Национальный горный университет, 2006 - C. 470
4. Fedorov A., Hubner C., Diedrich C., Levshov A. «Untersuchung von Fehlerszenarien in elektrischen Verteilnetzen mit hohem Anteil dezentraler Einspeisung», 25-26 September 2013, Magdeburg MBT, OVGU, 2013.
5. Peftitsis D., Adamidis G., Balouktsis A., «An inve^igation of new control method for MPPT in PV array using DC - DC buck - boo& converter», 2nd WSEAS/IASME International Conference on Renewable Energy Sources (RES'08), Corfu, Greece, October 26-28, 2008, pp. 40-44
6. Yazdani A., Reza I. «Voltage-sourced converters in power sy^ems: modeling, control, and applications», 2010, John Wiley & Sons, pp. 473
ДИСПЕРСНЫЕ НАПОЛНИТЕЛИ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ КОМПОЗИТОВ
Холодников Юрий Васильевич
Канд. техн. наук, генеральный директор ООО СКБ «Мысль» г.Екатеринбург
Таугер Виталий Михайлович
Канд. техн. наук, зав. каф. ФГБОУ ВПО Уральский государственный горный университет
ФГБОУВПО «УГГУ», г. Екатеринбург
Волегжанин Иван Александрович
Аспирант ФГБОУ ВПО «УГГУ», г. Екатеринбург
АННОТАЦИЯ
Целью работы служат исследования влияния на физико-механические характеристики композита гранулометрического состава и объемной доли кварцевого наполнителя.
Для оценки степени влияния были проведены эксперименты по определению пределов прочности на растяжение и изгиб, а также модуля упругости на изгиб по гостированным методикам нескольких десятков образцов дисперсно-наполненных композитов.
Проведенные исследования позволили выработать практические рекомендации по оптимизации структуры композита под эксплуатационные требования реального сектора экономики.
ABSTRACT
The aim of this work are to inve^igate the influence on physico-mechanical properties of the composite grain-size di^ribution and volume fraction of silica filler.
To assess the level of impact experiments were conducted on determining the limits of tensile Srength and Flexural Srength, and modulus of ela^icity in bending according to e^ablished procedures a few dozen samples of particulate-filled composites.
The conducted researches enabled us to develop practical recommendations for optimization of a composite Sructure operating under the requirements of the real sector of the economy.
Ключевые слова: Композит, кварц, фракционный состав, эксплуатационные параметры. Keywords: Composite, quartz, fractional composition, operating parameters.
Одним из эффективных способов регулирования эксплуатационных свойств композитов с полимерной матрицей в широком диапазоне физико-механических, триботехниче-ских, теплофизических, электротехнических, реологических и др. характеристик композитного изделия, является наполнение их дисперсными наполнителями различной природы: минеральными, органическими, керамическими, металлическими и другими дисперсиями, с подобранным для каждого конкретного случая, гранулометрическим составом и объемным соотношением фракций.
При выборе того или иного вида дисперсного наполнителя необходимо соблюдение ряда условий, а именно [1,2]:
• наполнитель должен совмещаться с полимерной матрицей или диспергироваться в ней с образованием однородной композиции;
• поверхность частиц дисперсии должна хорошо смачиваться связующим (матрицей) композита;
• дисперсный наполнитель не должен иметь склонности к агломерации частиц;
• различные фракции дисперсии должны иметь однородный состав, как по виду материала, как и по гранулометрии, предусмотренный нормативной документацией;
• дисперсный наполнитель должен обладать стабильными свойства-ми при хранении, переработке и эксплуатации композитного изделия;
• наполнители не должны растворяться в матрице, выделять летучие (в том числе - токсичные) продукты и разлагаться при температуре переработки и эксплуатации композитного изделия;
• дисперсные наполнители должны обладать химической и термической (в особых случаях - биологической, радиационной и пр.) стойкостью, а также склонностью к изменению не санкционированной окраски композита;
• желательна низкая стоимость и доступность дисперсных наполни-телей в условиях как мелкосерийного, так и массового производств.
Упрочняющие дисперсные наполнители представляют собой порошки минералов, имеющих более высокие значения пределов прочности и модулей упругости, чем связующее. На свойства ПКМ влияют качества самого наполнителя (прочность, износостойкость, размер и форма частиц) и взаимодействие его со связующим.
На поверхности частицы образуется разделительный слой связующего, называемый межфазной границей, которая может рассматриваться как отдельная фаза, управляющая адгезией связующего к частице. Характеристики межфазной границы во многом обеспечивают усиливающий эффект наполнителя. Повышение конструкционных свойств композита зависит от аспектного соотношения
а =
А
V,
где: Ач, Vч - площадь поверхности и объем частицы соответственно.
Чем больше а, тем выше усиливающий эффект наполнителя за счет улучшения его «совместимости и граничной ад-
гезии с химически неродственной полимерной матрицей». Из данного положения делается вывод о безусловном повышении прочностных показателей композита с уменьшением крупности частиц наполнителя.
Однако практика показала, что в случае мелкодисперсных наполнителей конструкционные требования вступают в противоречие с технологическими.
Во-первых, с уменьшением средней крупности порошка повышается вязкость смеси связующее - наполнитель. Попытки повышения объемной доли наполнителя с крупностью менее 10 мкм сопряжены с возрастающими затруднениями приготовления смеси и появлением неоднородностей в ее массе.
Во-вторых, в порошках со средней крупностью порядка 10 - 1.. .10 - 3 мкм заметно проявляются силы молекулярного притяжения между частицами. Частицы «слипаются» между собой, что препятствует обволакиванию их связующим.
Указанные факторы обусловливают серьезные усложнения технологии приготовления ПКМ, недопустимые для промышленных композитов.
Исследование включало в себя экспериментальную проверку значимости влияния упрочняющего наполнителя на свойства промышленных композитов путем определения пределов прочности на изгиб си по ГОСТ 4648 и на растяжение с по ГОСТ 11262, модуля упругости на изгиб Е по ГОСТ 9550.
Из числа минеральных наполнителей в качестве объекта исследования был выбран кварц. Выбор объясняется такими благоприятными физико-химическими свойствами кварца, как:
• высокие прочностные показатели;
• твердость 7 единиц по шкале Мооса и, следовательно, высокая абразивная стойкость;
• химическая нейтральность к большинству агрессивных жидкостей;
• хорошая адгезия со связующим.
Образцы кварцевого порошка предоставлены ОАО «Кыштымский ГОК». Кварц химически чистый, колотый, частицы ромбовидной формы. Средняя крупность образцов составляет ряд: 0,008; 0,025; 0,071; 0,085; 0,100; 0,300; 1,0; 2,0; 3,0 мм.
Исследование проведено на производственно-экспериментальной базе ООО «СКБ «Мысль». Выполнено экспериментальное исследование композита, представляющего собой смесь винилэфирной смолы с кварцевым порошком. Изучению подлежало влияние на прочность и жесткость композита двух факторов - средней крупности и объемной доли наполнителя.
При обработке результатов принято во внимание, что реальные механические характеристики связующего варьируются в широком диапазоне. Для повышения корректности выводов вычислялись не абсолютные, а относительные
величины: си/си0; °р/ор<>; Е/Е<>; где ^ V Е0 - предел ^оч-ности на изгиб, предел прочности на растяжение и модуль
упругости на изгиб связующего без наполнителя (базовые
значения параметров).
Задача первой серия опытов состояла в выявлении влияния средней крупности наполнителя при фиксированной
объемной доле, которая была принята равной 10 %, на пре- Результаты экспериментов представлены в табл. 1. дел прочности и модуль упругости на изгиб.
Таблица 1
Влияние средней крупности кварцевого наполнителя на предел прочности и модуль упругости (объемная доля кварца 10%)
Параметр Средняя крупность наполнителя, мм
0,00 0,025 0,071 0,085 0,10 0,30 1,00 2,00
с /с „ 1,00 1,10 1,10 0,97 0,98 0,85 0,72 0,40
Е/Е0 1,28 1,23 1,24 1,20 1,14 1,12 1,14
Наивысшие показатели прочности и жесткости демонстрирует наполни-тель со значениями средней крупности 25 и 71 мкм. С ростом крупности свыше 100 мкм наблюдается снижение предела прочности. Модуль упругости также снижается, однако даже для крупности 2 мм он остается в 1,14 раза выше базового.
Значения из табл. 1 иллюстрируются графиками (рис. 1). Крупность наполнителя на рис. 1 ограничена величиной 300 мкм.
Вторая серия опытов была посвящена выявлению влияния малых изменений объемной доли кварца, причем контролировался предел прочности не только на изгиб, но и на растяжение. Результаты первой серии учтены при выборе крупности наполнителя, которая равнялась 25 мкм.
Рис. 1. Влияние средней крупности кварцевого порошка (объемная доля 10 %) на механические характеристики композита: 1 - с /с „; 2 - Е/Е„
и и0' 0
Результаты второй серии экспериментов сведены в табл.
Таблица 2.
Влияние объемной доли кварцевого наполнителя на пределы прочности и модуль упругости (средняя крупность кварца 25 мкм)
2
Параметр Объемная доля, %
0 5 10 15
си/си0 1,00 1,18 1,21 1,22
ср/ср0 0,77 0,82 1,08
Е/Е0 1,10 1,20 1,25
Из табл. 2 видно, что предел прочности и модуль упругости на изгиб повышаются с увеличением объемной доли, а предел прочности на растяжение сначала снижается, а затем снова возрастает.
Было сделано предположение о том, что ор слабо зависит от изменения объемной доли кварца, и последующие испытания (их результаты не приводятся) его подтвердили. В дальнейшем испытания образцов проводились только на изгибающую нагрузку.
На рис. 2 показаны графики, построенные по данным табл. 2.
Рис. 2. Влияние объемной доли кварцевого порошка средней крупностью 0,025 мм на механические характеристики
композита: 1 - а/вл; 2 - о/п„; 3 - Е/Е„
и ни7 р ри7 0
Весьма интересную и важную информацию дала тре- Результаты третьей серии испытаний даны в табл. 3 и по-тья серия опытов, задача которой состояла в установлении казаны в виде графиков на рис. 3 влияния больших объемных долей кварца на прочность и жесткость композита.
Таблица 3
Влияние больших объемных долей кварцевого наполнителя на относительный предел прочности и модуль упругости.
Объемная доля, % Средняя крупность, мкм
0 8 25 100
о /о „ Е/Е0 о /о „ Е/Е0 о /о „ Е/Е0 о /о „ Е/Е0
10 1,00 1,00 1,00 1,20 1,00 1,08 0,91 1,00
30 0,57 1,79 0,64 2,01 1,29 1,41
50 0,62 1,61 1,17 2,95 1,15 1,52
Наилучшие показатели имеет композит, содержащий 30 % кварцевого порошка крупностью 100 мкм. Его прочность на изгиб в 1,29 раза, а модуль упругости в 1,41 раза выше базовых значений. Повышенную прочность продемонстрировали также композиты с наиболее высоким содержанием
наполнителя (50 %) крупностью 25 и 100 мкм. Введение в композит наполнителя крупностью 8 мкм привело к резкому снижению прочности. Наибольший модуль упругости -почти в три раза выше базового - у композита с наполнителем крупностью 25 мкм в объемной доле 50 %.
Рис. 3. Влияние больших объемных долей кварцевого порошка на механические характеристики композита: 1 - с /с (
8 мкм; 2 - Е/Е„, 8 мкм; 3 - о /с „.
0 и и0
25 мкм; 4 - Е/Е„, 25 мкм;5 - о /о „, 100 мкм; 6 - Е/Е„, 100
0 и и0 0
Выводы.
- наполнители в виде кварца различного гранулометрического состава и объемной доли в полимерной матрице оказывают существенное влияние на прочностные параметры ПКМ, а, следовательно, и на композитное изделие производственно-технического назначения;
- экспериментально установлено, что при объемной доле кварцевого наполнителя 10% наивысшие пределы прочности и жесткости (до 1,3 базового уровня) достигаются вве-
дением в связующее фракций с размерами частиц 25.71 мкм; свойства самого связующего (вязкость, удельный вес, характеристики отверждения) практически не изменились, что может быть учтено при модификации винилэфирных смол;
- предел прочности и модуль упругости ПКМ на растяжение и изгиб слабо зависят от объемной доли кварцевого наполнителя;
- при объемной доле наполнителя 30% наивысшие значения предела прочности на изгиб (1,29 базового) и модуля упругости (1,41 базового) достигнуты с фракцией 100 мкм. При объемной доле наполнителя 50% высокие прочностные качества ПКМ достигнуты с фракциями 25...100 мкм (до трехкратного базового уровня!);
- применение наполнителя фракции 8 мкм снижает прочностные характеристики ПКМ, однако при этом достигается эффект получения тиксотропного связующего, что расширяет технологические возможности изготовления изделий.
Литература:
1. Функциональные наполнители для пластмасс/. Под ред. М.Ксантоса. Пер. с англ. под ред. Кулезнева В.Н. - Спб.: Научные основы и технологии. - 2010 г. - 462 с.
2. Наполнители для полимерных композиционных материалов: учеб. пособие/ Л.Г.Панова. Саратов: Сарат гос. тех. ун-т, 2010 г. - 68 с.
3. Холодников Ю.В. Промышленные композиты./ Химическое и нефтегазовое машиностроение. - №12. 2012 г.- с 34-36.
МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ РУБРИКАЦИИ ТЕКСТОВ
Щеголев Алексей Алексеевич
старший преподаватель кафедры экономики, управления, финансового права и информационных технологий
Ставропольского филиала МПГУ, город Ставрополь
Азарова Эльмира Руслановна
ассистент кафедры прикладной информатики Северо-Кавказского федерального университета,
город Ставрополь
АННОТАЦИЯ
Рассматриваются существующие методы для задачи автоматической рубрикации текстовых документов основанные на базах знаний, машинном обучении и методы иерархической рубрикации.
ABSTRACT
Presentation of exiting techniques for automatic categorization task of text documents based on the knowledge bases, machine learning and techniques of hierarchical categorization.
Ключевые слова: Рубрикация текстов, машинное обучение, база знаний, иерархическая рубрикация.
Keywords: text categorization, machine learning, knowledge base, hierarchical categorization.
Задача рубрикации текстов связана со многими другими задачами обработки текстовых документов. Рубрикация (отнесение документов к рубрикам, т.е. к темам) применяется в информационном поиске, фильтрации новостных лент, классификации веб-страниц.
В 80-е годы XX века наиболее популярным подходом к рубрикации текстовых документов был метод, основанный на базах знаний. В данном методе эксперт в предметной области работал над созданием системы автоматической рубрикации текстов. Система состояла из правил (условий) и с учетом этих условий документы разделялись по рубрикам. Данный метод очень затратный в плане человеко-часов. В начале 90-е метод был улучшен применением машинного обучения. Модель обучалась на ранее размеченной коллекции документов и на ее основе рубрицировала новые документы. Методы, с использованием машинного обучения и баз знаний, давали лучшие результаты чем просто методы на основе баз знаний [7, с. 109-129].
Сегодня существуют различные подходы к решению задачи автоматической рубрикации текстовых документов: методы иерархической рубрикации; методы, основанные на базах знаний и методы, основанные на машинном обучении
Методы иерархической рубрикации. А. Сан в статье [8, с. 521-528] предлагает метод иерархический рубрикации, основанный на дереве рубрик, которое анализируется сверху вниз. Дерево рубрик - это структура рубрик, организованная в виде дерева. Каждая рубрика может быть присвоена одной родительской рубрике, а документы могут быть при-
своены как листьям деревьев (то есть самым глубоким по иерархии рубрикам), так и внутренним вершинам (это означает, что документ принадлежит рубрике, соответствующей это вершине и всем рубрикам, которые расположены ниже данной вершине по иерархии).
Для каждой рубрики строится бинарный «локальный» рубрикатор, который определяет принадлежит ли документ данной рубрике или нет. Также строится рубрикатор по поддеревьям (англ. subtree-classifier), который определяет принадлежит ли документ поддереву текущей рубрики (то есть какой-либо из подрубрик) или нет. В результате для документа изначально определяется поддерево дерева иерархии, которому он принадлежит (на основе рубрикаторов по поддеревьям), а затем и сама рубрика (на основе локальных рубрикаторов для рубрик найденного поддерева).
В результате обучения рассматриваемых рубрикаторов, строится модель, способная рубрицировать новые документы. В качестве классификатора машинного обучения в рассматриваемом методе используется SVM. Метод иерархической рубрикации показывает 88,7% микроусредненной F-меры на коллекции новостных документов Reuters-21578 [8, с. 521-528].
Метод комбинированной иерархической рубрикации. В статье [2, с. 14] Васильев предлагает метод комбинированной иерархической рубрикации. Решающие правила для отнесения документов к рубрикам получаются путем комбинирования результатов работы нескольких базовых методов рубрикации. Всего метод разделяется на три уровня: уро-
