CC BY
27
STOCHASTIC MODELING OF MICROCRACKS ACCUMULATION KINETICS
IN LOADED MATERIALS
V.P. Baranov, A.N. Nasonov
Based on synergistic principles and statistical approach, mathematical modeling of microcracks accumulation process in loaded materials has been performed. The stochastic model of the submicrocrack system evolution in the material at micro level is constructed. The computational experiment was performed for the case of uniaxial plastic deformation of structural steel 30ХГСА. Calculated density curves of submicrocracks with different degree of the system additivity, characterizing the degree of the material structure ordering, are presented and analyzed.
Key words: plastic deformation, submicrocracks, free energy, self-organization, stochastic modeling, Langevin equation.
Baranov Victor Pavlovich, doctor of technical sciences, docent, professor, bara-nov_I955@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Nasonov Anton Nikolayevich, postgraduate, anton.nasonov3@gmail.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.001.2.066
ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СРЕДСТВ РАЗРАБОТКИ
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
М.Ю. Екимова, Д.В. Шарлай, В.С. Белухин
В статье рассматриваются программные платформы, требования, предъявляемые к специальному программному обеспечению по автоматизации процессов сбора, обработки и представления измерительной информации в реальном масштабе времени, к программному обеспечению формирования исходных данных, изложены критерии выбора платформ для наиболее эффективного использования мощностей современных комплексов
Ключевые слова: натурные эксперименты, измерительная информация, реальный масштаб времени, кроссплатформенные платформы.
Автоматизация процессов сбора, обработки и представления измерительной информации в ходе проведения испытательных работ в условиях реального времени должна решить множество задач, влияющих на ход проведения испытательных работ. Для этого необходимо специализированное программное обеспечение по автоматизации процессов сбора, обработки и представление измерительной информации в реальном масштабе времени (СПО СОИ РМВ) и как её составная часть - специализированное программное обеспечение формирования исходных данных (СПО ФИД РМВ).
СПО СОИ РМВ является составной частью комплекса автоматизированного сбора и обработки информации в режиме реального времени (АССОИ РМВ). СПО СОИ РМВ является следующим этапом развития комплекса реального времени АССОИ [6].
Разрабатываемое специалистами НИЦ (ИМО и ИО) СПО СОИ РМВ должно обеспечить выполнение современных требований, предъявляемых к комплексу реального времени в ходе проведения натурных экспериментов, а также устранения ошибок и недостатков существующего комплекса. Создаваемая АССОИ РМВ и ее составная часть СПО СОИ РМВ должны заменить технические и специализированные программные средства реального времени в центре сбора измерительной информации.
На СПО СОИ РМВ возложено решение следующих задач [4]:
- экспериментальное определение на испытательных участках количественных и качественных характеристик опытных и серийных образцов ракетного вооружения с использованием современных информационных технологий;
- сбор в РМВ измерительной информации (траекторной информации и ограниченного потока радиотелеметрической информации) от привлекаемых к натурному эксперименту (НЭ) измерительных средств;
- автоматизированный контроль в РМВ и оперативная оценка хода натурных экспериментов для обеспечения управления процессом полигонных испытаний и решения задач их безопасности, а также контрольно-серийных и учебно-боевых пусков летательных аппаратов;
- накопление в реальном масштабе времени (РМВ) измерительной информации (траекторной информации (ТИ), ограниченного потока радиотелеметрической информации (РТИ) и др.) на АРМ АССОИ РМВ для дальнейшего послесеансного анализа;
- обработку измерительной информации в РМВ с получением обобщённых характеристик (синхронизация, совместная обработка), предназначенных для различных категорий пользователей, характеризующих поведение объектов испытаний, средств измерений и обработки;
- представление обобщённой информации о ходе эксперимента любым удалённым пользователям в соответствии с их полномочиями;
- контроль состояния работы измерительных средств, формирование и выдача на них целеуказаний;
- оперативный прогноз точек падения изделий и элементов боевого оснащения.
Создаваемое СПО СОИ РМВ должно быть унифицированным, кроссплатфор-
менным инструментом, способным обеспечить сбор, обработку и представление измерительной информации в ходе проведения натурных экспериментов [2],[3]. Единый выполнимый файл должен функционировать под различными операционными системами, включая MS-Windows, Linux и MacOS. Для выполнения указанной задачи предлагается разработать комплекс в среде MS Visual Studio на языке C# для работы под управлением платформы .Net Framework. Работу комплекса в ОС MS-Windows необходимо осуществлять под управлением среды .Net Framework, в ОС Linux (включая МСВС) и Mac ОС - под управлением среды Mono. Функциональные модули комплекса должны запускаться (выключаться) с помощью оболочки. Должна быть обеспечена возможность распределения функциональных модулей на нескольких персональных компьютерах, а также их объединение и взаимодействие друг с другом в пределах территориальной локально-вычислительной сети (ЛВС) [5].
При этом для обеспечения наиболее качественной работы системы в целом общесистемное программное обеспечение должно содержать:
- Astra Linux Special Edition x86_64 последней версии в стандартной поставке;
- драйвера на все аппаратные средства автоматизированных рабочих мест, используемых для работы СПО СОИ РМВ, включая в обязательном порядке установленные проприетарные драйвера видеокарты NVIDIA;
- среду Mono с поддержкой WinForms и .Net 4.0;
- офисный пакет LibreOffice;
- архиватор WinRar с графическим интерфейсом пользователя;
- файловый менеджер Midnight Commander.
Для рассмотрения выбора средств разработки СПО ФИД РМВ необходимо отметить задачи, которые с помощью данного программного обеспечения предстоит решать [4]:
- формирование информационных кадров с опорными точками расчетной траектории по каждому объекту испытания;
- формирование информационных кадров исходных данных по каждому измерительному средству, участвующему в работе;
- формирование информационных кадров с настройками функциональных модулей комплекса АССОИ РМВ на конкретную работу (положение окна ФМ на экране, его размер и т.д.);
- формирование информационных кадров точек старта и прицеливания объектов;
- дополнительные информационные кадры с настройками;
- автоматизацию процесса подготовки исходных данных к предстоящим работам;
- оперативные исправления исходных данных при изменившихся обстоятельствах непосредственно перед проведением и в ходе проведения работ.
Общесистемное программное обеспечение должно содержать:
- программные средства среды функционирования прикладных программ (операционные системы, их расширения, драйвера и т. д.);
- проблемно-ориентированные программные средства общего назначения и вспомогательные программные средства (архиваторы, оптимизаторы системы, средства тестирования ЛВС и обслуживания ОС и т.д.);
- программные средства администрирования системы (разграничение прав доступа, администрирование служб и ресурсов и т.д.) [5].
В настоящее время происходит бурное развитие аппаратных средств ПК и операционных систем. Для того, чтобы избежать жесткой привязки создаваемого СПО к конкретной аппаратуре ПК и операционной системе необходима разработка крос-сплатформенного специализированного программного обеспечения (СПО). Разрабатываемое СПО не должно быть привязано к конкретной операционной системе и аппаратным средствам ПК. Выполнимая программа должна без каких-либо дополнительных усилий (например, перекомпиляции исходного кода - как того требует инструментарий Qt) переносится на АРМ с иными аппаратными средствами под управлением ОС отличной от исходной. В настоящее время решение данной задачи в полном объеме способны обеспечить две кроссплатформенные платформы: Java и .NET Framework (Mono).
С целью сравнения производительности обеих платформ при помощи тестовой программы на языке Java производилось тестирование на аналогичных по производительности ПК с характеристиками ПО, изложенными в статье при рассмотрении СПО СОИ РМВ, при этом вместо .NET Framework (Mono) использовалась среда Java версии 7u51. Итоговые результаты отражены на рис. 1.
Графическое отображение результатов тестов с использованием основных платформ, имеющее целью определение наиболее оптимальной в совокупности с ПО представлено на рис. 2 - 4.
По результатам исследований платформа .NET Framework (Mono) показала значительно лучшие результаты в сравнении с платформой Java, в связи с чем разработку СПО СОИ РМВ и СПО ФИД РМВ необходимо осуществить на языке C# с графическим интерфейсом пользователя (GUI) Windows Forms (WinForms). СПО, разработанное на C# под WinForms, обеспечит работоспособность комплекса в ОС MS-Windows, Linux и MacOS.
Gentoo х86 64
Arch Linux х86_64
Fedora 18x86 64
MS-Windows 7 х64 SP1
MS-Wildows ХР SP3
Рис. 1. Результаты теста производительности 2D подсистем сред Mono, Java и Qt
Рис. 2. Результаты работы теста на Java в Fedora
M.OU ГР4 I7.0I1 ги
».ООО W4 T7.Vil
)).40в ГР4
n!m »f.
>4, 771 fp-.
Рис. 3. Результаты работы теста на Java в Debian x86_64
Рис. 4. Результаты работы теста на Java в MS-Windows XP
288
В качестве среды выполнения необходимо использовать среду выполнения .NET приложений компании Xamarin - «Mono», проекта по созданию полноценного воплощения системы .NET Framework на базе свободного программного обеспечения.
Список литературы
1. Власов В. А., Степанов А. А., Зольникова Л.М., Мойзес Б.Б. Основы научных исследований; Томский политехнический университет, 2007. 202с.
2. ГОСТ РВ 51987-2002. Типовые требования и показатели качества функционирования информационных систем, 2002.
3. Иванов А.И., Иванющенко А.С., Козлов Н.Н., Михайлов В.С., Соколюк В. Л., Трегубенков Ю.П. Методические основы испытаний сложных систем. М.: Технологии информационных систем, 2003. 637с.
4. Козлов А.И. Об одном классе устойчивых итерационных методов для решения нелинейных некорректных операторных уравнений. Вычислительные методы и программирование, 2002. Т.3. С. 180 - 186.
5. Шарлай Д.В., Екимова М.Ю. Методики оценивания измерений траекторных радиолокационных станций при проведении испытаний образцов вооружения и военной техники; Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы повышения эффективности научной работы в оборонно-промышленном комплексе России. Знаменск, 2018. С. 186-192.
6. Хетагуров Я. А. Проектирование автоматизированных систем обработки информации и управления. М.: Высшая школа, 2006. 20 с.
7. Фарина А., Студер Ф. Цифровая обработка радиолокационной информации; М.: Радио и связь, 1993. 320 с.
Екимова Мария Юрьевна, канд. техн. наук, младший научный сотрудник, mashulal 11 @yandex.ru,Россия, Знаменск, Научно-испытательный центр,
Шарлай Дмитрий Викторович, начальник научного-испытательного отдела, DimaSharlayamail.ru, Россия, Знаменск, Научно-испытательный цент,
Белухин Владимир Сергеевич, инженер- электроник, Pofig6 12agmail. com , Россия, Знаменск, Научно-испытательный центр
JUSTIFICA TION OF THE CHOICE OF DEVELOPMENT TOOLS OF SPECIALIZED
PROGRAM OBESPECHENIYEY
M.Yu. Ekimova, D.V. Sharlay, V.S. Belukhin
In article program platforms, requirements imposed to the special software on automation of processes of collecting, processing and submission of measuring information in real time to the software of formation of basic data are considered, criteria of the choice of platforms for the most effective use of capacities of modern complexes are stated
Key words: natural experiments, measuring information, real time scale, cross-platform platforms.
Ekimova Maria Yurevna, candidate of technical sciences, junior researcher, mashulal 11 ayandex. ru, Russia, Znamensk, Scientific and test center,
Sharlay Dmitry Viktorovich, chief of scientific-test department, DimaShar-lay@,mail.ru, Russia, Znamensk, Scientific and test cent,
Belukhin Vladimir Sergeyevich, the engineer - the electronic engineer of Pofig612@,gmail. com, Russia, Znamensk, the Scientific and test center
