CC BY
0УДК 519.6
ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТ ПЕН ПОЛИПРОПИЛЕН НЕГ1З1НДЕ КОРРОЗИЯГА ЦАРСЫ ЖАБЫН АЛУ ПРОЦЕС1Н МАТЕМАТИКАЛЬЩ МОДЕЛЬДЕУ
ЦАСЫМТАЕВ АРЫСТАН ЖАЦСЫЛЬЩ¥ЛЫ
магистрант, М. Эуезов ат. О^У, Шымкент, ^азакстан
АХМЕТОВА САБИРА ТАСТАНОВНА
ф.м.-г.к., доцент М. Эуезов ат. О^У, Шымкент, ^азакстан
ЕГЕНОВА АЛИЯ МЕЙРАМБЕКОВНА
PhD, М. Эуезов ат. О^У, Шымкент, ^азакстан
Ацдатпа. Мацалада полиэтилентерефталат пен полипропилен нег1зшде коррозияга царсы жабын алу процест математикалыц модельдеу нег1здер1 царастырылган. Оцтайландыру параметрлерт жэне нег1зг1 факторларды тацдау композицияныц
эртурлг компоненттерШц мазмуныныц внд1р1с технологиясы жэне жабын цурамындагы композицияныц жумысы тургысынан ец мацыздыларыныц мэндергне эсерг зерттелдг. Регрессия тецдеулер1 алынып, математикалыц модельдердщ ушвлшемд1 орталардагы графиктер1 салынды.
Ктттт свздер: композиттт материалдар, полиэтилентерефталат, полипропилен, оцтайландыру параметрлер\, регрессия тецдеу1, факторлар
Композитак материалдарды оцтайлы жобалау мэселелерш рационализациялау принциптерше iздеу кещспктерш орынды кыскарту жэне тарылту юредь Бул оптималды емес курылымдар мен косымша айнымалы параметрлерi бар нысандарды алып тастау аркылы жасалады. Жобаланатын процесс туралы бастапкы акпаратты орнату дэлдiгiне барабар, орындалатын есептеулердщ жылдамдыгы мен жинакылыгын есептеу дэлдiгiмен бiрiктiретiн оцтайландыру есептерi Yшiн математикалык модельдер мен есептеу алгоритмдерш утымды тацдау мiндеттi болып табылады. ^ол жеткiзiлген нэтижелердi ескере отырып, усынылган коррозияга карсы курамды алу процесiн оцтайландыру мэселесi тужырымдалган.
Оцтайландыру параметрлерiн жэне негiзгi факторларды тацдау Yшiн композицияныц эртYрлi компоненттершщ мазмуныныц eндiрiс технологиясы жэне жабын курамындагы композицияныц жумысы тургысынан ец мацыздыларыныц мэндерше эсерi болды. бастапкыда зерттелгенi: соккыга тeзiмдiлiк, коршаган орта эсерлерше тeзiмдiлiк, температураныц шектен шыгуына тeзiмдiлiк, тeзiмдiлiк жэне тозуга тeзiмдiлiк. Алынган деректер тацдалган факторлардыц эсер ету кYшi мен сипатына кYPделi тэуелдiлiктi кeрсетедi, сондыктан жогарыда айтылгандай, усынылган курамды тацдау Yшiн нэтижелердi математикалык статистика эдiстермен eцдеумен эксперимента математикалык модельдеу эдiсi колданылды.
Есептеулердi жасаган кезде барлык факторлар Yш децгейде eзгердi - негiзгi (0), жогаргы (+1) жэне тeменгi (-1). 1ске асыру Yшiн Yш децгейш Yш факторлы жоспар кабылданды. Алдын ала эксперименттiк мэлiметтер негiзiнде ауыспалы факторлар ретiнде концентрациялар, % алынды: Х1 - севилен концентрациясы; Х2 - екiншiлiк пропилен концентрациясы; X3 - полиэтилентерефталаттыц концентрациясы. Композицияны оцтайландыру критерийлерi ретiнде келесiлер тацдалды:
ЖБА- 40°С температура кезiндегi жабынныц болатка адгезиясы (Н/см енi) - (Y1).
Ж^- 3% NaCl ерiтiндiсiнде 30 ^ндш сынаудан кейiн 40°Ссынак температурасында 1,5 вольт (V) поляризация потенциалында катодтык поляризация кезiнде жабынныц кабыршактану аймагы (см2) - (Y2).
С^- 20°С кезiндегi соккы кYшi (Дж/мм жабынныц калыцдыгы) - (Y3).
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
TTTK- бершген шар жYктемесi кезшде шегiнiс каттылыгы, Па - (Y4). ЖТ- 50°С жабынныц крекингке тeзiмдiлiri (час) - (Y5). Факторлардыц езгеру аралыктарыныц мэндерi 1-кестеде келтiрiлген.
Кесте 1- Факторлардыц езгеру аралыктарыныц мэндерi
Код Код мэнi Фактор мэндерi
Xi Х2 Хз
Непзп децгей 0 12 18 18
Вариациялык интервал Xi 4 3 28
Жогаргы децгей + 10 20 20
Теменп децгей 4 5 5
Математикалык жоспарлау нэтижелерiн ецдегеннен кешн композиттщ зерттелетiн касиеттершщ бастапкы факторларга тэуелдiлiгiн бiлдiретiн екiншi дэрежелi кeпмYшелер тYрiнде регрессия тецдеулерi есептелдi:
y = b0± ^LbiXi ± ЪЪн Xi2± "Lbij Xi Xj (1)
мунда bo,bi,bii, bij - регрессия коэффициентерц xi, xj - тэж1рибедеп фактор кундылыктары.
Факторлардыц езгеру аралыктарыныц мэндерi 1-суретте бейнеленген:
Interval Izmenenia faktorov
Vis hU rove п
NigniUroven
■ XI ■ X2 Я ХЗ
Сурет 1 - Факторлардыц езгеру аралыктарыныц мэндерi
Композицияларды оцтайландыру жэне усынылган композициялардыц курылымын зерделеу кезiнде кептеген катынастарды талдау, жеке компоненттердiц жэне тутастыц езара эрекеттесуiн багалау, сонымен катар кептеген шиюзат, рецепт, технологиялык жэне эксплуатациялык материалдардыц эсерiн ескеру кажет. факторлар. Кепкритериалды оцтайландыру есебiн шешу жалпы жагдайда Yлкен математикалык киындыктарга экеледi, eйткенi, эдетте, коспаныц касиеттер^ оган сэйкес коспаныц курамдас курамын тацдау кайшы келедi. Кепкритериалды оцтайландыру есебш шешу эдiсiн тацдау жэне бул жагдайда туындайтын математикалык есептердi ецсеру кeпкомпоненттi коспалардыц оцтайлы «курамы-касиетш» аныктау мэселесiнiц математикалык моделiн курастырганнан кейiн гана жYзеге асырылуы мYмкiн.
Оцтайландыру мэселесшде жогарыдагы мэлiметтерден кершш тургандай, сызыкты емес децес емес функциялар бар. Оны шешу Yшiн градиенттiк эдiстердi колдану оц нэтиже бермедi. Сондыктан мэселенi шешу Yшiн «y-тYрлендiру» эдiсi тацдалды. Бул эдютщ мэнi мынада: зерттеу жэне талдау объекта L (z) максат функциясыныц e3i емес, L (z) тYрлендiру нэтижесiнде пайда болган кейбiр функция болып табылады. Бул тYрлендiру эдiсi Лебег интегралын куру Yшiн колданылатын белу тYсiнiгiне негiзделген. Сонымен катар, егер бастапкы L (z) Rn кецiстiгiнен Е жиынында аньщталган жэне бiрiншi тектi симметриялык Yзiлiске ушырамайтын eлшенетiн функция болса, онда тYрлендiрiлген функциясы
монотонды тYPде кемидi, ал оныц нeлi. функция максатты функциялардыц галамдык экстремумыныц (max) мэнше сэйкес келедi. «y-тYрлендiру» эдiсiнiц артыкшылыгы, ол кеп экстремалды максаттык функциялармен оцтайландыру есептерiнде галамдык экстремумды табуга мYмкiндiк бередi. Есептеулерде усынылган есепт шешу алгоритмi колданылды. Бул тэсiлдi n > 4 курамдас коспалар Yшiн де колдануга болады, бiрак бiздiц жагдайда тек Yш компоненттiц курамы эртYрлi болды: севилен, полипропилен жэне госсипол шайыры.
Эцдеуден кейiн келесi регрессия тецдеулерi алынды:
ЖБА = 18,9 + 1,5xi- 1,2хз - 1,7xi Х2+ 1,2хз2 + 1,3xix2 + 0,7x2x3 (2)
Ж^= 8,9 + 1,0xi- 0,7x2 - 1,3x22 - 0,6x32 - 0,7xix2 +0,6x1x3 (3)
С^ = 5,4 + 0,3xi - 0,3x3 + 0,2x22 - 0,05х32 + 0,02x2x3 +0,5xix3 (4)
Ш^ = 10,4+ 1,3xi- 1,1х3 + 1,4 х2- 1,0x32 + 1,5xix3 + 0,7x2x3 (5)
ЖТ = 980+11,1xi+10,7x2-10,8x3+20,1x22-10,5x32+12,1x2x3 (6)
Регрессия тецдеулерш MATLAB программалык пакетi кeмегiмен шештiк. MATLAB жYЙесiне екi eлшемдi жэне Yш eлшемдi графиканы бейнелеудi колдайтын куатты графикалык iшкi жYЙе кiредi. Графикалык нысандармен жумыс iстеудiц бiрнеше децгейi бар. Ец алдымен, бул пайдаланушыга багытталган тiкбурышты жэне полярлык координаттарда гистограммалар мен баганалы диаграммалар, Yш eлшемдi беттер мен децгей сызыктарын, графиктер куруга арналган командалар мен функциялар жиынтыгы. Жогары децгейлi графикалык командалар графикалык объектшердщ касиеттерiн манипуляциялауды кажет етпестен масштабты, тYCтердi тацдауды автоматты тYрде баскарады.
(2) тецдеуi Yшiн MATLAB программалык пакетiнде есептеулер жасалып, графиктер алынды:
Grafic JBA
1 6B
X2 0 0 X1
Сурет 2. ЖБА бойынша регрессия тецдеушщ шешiмi
(3) тецдеуi Yшiн MATLAB программалык пакетiнде есептеулер жасалып, графиктер алынды:
Grafic JK
12
Сурет 3. ЖК Yшiн есептеулер нэтижелерi
(4) тецдеуi Yшiн MATLAB программалык пакетшде есептеулер жасалып, графиктер алынды:
Grafic SK
X2 0 0 X1
Сурет 4. СК Yшiн есептеулер нэтижелерi
(5) тецдеуi Yшiн MATLAB программалык пакетшде есептеулер жасалып, графиктер алынды:
Grafic ShK
20 -15 -10 -
£
0 v
-5 .
-10 20
Сурет 5. ШК Yшiн есептеулер нэтижелерi
(6) тецдеуi Yшiн MATLAB программалык пакетшде есептеулер жасалып, графиктер алынды:
Grafic JT
■ 1000
X2 0 0 X1
Сурет 6. ЖТ Yшiн есептеулер нэтижелерi
Алдын ала сандык есептеулер, есептi шешу алгоритмш бiрiншi рет iске асыруда алынган нYктеге жакын жердегi тарылган аймак Yшiн олардыц кайталануы жэне бул мэлiметтердi Нельдер-Мид эдiсiмен нактылау нэтижесшде келесi нэтиже алынды:
optim L(z) = 7,04 при Х1 =17,8; Х2=11,7; Х3= 1,3 (8)
мунда L(z) (максатты функция) сынак температурасында 1,5 В поляризация потенциалында 40°С сынау температурасында 3% NaCl ерiтiндiсiнде 30 кYн сынаудан кейiн катодтык поляризация кезiнде жабынныц кабыршактану аймагы (см2) кабылданады. Сонымен бiрге х 1-3 оцтайлы мэндерiнде композицияны оцтайландырудыц калган критерийлершщ мэндерi болды:
Y1 = 23,8; Y3 = 6,33 ; Y4 = 12,6; Y5= 1190 (9)
бул Ти 1390-003-11928001-01 бойынша сырткы полипропилендi жабындарга арналган полимерлi композицияларга койылатын технологиялык талаптарды канагаттандырады жэне композицияны математикалык оцтайландырудыц колданылатын эдiсiнiц тиiмдiлiгiн кeрсетедi. Алынган мэлiметтер жогарыда кeрсетiлген коррозияга карсы курам бойынша тэжiрибе жYзiнде алынган нэтижелерге сэйкес келедь
ЭДЕБИЕТТЕР
1. Qiu H.J., Peng L., Li X., Xu H.T., Wang Y. Using corrosion to fabricate various nanoporous metal structures. Corrosion Science. March 2015. Vol. 92. P. 16-31.
2. Perino G., Wilner G., Kaplowitz E., Ricciardi B.F., Boettner F., Westrich G.H., Jerabek S.A., Goldring S.R., Purdue P.E. Adverse local tissue reaction (ALTR) associated with corrosion products in metal-on-metal and dual modular neck total hip replacements is associated with up regulation of interferon gamma-mediated chemokine signaling. Journal of Orthopaedic Research. October 2015. Vol. 33. Iss. 10. P. 1487-1497.
3. Men H., Sun B., Zhao X., Li X., Liu J., Xu Zh. Dynamics of stainless steel corrosion based on the theory of phase space reconstruction and chaos. Anti-Corrosion Methods and Materials. 2016. Vol. 63. Iss. 3. P. 214-225.
5. Доровских И.В., Живаева В.В. Моделирование процессов коррозии на основе кинетических данных по разрушению материалов в сложных агрессивных средах // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2009. - № 5. -С. 75-80;
