CC BY
0
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Вопросы разработки экспериментальной системы в заданной
предметной области Нозадзе Ц. С.
Нозадзе Циури Семеновна /Nozadze Тзшп Бвтвпоупа - доктор технических наук, ассоциированный профессор, кафедра математики и информатики, гуманитарный факультет, Государственный учебный университет, г. Гори, Грузия
Аннотация: в статье излагаются некоторые методические аспекты разработки экспериментальной системы (ЭС), реализующей общие для различных материалов экспериментальные исследования в инфракрасной (ИК) влагометрии. Рассмотрены технические, программные и методические аспекты, обеспечивающие экспериментальные исследования и создающие некоторую базу для комплексирования процессорных влагомеров.
Ключевые слова: эксперимент, измерение, инфракрасный, показатель, влажность, комплекс.
Современные рыночные взаимоотношения предопределяют условия по производству новых видов продукции, как по качеству, так и по времени, что соответственно требует принципиально новых подходов организации проектирования и производства. Современные информационные технологии позволяют создать комплексные системы автоматизации, обеспечивающие реализацию научных разработок, при этом сокращая сроки и затраты.
Повышение эффективности и качества научных и проектных работ по производству продукции, является определяющим фактором, удовлетворяющим рыночные условия. Существенное место в обеспечении этих работ занимают экспериментальные исследования, которые по степени структурной и организационной сложности, по объёму обрабатываемой информации в заданной предметной области является наиболее узким местом, задерживающие разработку новых видов продукции.
Особое значение для решения этой проблемы имеет разработка систем автоматизации экспериментальных исследований в заданной области, позволяющий ускорить ход работ, снизить их трудоёмкость и получить более точные модели объектов.
Современный этап развития систем автоматизации того или иного класса характеризуется созданием программно-технических ресурсов ориентированных на решение задач автоматизации конкретного применения. При этом, актуальной является задача сокращения затрат времени и средств на разработку.
Новые информационные технологии и технические средства позволяют эффективно решить эти задачи, методом комплексирования аппаратно-программных компонентов общего назначения и с доработкой недостающих объектно-ориентированных компонентов конкретного назначения. На рисунке 1 показана примерная модель структуры разработки экспериментальной системы.
Данный метод применен при разработке экспериментальной системы в инфракрасной влагометрии, реализующий экспериментальные исследования по определению модели измерения влажности в разных материалах.
Объект эксперимента
-Ф-
Рис. 1. Структурная модель разработки экспериментальной системы
Систематизация опыта использования ИК-метода определения влажности в различных объектах позволила выделить унифицированную технологию проведения экспериментов на единой информационно-методической основе, включая, первичные преобразователи, количество и тип измеряемых величин, обработку экспериментальных данных и интерпретации результатов. Однако для определения влажности конкретного материала необходимо определить математическую модель зависимости «оптический показатель-влажность». Экспериментально установлено, что для большинства материалов зависимость «оптический показатель-влажность» задаётся логарифмической функцией
w=a+kln(П -Ъ) (1)
где: w-влажность, П-оптический показатель, а, к, Ь, постоянные, которые различны для разного материала. Для определения а, к, Ь коэффициентов необходимо серии экспериментальных исследований над многочисленными образцами, что весьма трудоёмкий, длительный процесс и связано с большими затратами.
Для упрощения экспериментальных исследований по определению зависимости «оптический показатель-влажность» конкретного материала, разработан метод аппроксимации кривой (1) посредством три образца (вместо 30-50) с влажностью приблизительно соответствующий минимальному, максимальному и среднему значению измеряемого диапазона при условии wcp=(wmax-wmin)/2 и реализован в виде программной модули [1].
В данной работе предлагается экспериментальная система, содержащая аппаратно-программные и информационно-методическое обеспечение, покрывающее все задачи экспериментальных исследований в инфракрасной влагометрии, в частности:
- определение полосы чувствительности, т.е. аналитической Аа и реберной Ар длины волны;
- определение оптического показателя П = ЯХа/ ИЯр;
- определение функциональной зависимости влажности от оптического показателя W=f(П);
- проверка математической модели в конкретных условиях;
Для реализации вышеозначенных задач разработано экспериментальная система, содержащая вычислительный блок со встроенным микро-эвм, средства интерфейса и средства профессиональной ориентации - оптический преобразователь и спектрофотометр. Программное обеспечение в одной программной оболочке объединяет информационно-методические средства, реализующие
автоматизированные технологии экспериментальных исследований и средства измерения и сглаживания.
Посредством экспериментальной системы определены математические модели для шпона сосновой пароды - w= -13,712х1п (2,718 -Пх1,69) и для шпона березовой пароды - w= -9,64-9=93х1п (-Пх0,644) и проведены эксперименты для проверки полученных моделей на точность.
Экспериментальные данные, полученные при проверке точности определения влажности по полученным моделям, приведены в таблицах 1 и 2. По результатам эксперимента следует, что погрешность измерения не превышает 0,8 % и удовлетворяет требованиям к точности измерения [2].
Экспериментальные исследования, проведенные над образцами антибиотиков, молочного порошка, муки и др. также показали, что погрешность определения влажности не превышает 0,7-1 %.
Таблица 1. Экспериментальные данные шпона сосновой породы
Сухой вес Р1 Влаж. вес Р2 Оптич. показ. П Фактич. влажн. Wf % Теорет. влажн. Wt % Абсол. погрешность Wt-Wf
5,6 5,98 0,844 6,8 6,91 0,11
7,12 7,90 0,783 10 11,31 1,31
5,24 5,74 0,808 9,5 9,34 -0,16
7,71 8,39 0,817 8,8 8,69 -0,11
4,65 5,07 0,806 9 9,48 0,48
7,00 7,83 0,774 11,9 12,1 0,2
3,55 4,00 0,765 12,7 12,94 0,24
7,49 8,10 0,832 8,1 7,67 -0,43
4,73 5,14 0,823 8,7 8,27 -0,43
7,47 8,02 0,839 7,4 7,22 -0,18
6,97 7,76 0,780 11,3 11,57 0,27
6,29 6,77 0,840 7,8 7,16 -0,64
4,27 4,43 0,901 3,7 3,78 80,0
6,39 6,67 0,887 4,4 4,49 0,09
7,12 7,92 0,780 11,2 11,47 0,27
3,81 4,21 0,797 10,5 10,17 -0,33
3,74 3,95 0,862 5,6 5,75 51,0
3,54 3,71 0,875 4,8 5,12 0,32
3,88 4,61 0,835 7,8 7,48 -0,32
3,62 3,82 0,871 5,5 5,32 -0,18
Е 0,74
Сухой вес Р1 Влаж. вес Р2 Оптич. показ. П Фактич. влажн. Wf % Теорет. влажн. Wt % Абсол. погрешность Awi= Wf - Wt
5,90 6,12 0,903 3,7 3,7 0
3,60 3,96 0,786 10 10,74 0,74
7,09 8,08 0,740 13,9 13,62 -0,28
3,34 3,66 0,784 9,6 9,95 53,0
6,41 6,66 0,867 3,9 4,01 0,11
4,64 5,14 0,773 10,8 10,69 -0,11
4,58 5,16 0,747 12,5 12,32 -0,18
7,30 7,97 0,799 8,8 8,87 70,0
5,59 6,08 0,797 8,8 9 2,0
6,26 6,71 0,820 7,2 7,61 14,0
3,38 3,64 0,816 7,7 7,84 0,14
7,09 8,06 0,745 13,4 13,12 -0,28
3,65 4,09 0,752 12,1 12,46 63,0
4,45 4,84 0,803 8,8 8,62 -0,18
3,38 3,51 0,896 3,8 4,04 0,24
5,22 5,42 0,901 3,8 3,85 0,05
7,45 7,74 0,907 3,9 3,62 -0,28
3,38 3,81 0,755 12,7 12,18 -0,52
6,37 7,23 0,744 13,5 13,22 -0,28
4,07 4,22 0,901 3,7 3,85 0,15
Z 0.71
Для определения математической модели других материалов нужно проводить эксперименты над тремя образцами испытуемого материала с влажностью приблизительно равной минимальному, максимальному и среднему значению измеряемого диапазона.
Экспериментальную систему можно использовать также, для создания объектно -ориентированного банка данных в данной предметной области, для чего должны решаться вопросы структурной организации хранения экспериментальных данных и полученных запрошенных данных [3].
Литература
1. Nozadze Tsiuri, Samxaradze Roman. Method of approximation of a curve «a humidity -optical parameter» and the algorithm of definition of calibrating characteristics. Сборник научных трудов «Автоматизированные системы управления», Грузинский Технический Университет, Тбилиси, 2008.
2. Нозадзе Циури. «Разработка унифицированных структур ПОК для реализации автоматизированных технологий в научных исследованиях», Диссертация на соискание ученой степени доктора наук, Грузинский Технический Университет, © Авторские права: Нозадзе Циури, 2008.
3. Нозадзе Ц. С., Самхарадзе Р. Ю., Курдадзе М. А., Гачечиладзе Л. Г., Нозадзе С. О. Разработка исследовательского прототипа экспертной системы для инфракрасной влагометрии (монография). Избранные вопросы современной науки. Монография. Часть ХХ. / Научный ред. д.п.н. проф. С. П. Акутина. М.: Издательство «Перо», 2016. 259 с. ISBN 978-5-906851.
Исследование литой структуры комплексно-легированных
белых чугунов Петроченко Е. В.1, Ахметова А. А.2
1Петроченко Елена Васильевна /Petrochenko Elena Vasilyevna - доктор технических наук,
профессор;
2Ахметова Альфия Айдаровна /Akhmetova Alfiya Aydarovna - аспирант, кафедра литейного производства и материаловедения, Институт металлургии, машиностроения и материалообработки, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова,
г. Магнитогорск
Аннотация: металлографическими методами исследована дендритная структура жароизносостойких белых чугунов. Установлены некоторые закономерности влияния добавок бора и термокинетических условий кристаллизации на параметры дендритной структуры чугунов.
Ключевые слова: параметры дендритной структуры, жароизносостойкий белый чугун, первичная структура, бор.
Современные комплексно-легированные белые чугуны, представляющие собой сложнолегированные многокомпонентные, многофазные сплавы, различные по структуре, обладают высоким комплексом механических и специальных свойств и широко применяются в условиях высоких температур и абразивного изнашивания. На их свойства важное влияние оказывает первичная структура, которая зависит от химического состава и условий охлаждения сплава при кристаллизации.
Первичная структура содержит ценную информацию об особенностях процесса затвердевания металла. Поэтому объективная количественная оценка первичной структуры дает возможность установить влияние ряда конкретных условий кристаллизации на свойства полученных отливок.
Дендриты твердого раствора, образующиеся в процессе кристаллизации чугунной отливки, претерпевают трансформации, увеличивая свои первоначальные размеры в несколько раз. Это огрубление всегда оказывает отрицательное воздействие, снижая механические и эксплуатационные свойства чугунов. Разветвленность дендритов также неблагоприятна тем, что увеличивается химическая неоднородность в межосевых участках дендрита, что приводить к снижению жаростойкости сплава [1, 2].
Для количественной оценки дендритной структуры применяют следующие параметры: плотность дендритной структуры, дисперсность дендритной структуры, размеры осей дендритов, величина междуосных промежутков ветвей дендрита первого и второго порядков 12, средняя площадь, средний диаметр дендрита, толщина дендритных ветвей, фактор формы [1-4].
Эти критерии наиболее целесообразно применять в тех случаях, когда какой-либо из факторов (скорость охлаждения, специальные добавки) подвергается изменению. Количественная оценка первичной структуры позволяет не только сравнивать относительное действие разных факторов, но и находить оптимальные пределы применения того или иного фактора.
