Алгоритм синтеза материала строительных композитов на основе жидкого стекла
|
В строительном материаловедении материал традиционно представляется как «черный ящик». Его качеством управляют с помощью варьирования рецептурных и технологических факторов, выбор которых зависит от знаний о материале и технологии, фактических возможностей управления производством (уровня техники). Очевидно, что такой подход пригоден для решения практических инженерных задач, но мало пригоден для установления закономерностей структурообразования и управления технологией строительных материалов. Системный анализ в строительном материаловедении находится в стадии становления. При этом системный анализ — не только важные эвристические размышления (анализ сложных систем без них невозможен), но и обязательное использование методов, основанных на применении ЭВМ и ориентированных на исследование сложных технических систем. Основные концепции, принципы анализа систем являются развитием идей теории исследования операций. Операция — термин, означающий любое действие, направленное на достижение цели. Цель — внешний (экзогенный) элемент, который считается заданным. В исследовании операций всегда присутствуют три следующих этапа: 1) построение модели, т.е. формализация изучаемого процесса, системы или явления. Оно сводится к описанию процесса на языке математики: построение модели процесса, а не операции. На основе одной модели могут изучаться различные операции; 2) описание операций — постановка задачи. Заказчик материала, технологии (оперирующая сторона) формулирует цель операции, которая должна быть формализована. Задача исследователя — провести необходимый анализ неопределенностей, ограничений и сформулировать некоторую оптимизационную задачу; 3) решение оптимизационной задачи. Оно часто проводится с применением хорошо разработанных математических методов. Известный русский математик А.М. Ляпунов считал, что сформулированную физическую задачу необходимо изучать как задачу «чистой математики», т.е. не использовать неформальные соображения. Однако при исследовании сложных моделей одних только математических методов не достаточно, требуется применение разнообразных эвристических приемов. При этом трудности неформального анализа являются решающими. В системном анализе возникли определенная терминология и принципы анализа. В качестве модели операции представляют совокупность, состоящую из цели операций, запаса активных средств (ресурсов) для проведения операций, набора стратегий, т.е. способов использования этих ресурсов, и критерия (обобщенного критерия качества материала) — способа сравнения различных стратегий, преследующих достижение цели. Критерий часто объявляется целью операции. В строительном материаловедении методы системного анализа применимы как к отдельным этапам разработки, так и к процессу создания (проектирования) материала в целом. Основными этапами создания материала являются следующие. 1. Определение показателей качества и интервалов их изменения, а также выявление технологических приемов изготовления, сведений о применяемом оборудовании и других аспектов технологии на основе детального анализа накопленных знаний об известных (традиционных) материалах. 2. Формирование качества материала (по требованиям заказчика) и декомпозиция системы критериев качества материала с установлением диапазонов варьирования величины каждого свойства (показателя) материала. 3. Выбор элементного и химического составов. 4. Классификация выделенных свойств и определение управляющих рецептурных и технологических факторов. 5. Выбор компонентов — вяжущего вещества, наполнителя, заполнителя. 6. Получение математических моделей влияния управляющих рецептурных и технологических факторов на выделенные показатели качества, совокупность которых является своеобразной математической моделью материала. 7. Многокритериальная оптимизация состава и технологического режима изготовления с целью получения материала с заданными показателями качества. Последовательное выполнение указанных этапов является алгоритмом синтеза композитных строительных материалов. |
