Ярушин С.Г., Схиртладзе А.Г. - Проектирование нестандартного оборудования, страница 67

После проверки соответствия входов и выходов остается множество ФПД, удовлетворяющих ограничению (23.4), и в каждом таком 399 ~С~~ о~А~+Д ~И; ~Ф1,..., и-1), (28.5) где ~С3 ~А~+~)-множества значений физических величин для обоих наборов физических объектов В,. В,+, . Б результате этой проверки остаются только ФПД с количественно совместимыми ФЭ, при этом для каждого ФЭ выбирают лишь физические объекты, обеспечивающие такую совместимость.

где В- множество всех физических объектов в виде веществ и материалов, которые используются во всех рассматриваемых далее ФПД; В,— множество веществ и материалов, запрещенных требованиями ТЗ; В,— жестко ~гр~н~~ен~ый ТЗ набор используемых вещ~~~в и материалов. По требованию ~28.6) отсекаются ФПД, оставленные после процедуры 2, 4, Критериальный выбор ФХХД Из ТЗ выбирают такие требования Т,; значения которых можно определить„например вычислить, для каждого ~или большинства) ФЭ в структуре ФПД.

Для этих требований можно построить критерий в виде суммы ~по всем ФЭ), произведения или другой фу~кц~и интересующих ~~л~~~н, К требованиям Т~ ~~~у~ о~носиться, например, КПД, время срабатывания, тепловыделение, энергозатраты> ~а~с~. Если удается сформулировать только один критерий, то из множества ФПД, оставшихся после процедуры 3, выбирают такие ФПД и такие физические объекты для ~одого ФЭ, которые соо*ветствуют наилучшему значению критерия, Если имеется несколько критериев„то для выбора наилучпшх физических объемов и со~~~~~ст~енн~ ФПД став~~~~ и решается задача векторной оптимизации ~здесь не рассматривается). 5. П~~оаеРкп влияния воздействий кое®ней сРеды.

Из описаний математических моделей ФЭ для каждого ФПД составляют список возможных внешних воздействий У„Р„, Р„влияющих на работу ФПД. Далее на основе анализа ТЗ и у~~~вий раб~ты конст1зуируемой ТС из с~~~ка возможных внешних воздействий выделяют и рассматривают воздействия, которые имеют место, т.е, решают задачу 3 физического анализа (п.5.2 в работе Щ), в результате чего выбирают наилучшие работоспособные варианты ФПД, 6, Проверка влияний внутренних физических воздействий в структуре ФПД, Для каждого выбранного ФПД решают задачу 4 ~п.5.2 в работе Щ) физического анализа ~с использованием также описаний математических моделей ФЭ), что дает дополнительную информацию для выбора наилучших ФПД. При выполнении всех изложенных процедур количественного синтеза ФПД наряду с сокращением множества возможных ФПД необходимо на каждом этапе выявлять также наиболее перспективные недопустимые структуры ФПД и пытаться йх преобразовать в допустимые.

Для этого используют вспомогательные ФЭ, или их цепочки, или известные конструктивные мероприятия, которые оказывают усиливающее, нейтрализующее, защитное или другое влияние на соответствующие ФЭ недопустимых ФПД. Прн этом рекомендуется также использовать средства физического айалйза ТС. Такйе преобразоваййя обычно прйводят к пол~~синю илй развитию сетевых структур ФПД. Например, в структуре ФПД существующее тепловое физическое воздействие А; не доститает необходимой величины илн, ймея ее, оказывает вредное влйяййе йа физический обьект В;+з.

В первом случае наряду с воздействием А; с помощью вспомогательных ФЭ оказывают необходимое дополнительное тепловое воздействие, во втором случае используют известные конструктивные решения по тепловой защите. В связи с этим в банке данных по ФЭ целесообразно иметь также массив функциональных конструктивных узлов, которые можно использовать не только для доработки недопустимых ФПД, но„главное, для сййтеза ТР йа ос~о~е выбраййого ФПД, После получения наилучших допустимых ФПД необходимо их доработать, чтобы улучшить показатели функции„а также значения критериев, выбранных в процедуре 4. Для этого используют приведенные выше рекомендации по преобразованию недопустимых ФПД в допустимые.

Если проектируемая ТС предйазйачена для выполйеййя йесколькйх функций, то задача колйчествейного снйтеза ФПД делйтся йа ряд подзадач, соответствующих отдельным вьшолняемым функциям. После реше" йня отдельйых под~ада~ н получеййя для каждой нз йнх своей структуры ФПД строи"гся общая сетевая структура ФПД, выполняющая все функции. 401 При этом также используют методические средства физического анализа Общей структуры ФПД и затем дорабагывают ее, В инженерноЙ практике иногда имеет смысл ставить задачи более широко, указыВая тОлькО конечную цель, результат или выход, реализацию которых должен обеспечить создаваемый 'ГО.

Тогда при описании функции не накладывается никаких ограничений на исходную ситуацикх Например, требуется 'ГС, обеспечивающая определенную освещенность в ночное время или получение чистого водорода. При этом не накладывают никаких ограничений на источник энергии и исходный продукт, Качественный синтез ФПД по заданному выходу, когда функцию описывают только в виде заданного выхода (см. гл.З), можно осуществить с помощью банка данньгх по ФЭ ~описанного в пп. 5.1,5.2 Щ и см.

п.28,1). В этом случае В банке данных сначала ищут ФЭ с выходными результатами С,„эквивалентными заданному выходу, и получают некоторые элементарйые структуры ФПД. Затем йачййают развйвать элементарйые структуры, присоединяя к их началу совместимые ФЭ и образуя тем самым линейные и сетевые структуры, Проводимый такйм образом качественный син*ез ФПД позволяет получить значительно большее число различных ФПД по сравнению с методом, изложенным в п.

28,1, поскольку множество ФПД, получаемых по заданному выходу, включает множество ФПД„получаемое по заданной паре вход — Выход. Синтез ФПД по заданному выходу обеспечиВает поиск решения на большем множестве Возможных ВариантоВ и тем самым ймеет потейцйальйые возможйостй йахождейия лучшйх ФПД. Алгоритмическое описайие и программирование качествеййого сййтеза ФПД по заданному выходу не вызывает особых затруднений. При этом для анализа получаемого множества ФПД можно использовать рекомендации, изложенные в п. 5.2 Щ и п.28.1. Наряду с указанными возможностями в настоящем подразделе пред- ложей еще одйй метод качествеййого сййтеза ФПД по задаййому выходу, который требует создаййя йесколько Отлйчающегося байка дайных по ФЭ.

Достоинством этого метода является более удобное и понятное для инже- 402 15' 5~ ...5 „)~~Я'„5',„...5".), где 5'„входные события — причины; 5', — выходные собьггия — следствия. Знак «-+» ~з~~~~~~ причинно-следственную связь между событиями. 5'„=(А, В'";, С) (~=1,т); 5',= (А„В';С„Д) (у=1, и ), где А — физические объекты (тела„вещества, поля и т.д.), вызывающие некоторое действие; В"„— наименование 1-го действия (событии- причини); В'; наименование ~-го действия (события — следствия); С- физические объекты (тела, вещества, поля), воспринимающие действия; Ц- ограничения, накладываемые на А, В";, В";„и С. Следует отметить, что в большинстве случаев события — следствия Я, вызываются одним событием — причиной Я,„а в реальных ТС, как правило, используется одно событие — следствие.

В табл. 28.б по формулам (28.7) и ~28.8) приведено описание некоторых ФЭ, в том числе и последние научные открьпия. Форму зтой таблицы мо~кно использо~ат~ для организации банка данных по ФЭ, Формализованное описание технического задания на поиск ФПД, мо~кно представить в виде структурной формулы Т3=1аУрби И7), где ~о — ~лу~еб~ая фраза «Поиск физиче~~ого ~р~~ц~~~ дейс.гвия»; У.— наименование создаваемоЙ ТС„р — служебное слово «для»; Х) — компонент, обозначающий действие в описании функции по формуле 13,1), для реализации которой ищется ФПД; а — служебная фраза «в виде»; Š— вид или форма реализации обобще~~оЙ фу~~пи~; б — компонент„обозначающий объект в описании функции по формуле ~3.1), Примеры описания ФЭ Тело, вещеюпю нлн поле, на ко- Ограничении Д, накладиторое направлено ваемые на А, В~ В; н С действие, С тие К поверхности твердого тела Силовое поле Приложено То жю На поверхности твердого тела Твердое тело Т 1 ПО твсрдому телу Т2 Твердою тело Т2 То жю На твердом теле Т2 Оставляет слой частиц Электрический ток К металлу полу- проводнику Приложено В мсталлс, полу- ЩИЖОДНИКЮ Элсктричюскийй ТОК Световое поле Приложено К жидкости Увеличивают давление В жидкости К крисгаллу полу- проводника Приложено Изменяет То же Тело, вещество или поле, вьпь$вающее действие, А СОПРОТИВЛЮ" нис пластичс- скОЙ дефор- мации Таблица 28.5 В месте контакта при условии„что напряжения, возникающие в твердом теле, больше предела текучести В мссгю контакта прй условии, что разрушающие напряжения в Т1 меньше, чем в Т2, й сцеплюнйю между частицами тел Т1 и Т2 больше, чем сцепление между частицами Т1 При условии, что магнитное полю перпендикулярно направлению тока, а электрическое имеет поперечное направленно Прй условйй когсрснтнос~й светового поля и поглощения светового поля внутри ЖИДКОСТИ Решение задач синтеза ФПД.

Приведенные формализованные представления описаний ФЭ, ТЗ и ФПД позволяю~ ~~~~р~~т~ систему автоматизированного синтеза ФПД с помощью банка данных по ФЭ в виде табл. 28.5. Такая система реализована для классов объектов пишущих устройств и датчиков постоянного тока. Фонд ФЭ для обоих классов ТС общий и содержит 60 описаний ФЭ. Система позволяет получать, как известные ФПД, которые реализованы в конкретных объектах, так и новые, еще не используемые на практике. Ниже приведены примеры распечаток описания некоторых ФПД пишущих ус"гройств и датчиков постоянного тока полученш р с помощьго ЭВМ. В примерах 1 и 2 использована форма описания «28.5), в примере 3 — форма (28.6). Описания ТЗ для этих примеров приведены выше. Пример 1.