Диссертация (1141458), страница 14

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 14)

Был выбран планТаблица 2.16 – Плантаблица 2.16).В  D12№ п/п123457789ВыборВ  D12 (двухфакторныйфактороввX1X2+++000++00+0отдельныхэкспериментахприведенвсоответствующих главах работы.В целях унификации записей и их упрощения производились записиуровней варьирования в виде кодировки. Кодовое обозначение«+»означает верхний уровень варьирования, обозначение «0» – означаетсредний уровень и «–» – означает нижний уровень.Расчет всех промежуточных уровней в кодировке производился поформулеxi X i  X 0i,X iх i – кодированное значение i-го фактора; X i – некодированное значениеi-го фактора; X 0 i – основной уровень; X i – интервал варьирования.95Некодированные значения факторов определяют по формулеX i  X 0i  xi  X iПо данным результатов планированного эксперимента планаВ  D12производят расчет математических зависимостейY  b0  b1  x1  b2  x 2  b3  x3  b11  x12  b22  x 22 b33  x32  b12  x1  x 2  b13  x1  x3  b23  x 2  x3Расчет коэффициентов математических зависимостей производят поформуле10bi   d ui  y u ,u 1где d ui – элемент матрицы.Используемаяпоказана в таблицеврасчётахматрицапланаВ  D122.17 .Таблица 2.17 – Матрица планаВ  D12b0b1b2b11b12b22-0,111-0,177-0,1770,1770,2500,177-0,1110,177-0,1770,177-0,2500,177-0,111-0,1770,1770,177-0,2500,177-0,1110,1770,1770,1770,2500,1770,222-0,17700,1770-0,3330,2220,17700,1770-0,3330,2220-0,177-0,33300,1770,22200,177-0,33300,1770,55700-0,3330-0,333Полученные математические зависимости проверяются.Проверку на значимость расчетных коэффициентов выполняют сиспользованием критерия t (Стъюдента),96Критерий t находится по следующей зависимостиti где S bi  –biS bi выборочное среднее квадратическое отклонение приопределении коэффициентов,S bi  где S b2 – дисперсияCi  S b2выборочных значений воспроизводимости вповторных измерениях.Значение критерия t, полученное в расчетах, сравнивают созначением, указанным в таблицах для назначенного уровня значимости, вданном случае  5 % , и для определенного числа степеней свободыf b  n0  1 ( n – число опытов в нулевой точке).0Чтобы проверить модель на адекватность рассчитывают величинудисперсии адекватностиnSгдеyuyu2ад ( yu  y u )2u 1nm– величина изучаемого свойства композита в u  том эксперименте;–величинаисследуемогосвойствавu  томэксперименте,рассчитанная по зависимости 2.8; m – число расчетных коэффициентов,приведенных в таблице 2.16.Величины критерия Фишера находят расчетом по следующейформулеS ад2F 2SbПолученные значения критерия сравнивается с табличным – Fтабл.

длячисла степеней свободы:f ад  n  mиf b  n0  1и уровня значимости  .Уравнение признается адекватным в случае F<Fтабл..97Если результат проверки признается положительным, то модельсчитается адекватной, и она может быть использована для решенияматериаловедческих задач.98ГЛАВА 3 КОНДЕНСАЦИОННОЕ ТВЕРДЕНИЕ ДИСПЕРСНЫХСИСТЕМ ДВУВОДНОГО ГИПСА3.1 Теоретическое обоснование возможности структурообразованиядигидрата сульфата кальцияВ настоящее времяв области строительного материаловеденияформируются совершенно иные подходы к процессам синтеза материалов[151, 187, 197, 198, 199, 201], основанные на управленииструктурообразованияпроцессамичерез организацию многоуровневой системыуправления их свойствами.

Именно структурныестроительных композиций оказываютхарактеристикирешающее влияние на качествоматериалов и изделий, получаемых на их основе [4, 199]. Поэтомуисследователямиотводитсяструктурообразованием,аособаятакжерольпроцессамхарактеристикамиуправлениястроительныхматериалов [4, 198].Материаловедческие задачи в области синтеза композиционныхматериалов предусматривают сегодня установление, обеспечение иподдержание необходимого уровня характеристик материала, как системыпараметров, путем систематической проверки и целенаправленноговоздействия на факторы и условия, определяющие его качество [ 200, 201,202].С точки зрения внутренней организации предлагаемая системадостаточносложна,поскольку на ее формирование оказываетвоздействие множество внешних причинно-следственных отношений,связанных с особенностями конденсационного твердения двуводногогипса.Выборглавных параметровв процессе синтеза строительныхкомпозиций определяется областью их применения.

Так, например,долговечность, безопасность и надёжность строительных материалов,99могут определяться комплексной характеристикой, оцениваемой по рядупараметров.При оптимизации процессаструктурного синтеза строительнойкомпозиции факторы, которые определяют ее основные функциональныехарактеристики, должны рассматриваться на всех возможныхдляуправления масштабных уровнях структуры синтезируемого композита:от нано- до макроуровня.В качестве таких факторов, по мнению Е.М. Чернышоваи егопоследователей [197], могут быть приняты:– факторы, которые определяются воздействием химического иминералогического состава, характером внутренних связей, а значит - ихвидом, количеством, а такжеих качеством, процентным содержаниемновообразований на процесс фазо- и кристаллообразования.– факторы, которые соответствуют управлению геометрическимпространством,аименно-объемнымсоотношениемэлементовдисперсной системы, размерами элементов и мерой однородности(повторяемости)ихрасположениявтопологическомпространствематериала;– факторы,которые связаны с управлением внешним иливнутренним силовым и (или) энергетическим воздействием.

Структурныедеформации, являющиеся результатом таких воздействий,вызванымогут быть«собственными возможностями» структуры или процессами,которые вызваны воздействием элементов вводимых извне [197].Решатьзадачиуправленияданнымигруппамифакторовпредлагается через управление сопротивлением материалов разрушению.Для этого необходимо проводить анализ тех закономерностей, которыебудут определять состав и структуру строительных композиций [197, 201].Подобный подход поддержан и в работах других исследователей [199], нообращается внимание на то, что в системе управления необходимо решать100и задачи оптимизации рабочих технологических процессов, поскольку вслучае перехода от стадии лабораторных испытаний к промышленнойапробациивозникаетмасштабныйфактор.Егопредлагаетсярассматривать в качестве отдельной многомерной задачи с назначениембольшого числа значимых факторов, что осложняет процесс внедрения.Современная система управления применительно к синтезированиюгипсовых безобжиговых композиций представляет собой концептуальнуюмодель, в основу которой положены экспериментальные данные (знания) овычислительных процессах и организации производственных процессовсинтезирования безобжиговых композитов применительно к спецификеконденсационного твердения двуводного гипса.Восновуархитектурыположенытеоретическиепринципыполучения высокопрочного гипсового камня конденсационного твердения.Дляуправлениясинтезомразработанамногоуровневаясистема,основанная на элементарных факторах, формирующих иерархическуюструктуру критериев (рисунок 3.1).Синтезсемейства безобжиговых композитов (множества) спроектируемыми эксплуатационными показателями формируется каксистемас логическим перераспределением и обозначением задач,требующихрешенияОнтологическуюимодельопределяемыхвнешнимиусловиями.системыуправлениясинтезомгиперпрессованного гипсового композитаWвозможно представить какструктуру видагде,‒ совокупность характеристик применяемых сырьевыхкомпонентов, промежуточныхиготовых к применению продуктов(молотого сухого дигидрата, сухой бинарной смеси, увлажненногоготового пресс-порошка и др.), готового гиперпрессованного материала;101‒ совокупность состояний композита (исходное основное,сырье, дополнительные компоненты, промежуточные полупродуктыстроительного композита, готовыетехнологического процесса;продуктынавыходеиз‒ совокупность подходов,к реализации синтеза безобжигового гипсового материала.Тогдаполучениематериалагипсовогобезобжиговогокомпозиционногос повышенными эксплуатационными свойствами можнорассматривать как задачу с размерамив качестве основы для еепрограммирования.синтезукомпозитовПоискподходов кбезобжиговыхS0 с заданными свойствами преобразует онтологическуюмодель в граф, где St1, St2, St3 ‒ исходные составляющие;этапы синтеза;S1, S2, S3 ‒F1 F2, F3...‒ эксплуатационные свойства; М1, М2, M3 ‒возможные пути решения задачи синтеза композита; F11 F12, F13, …F16 ‒мониторингконтролируемых показателейна всех ступенях (этапах)синтеза, где логические операции в модели будут иметь вид«И»«ИЛИ»SiSJSiSJSkSkВ случае синтеза безобжиговых материалов конденсационноготвердениялимитирующейоптимизацияихступеньюструктурныхсистемыпоказателейуправления(рисунок3.2),являетсякотораяреализуется путем управления критериями, определяющими рецептурнотехнологические параметры.

Зависимости между критериями выявляютсяприменением оценки и анализа экспериментальной базы на основезакономерностей математической статистики.ТопологическиехарактеристикиФизико-химическиепоказателиТермо-, тепло-,огнестойкостьМорозостойкостьФормуемость,однородностьПрочностьВодопоглощениеНепроницаемостьТеплоемкость,теплопроводностьПлотностьУтилизацияОборудованиеПроцессыДоходыЗатратыМестные техногенныеисточники сырьяМестные природныеисточники сырьяВремяЭнергетическаяэффектиностьЭкономическаяэффективностьРесурсностьТехнологияСтруктураУправляемостьДоставка из другихрегионовКвалификацияперсоналаРемонтопригодностьКонтроль, улучшениеАвтоматизированностьМеталлоемкостьПростотаОбласть примененияВостребованностьПерспективностьАктуальностьСвойстваИнновационностьМакроструктураМезоструктураМикроструктураНаноструктураСтойкость вагрессивной средеБезопасностьТочностьНадежностьДолговечностьЭксплуатационныеФормовочныеФизико-механическиесвойства102Качествобезобжигового композитаконденсационного тверденияS0ЭффективностьF16S16F14St1S26F11S36F15S15S14F13S13F12S12F21St2Рисунок 3.1 – Онтология и укрупненная иерархия критериев синтеза безобжигового композитаF31St3Структурные показателиПлотность упаковкиКоличество фазовых контактовОбщее объемноенаполнениеПлощадь контактаОткрытая пористостьЗакрытая пористостьСредний диаметр частиц порошковПроцентное содержание частиц по массеМодальность дисперсной системыКоординационное числоПористостьЗерновой составМорфология кристалловФазовый составФизикохимическиесвойстваДефектность структурыФизико-химическая однородностьМинералогический ифазовый составРастворимость компонентовКогезионное взаимодействиеАдгезионное взаимодействиерНВзаимодействие награнице разделафазТопологические показателиОбщая пористостьФизико-химические показателиРисунок 3.2 – Детализация на уровне структурных критериевбезобжигового композитаЭти критерии могут быть позиционированы как теоретическиустановленныеизакономерностиили(или)экспериментальнооценкиустановленных корреляцийвыдвигаемыхподтвержденныепредположенийи(рисунок 3.3).

Согласно обозначеннойструктуре критериев, выстроенной в иерархической последовательности,формируется целостная система,где различные факторы выступают вкачестве элементов системы, необходимых для управления структурнымсинтезом композитов на основе двуводного гипса.104Дисперсная фазаКоличество жидкойфазыГранулометрическийсоставФизико-механическиепоказателиОбъемноенаполнение мелкимичастицамиТопологическиепоказателиХимический составФазовый составФизико-химическиепоказателиdСр, модальностьСтойкость вагрессивной средеРастворимостьСрок храненияКоличество и площадьфазовых контактовМорфология частицДеформативныехарактеристики(упругое расширение,обратная величинаплотности)ПлотностьКоэффициенттеплопроводностиПористостьВнутренниенапряженияКоэффициенттеплоемкостиДисперсионная средаНасыщенный растворизвестиВлажностьСоотношениедеформативныхсвойствАктивность известиСоотношениетеплофизическихсвойствpHПроцедура внедренияДобавкиЗерновой составХимический составКонцентрацияПроцедура внедренияРисунок 3.3 – Система оптимизации структуры и показателей качествапрессованного безобжигового гипсового композита105Еслитвердения,вслучаеформированияоптимизацияеепространства) обуславливаетхарактеристик,токонденсационноговструктурывнутреннейгеометриивариабельностьслучаетвердениясинтезаонагидратационнного(топологиифизико-механическихбезобжиговойопределяетсамуструктурывозможностьформирования кристаллизационных контактов и ее, структуры, в целом.Образование такой структуры в системах двуводного гипса, где непроисходит традиционной для вяжущих систем гидратации вяжущего,возможно исключительно за счет образования фазовых контактов вактивных центрах кристаллизации.

Характеристики

Список файлов диссертации