МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ОДЕСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ
БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ
Кафедра процесів і апаратів
в технології будівельних матеріалів
Методичні вказівки
до курсової роботи по дисципліні
“Вступ в комп’ютерне матеріалознавство”
для студентів ступеню вищої освіти «Магістр»
спеціальності 192 – «Будівництво та цивільна інженерія»
спеціалізації «Технологія будівельних конструкцій, виробів і матеріалів»
Одеса – 2017
УДК 691.2:519.2
«Затверджено»
Вченою Радою Будівельно-технологічного інституту
Протокол № 5 от 26 січня 2017 р.
Методичні вказівки розглянуті та рекомендовані до друку на засіданні науково-методичної комісії Будівельно-технологічного інституту, протокол № 5 від 19 січня 2017 р., і на засіданні кафедри «Процеси і апарати в технології будівельних матеріалів», протокол № 5 від 14 грудня 2017 р.
Укладачі: к.т.н., доц. Антонюк Н.Р.
д.т.н., проф. Ляшенко Т.В.
Рецензенти: Шишкін О.О., д.т.н., професор
завідуючий кафедрою “Технології будівельних виробів,
матеріалів і конструкцій”
ДВНЗ Криворізького національного університету
Кровяков С.О., к.т.н., доцент,
докторант кафедри “Проектування, будівництва та експлуатації автомобільних доріг”, начальник НДЧ
Одеської державної академії будівництва та архітектури
Методичні вказівки були розроблені з метою навчання магістрів вирішенню технологічних задач за допомогою розрахованих експериментально-статистичних моделей (ЕС-моделей) і з використанням програми «Compex». Отримані знання допоможуть майбутнім магістрам приймати рішення в дослідженнях, розробці і виробництві будівельних композиційних матеріалів.
Відповідальний за випуск зав. кафедрою „Процеси і апарати в технології будівельних матеріалів” к.т.н., доцент Хлицов М.В.
ЗМІСТ
Стр.
Вступ………………………………………………………………………………...4
Завдання на курсову роботу……………………………………………………….5
Порядок виконання курсової роботи……………………………………………..6
Приклад висновків…………………………………………………………………17
Список використаної літератури………………………………………………….18
Вступ
Дані методичні вказівки призначені для виконання курсової роботи по дисципліні «Вступ в комп’ютерне матеріалознавство» для здобувачів степені “Магістра” спеціалізації “Технологія будівельних конструкцій, виробів і матеріалів” дена та заочна форма навчання. Включають завдання, опис порядку виконання курсової роботи і приклад основних частин курсової роботи.
Виконання роботи вимагатиме від студентів знань, отриманих при вивченні теорії ймовірності і обчислювальних методів. Порядок її виконання передбачає самостійну роботу на компʼютері: двічі з використанням програми Compex для розрахунку і візуалізації експериментально-статистичних моделей (розробка кафедри ПАТБМ ОДАБА, 1991-2000 р.р.), а також з використанням Microsoft Excel (або аналогічної програми).
Робота навчає сучасним методам аналізу результатів математичного моделювання. Оцінка розміру області допустимих рішень здійснюється методом Монте-Карло. Частина роботи передбачає вивчення узагальнюючих показників рецептурно-технологічних (РТ) полів властивостей матеріалів. Ці знання будуть дуже корисні студентам при виконанні науково-дослідної дипломної роботи.
Для студентів, що навчалися раніше за спеціалізацією «Технологія будівельних конструкцій, виробів і матеріалів» дана робота є логічним продовженням курсової роботи з курсу «Основи математичного моделювання в матеріалознавстві і оптимізація будівельних матеріалів».
Для виконання курсової роботи кожен студент отримує бланк завдання, в якому викладач вказує необхідні початкові дані.
Курсова робота складається з розрахунково-пояснювальної записки обсягом 20…25 сторінок. Оформлення пояснювальної записки проводиться на аркушах стандартного формату А-4 (розмір 210 × 297 мм).
Завдання на курсову роботу. Ст. _____________ _______ група ________ ____
Умови моделювання. Експеримент проводився по 18-ти точечному чотирьохфакторному D – оптимальному плану. Варіювалися наступні фактори складу дрібнозернистого бетону:
‒ піщано-цементне відношення П/Ц=Х1= 2.64±0.53 за об'ємом;
‒ частка керамзитових зерен в піску ЕС=Х2 = 15±15% за об'ємом;
‒ дозування добавки-пластифікатора P=Х3 = 0.7±0.2% від маси цементу;
‒ кількість тонкомолотого цеоліту Z=Х4 = 8±8% від маси цементу.
Легкоукладальність всіх сумішей була однаковою. Перехід до нормалізованих змінних ‒1 xi +1 виконаний по типовій формулі xi = (Xi – 0.5 (Xi.max+Xi.min)) / 0.5 (Xi.max-Xi.min)
Визначалася тріщиностійкість бетонів, оцінювана рівнем критичного коефіцієнта інтенсивності напруги K1c (МПа*м0.5) для “сухих” зразків (індекс “d”) і “водонасичених” (індекс “w”). Були побудовані ЕС-моделі, що описують вплив факторів на рівень критичного коефіцієнта інтенсивності напруги “сухих” і «водонасичених» бетонів (K1c.d і K1c.w).
К1с.d*103 = 736.66 + b1 x1 0 x12 0 x1x2 – 30.33 x1x3 + 15.54 x1x4
0 x2 + b22 x22 – 15.87 x2x3 + 12.07 x2x4
+ b3 x3 – 42.04 x32 0 x3x4
– 10.82 x4 + b44 x42
-
b1
b22
b3
b44
– 20.26
15.83
-78.83
-60.24
11.91
-12.47
-27.21
-35.42
К1с.w*103 = 562.02 + b1 x1 + 21.31 x12 + 9.34x1x2 – 20.46x1x3 0 x1x4
+ b2 x2 0 x22 – 22.94x2x3 + 8.84x2x4
+ 20.08 x3 + b33 x32 + 17.04x3x4
+ b4 x4 + 18.81 x42
-
b1
b2
b33
b4
-78.76
65.35
12.30
-15.75
-40.94
-30.65
13.74
-15.75
Завдання на інтерпретацію результатів моделювання.
1. По отриманих моделях побудувати діаграму у вигляді “квадратів на квадраті”. В якості “несучого” при цьому використовувати квадрат в координатах x1-x3 чи x2-x4 (задає викладач).
2. Визначити області допустимих рішень, що задовольняють наступним індивідуальним вимогам: К1с.d 0.65 і K1c.w 0.55.
3. Сумістивши отримані дві діаграми, визначити область допустимих рішень, що задовольняє вимогам за обома показниками.
4. Побудувати двохфакторні вторинні моделі, що описують узагальнюючі показники РТ-полів кожного з властивостей: максимальний (max), мінімальний (min), абсолютний () і відносний () прирости кожного з властивостей. А також розмір допустимої області (Р) по кожному з властивостей і по обом властивостям і відобразити моделі на відповідних діаграмах.
5. Визначити розміри областей допустимих рішень методом Монте-Карло.
6. На несучих квадратах показати ізолінії максимальних значень К1с.d і K1c.w, що досягаються за рахунок двох інших факторів, а також ізолінії розміру допустимої області за обома критеріями.
7. По отриманих діаграмах зробити висновки про вплив факторів складу на аналізовані властивості.