Минобрнауки россии__________________
ф
едеральное
государственное бюджетное образовательное
учреждение
высшего профессионального
образования
«Санкт-Петербургский
государственный технологический
институт
(технический
университет)»
(СПбГТИ(ТУ))
Кафедра химической технологии высокотемпературных материалов
Кафедра теоретических основ материаловедения
И.А. Туркин, с.А. Суворов проблемно-целевое проектирование научного эксперимента в материаловедении высокотемпературных наноструктурированных материалов и изделий
Методические указания
Санкт-Петербург
2014
УДК 666.782
Туркин, И.А. Проблемно-целевое проектирование научного эксперимента в материаловедении высокотемпературных наноструктурированных материалов и изделий: методические указания / И.А. Туркин, С.А. Суворов – СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2014 – 45с.
В методических указаниях приведены основы постановки задач проектирования научного эксперимента в материаловедении высокотемпературных наноструктурированных материалов и изделий.
Методические указания предназначены для магистрантов, обучающихся по программе профессиональной подготовки в области материаловедения и высокотемпературных наноструктурированных конструкционных материалов и изделий (направление подготовки 150100 «Материаловедение и технологии материалов»), модуль Б «Материаловедение и технологии высокотемпературных наноструктурированных материалов и изделий», дисциплина «Проблемно-целевое проектирование научного эксперимента в материаловедении высокотемпературных наноструктурированных материалов и изделий» с освоением профессиональных компетенций в соответствии с ФГОС ВПО направлению 150100.68 «Материаловедение и технологии материалов»: ПК-4, ПК-5, ПК- 6, ПК-7.
Библиогр. 9 назв.
Рецензент: Мякин С.В., доцент кафедры теоретических основ материаловедения СПбГТИ(ТУ), канд.тех.наук
Утверждено на заседании учебно-методической комиссии факультета химии веществ и материалов «21» ноября 2013 г.
Рекомендовано к изданию РИСо СПбГТИ(ТУ)
Методические указания изданы при поддержке Фонда инфраструктурных и образовательных программ РОСНАНО и ООО «Вириал».
СОДЕРЖАНИЕ
|
Принятые обозначения……………………………………. |
4 |
|
Введение……………………………………………………. |
5 |
1 |
Постановка и анализ задач проектирования научного эксперимента…………………………………………………… |
7 |
1.1 |
Инвариантные понятия техники………………………… |
7 |
1.1.1 |
Характеризация технических объектов и нанообъектов.. |
8 |
1.1.2 |
Систематика задач поиска и выбора технологических решений……………………………………………………. |
10 |
1.2 |
Критерии развития техники и технических объектов … |
11 |
1.2.1 |
Условия выбора и характеристики критериев…………. |
12 |
1.2.2. |
Функциональные критерии……………………………… |
13 |
1.2.3 |
Технологические критерии……………………………… |
14 |
1.2.4 |
Экономические критерии……………………………….. |
16 |
1.2.5 |
Антропогене критерии…………………………………… |
16 |
1.3 |
Законы строения и развития техники………………….. |
17 |
1.3.1 |
Закон прогрессивной эволюции техники………………. |
17 |
1.3.2 |
Закон соответствия между функцией и структурой…… |
20 |
1.3.3 |
Закон стадийного развития техники……………………. |
21 |
1.4 |
Списки недостатков и требований при разработке технических объектов…………………………………… |
22 |
2 |
2. Функциональный анализ технических объектов………. |
23 |
2.1 |
Описание функциональной структуры технического объекта…………………………………………………….. |
23 |
2.1.1 |
Построение функциональной структуры технического объекта……………………………………………………. |
23 |
2.1.2 |
Описание физической операции, реализуемой с помощью технического объекта ……………………… |
25 |
2.1.3 |
Описание принципа реализации физико-химических эффектов…………………………………………………… |
26 |
2.2 |
Методика постановки задачи по улучшению характеристик прототипа……………………………… |
27 |
2.3 |
Системный выбор конкурентоспособных решений при разработке новых технических объектов……… |
31 |
3 |
Проектирование научного эксперимента в материаловедении и технологии высокотемпературных наноструктурированных материалов … |
34 |
3.1 |
Основные функции и критерии развития высокотемпературных наноматериалов ………………. |
34 |
3.1.1 |
Элементы функциональной наноструктуры высокотемпературных наноструктурированных материалов …………………… |
35 |
3.1.2 |
Физико-химические и размерные эффекты при изготовлении и эксплуатации высокотемпературных наноструктурированных материалов … |
36 |
3.1.3 |
А Анализ технических решений при разработке высокотемпературных наноматериалов…………… |
39 |
3.2 |
Схемы экспериментального анализа наноматериалов |
41 |
3.2.1 |
Порядок экспериментального анализа наноматериалов при заданной функции и прототипе……………. |
41 |
3.2.2 |
Порядок экспериментального анализа наноматериалов при заданной функции……………………… |
41 |
3.2.3 |
Порядок экспериментального анализа при разработке новых наноматериалов …………………………. |
42 |
|
За Заключение …………………………………………………. |
44 |
|
Л Литература………………………………………………. |
45 |
.
Принятые обозначения
ВТМ – высокотемпературные материалы
ИТР – идеальное техническое решение
КТВ – критерий технологических возможностей
КР – критерии развития
НД – нормативная документация
НТ – научно-технический
ПР – принцип реализации
СТ – список требований
СЭЛ – структурный элемент
ТЗ – технологическое задание
ТКР – технологические критерии
ТО – технический объект
ТП – технологический процесс
ТР – техническое решение
ТФ – техническая функция
ФКР – функциональные критерии
ФО – физическая операция
ФС- функциональная структура
ФФ- физическая функция
ФХЭ – физико-химический эффект
Введение
Современная технология высокотемпературных наноструктурированных материалов относится к числу наукоемких и предполагает использование самых современных методов, способов и средств для управления формированием целевых функциональных свойств продукции, исполненной в виде материалов, изделий и конструкций. Высокий уровень показателей свойств и потребительских качеств нанопродукции достигается устойчивым воспроизведением обоснованных теоретическими, экспериментальными и промышленными исследованиями технологических параметров. Значения показателей технологических параметров составляют главное содержание нормативно-технической документации в виде технологических регламентов, стандартов, инструкций и т.п.
Методические указания предназначены для магистрантов, обучающихся по программе профессиональной подготовки в области материаловедения и высокотемпературных наноструктурированных конструкционных материалов и изделий (направление подготовки 150100 «Материаловедение и технологии материалов»), модуль Б «Материаловедение и технологии высокотемпературных наноструктурированных материалов и изделий», дисциплина «Проблемно-целевое проектирование научного эксперимента в материаловедении высокотемпературных наноструктурированных материалов и изделий»
Методические указания имеют целью способствовать развитию творческих навыков постановки и решения задач поиска (изобретения) новых, более эффективных проектно-технологических решений, в том числе решений, превосходящих мировой уровень. Такие задачи возникают при разработке новых материалов, изделий, технологических операций при выполнении заданий по модернизации процессов и реконструкции оборудования, решении творческих инженерных задач, связанных с экономией трудовых, материальных и энергетических ресурсов.
Особенность настоящей дисциплины состоит в том, что процесс приобретения опыта в проектировании научного эксперимента при решении учебных задач совмещен с выполнением магистрантом начальных этапов выпускной квалификационной работы.
Результаты освоения учебной дисциплины являются ресурсом для формирования следующих профессиональных компетенций в соответствии с ФГОС ВПО направлению 150100.68 «Материаловедение и технологии материалов»:
ПК-4 – способен к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного, научно-педагогического и производственного профиля своей профессиональной деятельности.
ПК-5 – владеет умением и навыками самостоятельного использования современных информационно-коммуникационных технологий, глобальных информационных ресурсов;
ПК-6 – умеет использовать методы моделирования и оптимизации, стандартизации и сертификации для оценки и прогнозирования свойств материалов и эффективности технологических процессов;
ПК-7 – понимает и самостоятельно использует физические и химические основы, принципы и методики исследований, испытаний и диагностики веществ и материалов, имеет навыки комплексного подхода к исследованию материалов и технологий их обработки и модификации, включая стандартные и сертификационные испытания материалов, изделий и процессов.