- •Минобрнауки россии__________________
- •И.А. Туркин, с.А. Суворов проблемно-целевое проектирование научного эксперимента в материаловедении высокотемпературных наноструктурированных материалов и изделий
- •1 Постановка и анализ задач проектирования научного эксперимента
- •1.1 Инвариантные понятия техники
- •1.1.1 Характеризация технических объектов и нанообъектов
- •1.1.2 Систематика задач поиска и выбора технологических
- •1.2 Критерии развития техники и технических объектов
- •1.2.1 Условия выбора и характеристики критериев
- •1.2.2 Функциональные критерии
- •1.2.3 Технологические критерии
- •1.2.4 Экономические критерии
- •1.2.5 Антропогенные критерии
- •1.3 Законы строения и развития техники
- •1.3.1 Закон прогрессивной эволюции техники
- •1.3.2 Закон соответствия между функцией и структурой
- •1.3.3 Закон стадийного развития техники
- •1.4 Списки недостатков и требований при разработке новых технических объектов
- •2 Функциональный анализ технических объектов
- •2.1 Описание функциональной структуры технического
- •2.1.1 Построение функциональной структуры технического
- •2.1.2 Описание физической операции, реализуемой с помощью технического объекта
- •2.1.3 Описание принципа реализации физико-химических
- •2.2 Методика постановки задачи по улучшению характеристик прототипа.
- •Системный выбор конкурентоспособных решений при разработке новых технических объектов
- •3 Проектирование научного эксперимента в материаловедении
- •Основные функции и критерии развития
- •3.1.1 Элементы функциональной наноструктуры
- •3.1.2 Физико-химические и размерные эффекты при изготовлении и эксплуатации высокотемпературных наноструктурированных материалов
- •3.1.3 Анализ технологических решений при разработке
- •3.2 Схемы экспериментального анализа наноматериалов
- •3.2.1 Порядок экспериментального анализа наноматериалов при заданной функции и прототипе
- •3.2.2 Порядок экспериментального анализа наноматериалов при заданной функции
- •3.2.3 Порядок экспериментального анализа при разработке новых
- •Заключение
- •190013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26
1.2.1 Условия выбора и характеристики критериев
Параметры, с помощью которых для любого класса ТО можно выделить его критерии развития должны отвечать следующим условиям:
условие измеримости – за критерии эффективности ТО могут быть приняты только такие параметры, которые допускают возможность их количественной оценки в принятых системах единиц измерения. Во всех нормативных документах на высокотемпературные наноструктурированные материалы и изделия приводят числовые значения нормируемых параметров, причем в первую очередь приводят параметры характеризующие химический (фазовый) состав и микроструктуру, затем –значения технических свойств.
условие значимости – параметры ТО, выбираемые в качестве критериев в первую очередь должны характеризовать его эффективность и оказывать определяющее влияние на его развитие. Значимость параметров высокотемпературных наноструктурированных материалов прежде всего определяют условия их применения в виде изделий в различных тепловых агрегатах. К таковым главным образом относят их высокотемпературные и конструкционные свойства, такие как: температура деформации под нагрузкой, механическая прочность при высоких температурах, термостойкость, твердость, трещиностойкость и др.
условие независимости – совокупность критериев должна образовывать минимальный набор логически несвязанных параметров ТО. Например, при характеризации химического состава алюмосиликатных изделий в стандартах приводят только уровень содержания оксида алюминия, так как этого достаточно для оценки огнеупорности и термомеханических свойств огнеупора, определяемых содержанием огнеупорной фазы (муллита).
Характеризация критериев включает следующие сведения:
- сущность критерия, способ и единицы измерения.
Сущность параметров высокотемпературных материалов, выбираемых в качестве критериев, прежде всего определяет набор и уровень физико-химических эффектов, реализующихся при воздействии на огнеупорное изделие или конструкцию внешних полей (тепловое, механическое, химическое), влияющих на выполнение ТО заданных функций. Способы и единицы измерения основных критериев – стандартизированы;
- степень общности критерия.
Критерии могут иметь отношение к рассматриваемому классу ТО с одинаковыми (близкими) функциями, например, для огнеупорных изделий всех классификационных групп и различного назначения общими критериями являются содержание основного химического компонента и открытая пористость. Для всех ТО и любых функций общими критериями являются типоразмер (объем) и масса объекта;
- степень значимости критерия.
Со временем актуальность критерия может возрастать, снижаться или оставаться неизменной. Большую актуальность приобретает критерии характеризующие свойства огнеупорных материалов (изделий) при повышенных температурах. Так определение механической прочности огнеупорных изделий при высокой температуре имеет большее практическое значение, по сравнению с прочностью при комнатной температуре.