ПТТ Заочники / ПТТ_8

3.Вход А.

4.Объект В.

5.Выход С.

6.Сущность и схема физико-технического эффекта.

7.Математическая модель физико-технического эффекта.

8.Существование обратного физико-технического эффекта.

9.Применение физико-технического эффекта в технике.

10.Инженерно-технические характеристики физико-

технического эффекта.

11.Дополнительная полезная информация.

12.Карта описания физико-технического эффекта.

13.Список литературы, где дано более подробное описание фи-

зико-технического эффекта.

Система автоматизированного синтеза физического принципа действия имеет два варианта: для учебных целей и для промышлен-

ного использования. Базы данных системы первого варианты содер-

жит около 200 физико-технических эффектов на первом и втором уровнях описания. Второй вариант системы содержит более развитую базу данных по физико-техническим эффектам, включающую третий уровень описания, а также развитую систему математического моде-

лирования и оценки новых физических принципов действия.

8.2 Синтез физических принципов действия по заданной фи-

зической операции

Теоретико-методические предпосылки. Существуют элемен-

тарные структуры физических принципов действия, которые основа-

ны на одном физико-техническом эффекте. Для поиска (синтеза) та-

ких физических принципов действия определяют соответствие между физической операцией, которую требуется реализовать, и физико-

техническим эффектом, с помощью которого можно осуществить та-

кую реализацию.

Однако большинство физических принципов действия имеет сложную структуру, в которой используется одновременно несколько различных физико-технических эффектов. Синтез и работы таких фи-

зических принципов действия основывается на следующем правиле совместимости физико-технических эффектов.

Два последовательно расположенных физико-технических эф-

фекта

считают совместимыми, если результат воздействия предыдущего

физико-технического эффекта эквивалентен входному воздействию

последующего физико-технического эффекта, то есть если и

характеризуются одними и теми же физическими величинами и имеют совпадающие значения этих величин. Два совместимых физи-

ко-технических эффекта могут быть объединены, при этом входное

Физическим принципом действия называют структуру совмес-

тимых и объединенных физико-технических эффектов, обеспечи-

вающих преобразование заданного начального входного воздействия в заданный конечный результат (выходной эффект) .

Для имеющегося фонда физико-технических эффектов имеет место три вида совместимости:

качественная совместимость по совпадению наименований вхо-

дов и выходов;

качественная совместимость по совпадению качественных ха-

рактеристик входов и выходов;

качественная совместимость по совпадению значений физиче-

ских величин.

Поиск допустимых физических принципов действия. Работа по поиску допустимых физических принципов действия состоит из четырех этапов.

1-й этап. Подготовка технического задания. При подготовке технического задания составляется описание функции разрабатывае-

мого технического объекта и его физической операции.

После формулировки вариантов физической операции по ком-

понентам т, т описывают совпадающие или близкие по содержа-

нию входы и выходы, то есть выявляют соответствия

( т ↔ ), ( т ↔ ).

Наличие таких соответствий позволяет сформулировать одно или несколько технических заданий

2-й этап. Синтез возможных физических принципов дейст-

вия. По техническому заданию (8.2) ЭВМ выбирает из фонда физико-

технических эффектов такие, у которых одновременно выполняются условия

↔и ↔ .

Все эти физико-технические эффекты представляют физические принципы действия, использующие один физико-технический эф-

фект.

Далее из фонда физико-технических эффектов выбираются та-

кие, которые обеспечивают выполнение условия

или

Из множеств физико-технических эффектов (8.3) и (8.4) выби-

рают такие пары физико-технических эффектов, у которых выполня-

ется условие пересечения

↔,

указывающее на то, что эти пары физико-технических эффектов со-

вместимы и образуют физический принцип действия из двух физико-

технических эффектов по формуле (8.1)

→ → ↔ → → . (8.5)

Для множеств физико-технических эффектов, отобранных по условиям (8.3) и (8.4), при невыполнении условия (8.5) проверяется возможность образования цепочек из трех физико-технических эф-

фектов:

→ → ( ↔ ) → → ↔ → → ,

Далее для тех же множеств проверяется возможность образова-

ния цепочек из четырех физико-технических эффектов по условиям:

и из пяти физико-технических эффектов по условию:

↔ ; = 1,…, ; = 1,…, ; = 1,…, ; = 1,…, ;

↔ , = 1,…,∑ ∑ .

При числе физико-технических эффектов, превышающем пять,

резко возрастает вычислительная сложность такого метода из-за ком-

бинаторного характера задачи и существенного роста числа анализи-

руемых промежуточных вариантов. Кроме того, физический принцип действия с числом физико-технических эффектов более пяти с прак-

тической точки зрения обычно не относится к наиболее рациональ-

ным.

Система синтеза физического принципа действия по введенному техническому заданию позволяет получать варианты физического принципа действия. В ней в качестве дополнительных исходных дан-

ных могут быть использованы следующие ограничения:

максимальное число физико-технических эффектов в цепочке;

число получаемых вариантов физического принципа действия;

запрещение (или предпочтительность) использования опреде-

ленных входов А и выходов С;

запрещение (или предпочтительность) использования опреде-

ленных объектов В;

другие ограничения.

3-й этап. Анализ совместимости физико-технических эффек-

тов в цепочках. Полученные на 2-м этапе цепочки возможных физи-

ческих принципов действия удовлетворяют только по качественной совместимости по совпадению наименований входов и выходов. В

отдельных случаях также можно отсекать варианты по условию со-

вместимости качественных характеристик, а в промышленной систе-

ме – по количественной совместимости.

Анализ совместимости ведется для каждой пары стыкуемых фи-

зико-технических эффектов. Количественная совместимость в основ-

ном оценивается по интервалам возможных значений входов и выхо-

дов.

Если окажется, что среди синтезированных на 2-м этапе вариан-

тов нет ни одного допустимого (удовлетворяющего количественной совместимости физико-технического эффекта), то выбирают физиче-

ский принцип действия с одной количественной несовместимостью и вводятся дополнительные физико-технические эффекты или готовые устройства (узлы).

4-1 этап. Разработка принципиальной схемы. На основе вари-

анта (вариантов) физического принципа действия, удовлетворяющих качественной и количественной совместимости физико-технических эффектов, разрабатывается изображение принципиальной схемы и дается ее описание. Для этого выбирают или эскизно изображают конструктивные элементы, соответствующие отдельным физико-

техническим эффектам, определяют их взаимное расположение и компоновку. После этого описывается принцип действия полученно-

го устройства, с указанием:

какие потоки энергии, вещества или сигналов проходят через конструктивные элементы;

под действием каких физико-технических эффектов, как и с по-

мощью каких конструктивных элементов происходит преобразование этих потоков.

8.3 Морфологический синтез физических принципов дейст-

вия

Постановка задачи и построение потоковых функциональ-

ных структур. Постановка задачи выполняется в соответствии с п. 7.2. Построение потоковой функциональной структуры выполняется в следующем порядке.

Разделение технического объекта на элементы. Такое разде-

ление выполняется аналогично как для конструктивной функцио-

нальной структуры п. 7.2. Однако при этом не выделяют главные элементы, а компоненты окружающей среды обычно считают источ-

ником входящих в технический объект потоков или стоком выходя-

щих потоков.

Полученные при разбиении конструктивные элементы следует нумеровать в том порядке, в котором преобразуемый поток проходит через них.

Описание физических операций элементов технического объек-

та. При описании физических операций для каждого выделенного элемента в соответствии с формулой (1.1) указывают компоненты т,

,т.

Описание входного т и выходного т потоков или факторов должно содержать следующую информацию:

-наименование потоков вещества, энергии или сигналов либо другого фактора;

-качественную характеристику потока (фактора);

- основную физическую величину (величины), характеризую-

щую поток (фактор), ее стандартное обозначение, единицу измере-

ния;

- количественную характеристику потока (фактора) – значение физических величин. При необходимости указывают диапазоны из-

менения т, т.

Построение потоковой функциональной структуры. Строят

только абстрагированные потоковые функциональные структуры

(структуры физических операций), т.е. после построения структуры физической операции для прототипа находят улучшенные потоковые функциональные структуры, отвечая на следующие вопросы:

- какие можно ввести новые функциональные элементы, обеспе-

чивающие устранение недостатков прототипа или существенное по-

вешение эффективности и качества технического объекта. Дают на-

звания новым элементам и описывают их физические операции;

-какие можно исключить элементы для устранения недостатков прототипа и улучшения его показателей? При этом из потоковой функциональной структуры исключают соответствующие физические операции;

-какие могут быть выигрышные совмещения функций и физи-

ческих операций элементов? Дают названия элементам, выполняю-

щим одновременно несколько функций, и описывают их функции и физическую операцию;

- для каких полифункциональных элементов целесообразно раз-

деление функций и операций и введение вместо одного двух и более