ПРИМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ОБЪЕКТА ФИЗИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА В КАЧЕСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ СОВМЕСТИМОСТИ ПРИ СИНТЕЗЕ СТРУКТУР ФИЗИЧЕСКОГО ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ

Гопта Е.А.

Аспирант, Волгоградский государственный технический университет

ПРИМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ОБЪЕКТА ФИЗИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА В КАЧЕСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ СОВМЕСТИМОСТИ ПРИ СИНТЕЗЕ СТРУКТУР ФИЗИЧЕСКОГО ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ

Аннотация

Актуальной задачей является совершенствование методов автоматизации синтеза физического принципа действия технических систем. В связи с этим, предлагается модифицировать уже существующие условия совместимости физических эффектов за счет применения свойств объекта физического эффекта, что позволяет повысить качество получаемых технических решений.

Ключевые слова: физический эффект, физический принцип действия, условия совместимости.

Gopta E.A.

Postgraduate student, Volgograd State Technical University

APPLICATION OF PROPERTIES OBJECT OF THE PHYSICAL EFFECT’S AS QUALITATIVE COMPATIBILITY CONDITIONS IN THE SYNTHESIS OF THE PHYSICAL PRINCIPLE STRUCTURES

Abstract

The urgent task is to improve procedure of automation of synthesis of the physical principle of the technical systems operation. In this regard, it is proposed to modify the pre-existing conditions of compatibility of physical effects by taking application of properties object of the physical effect’s, which will improve the quality of the solutions.

Keywords: physical effect, the physical principle of operation, compatibility conditions.

Базой любого вида технической деятельности становятся научно-технические достижения – результаты фундаментальных и прикладных исследований, изобретательской деятельности, опытно-конструкторских работ. Однако проблемы, связанные с поиском необходимой информации, получением и анализом структур технических решений, привели к созданию различных автоматизированных систем синтеза технических систем. Разработанная нами система осуществляет синтез физических принципов действия изделий и технологий в виде цепочки последовательно совместимых физических эффектов.

Основным элементом ФПД является физический эффект (ФЭ), имеющий четырехкомпонентную структуру: F_i = (A_i,B_i¹,B_i²,C_i), где А_i – входное воздействие ФЭ; В_i¹ – начальное состояние объекта ФЭ; В_i² – конечное состояние объекта ФЭ; C_i – выходное воздействие ФЭ.

Под физическим принципом действия понимается структура совместимых и объединенных ФЭ, обеспечивающих преобразование заданного входного воздействия в заданное выходное, при этом два последовательно расположенных ФЭ F_i = (A_i, B_i¹,B_i², С_i) и F_i+1 = (A_i+1, B_i+1¹,B_i+1², С_i+1) считаются совместимыми ФЭ, если выходное воздействие С_i F_i ФЭ, эквивалентно входному воздействию A_i+1 F_i+1 ФЭ.

К существующим условиям совместимости ФЭ относятся:

−     наименование выхода C_i, совпадает с наименованием входа A_i+1;

−     качественные характеристики выхода C_i совпадают с качественными характеристиками входа A_i+1. [1]

Для более корректной работы алгоритма автоматизированного синтеза ФПД ТС и исключения физически противоречивых цепочек совместимых ФЭ, помимо уже существующих условий совместимости, нами были разработаны новые.

В зависимости от разновидности выходного воздействия F_i ФЭ и входного воздействия F_i+1 ФЭ, нами были уточнены условия совместимости ФЭ.

1. Пусть F_i ФЭ имеет параметрическое выходное воздействие и F_i+1 ФЭ имеет параметрическое входное воздействие.

На первом этапе анализа совместимости F_i и F_i+1 ФЭ необходимо определить совместимость ФЭ по воздействию. Структура входной карты каждого ФЭ в данном случае будет иметь следующий вид: раздел физики; физическая величина. Если значение величин выходных карт F_i и F_i+1 ФЭ равны, то делаем вывод, что ФЭ совместимы по воздействию.

На втором этапе проверяем совместимость ФЭ по фазе объекта. Структура объекта каждого ФЭ в данном случае будет иметь следующий вид: вид структуры; количество фаз; структура объекта; вид контакта [2]. Если значение величин конечного состояния объекта F_i ФЭ равны значению величин начальному состоянию объекта F_i+1 ФЭ, то делаем вывод, что ФЭ совместимы по структуре объекта.

На третьем этапе проверяем совместимость ФЭ по фазе объекта. Фазы объекта каждого ФЭ в данном случае будет иметь следующий вид: фазовое состояние; химический состав; магнитная структура; электропроводность; механическое состояние; оптическое состояние; специальные характеристики [2]. Если каждая фаза объекта F_i ФЭ имеет тождественную фазу объекта F_i+1 ФЭ или находится на более низком иерархическом уровне текущей фазы объекта F_i+1 ФЭ, то можно сделать вывод о том, что ФЭ F_i и F_i+1 совместимы с точки зрения совместимости фаз объекта.

2. Пусть F_i ФЭ имеет непараметрическое выходное воздействие и F_i+1 ФЭ имеет непараметрическое входное воздействие.

Структура входной карты каждого ФЭ в данном случае будет иметь следующий вид: номер ФЭ; название воздействия ФЭ; тип выхода/входа; качественные характеристики выхода/входа [2]. Величина типа выхода/входа может принимать всего два значения, следовательно, возможны три комбинации типов выхода/входа [1].

1. Пусть тип выхода F_i ФЭ и тип входа F_i+1 ФЭ равны между собой и принимают значение «внешний». В данном случае для проверки совместимости ФЭ необходимо сравнить значения величин качественных характеристик входных карт F_i и F_i+1 ФЭ. Если выходные величины качественных характеристик F_i ФЭ и входные величины качественных характеристик F_i+1 ФЭ тождественны, то можно сделать вывод о том, что ФЭ F_i и F_i+1 совместимы.
2. Пусть тип выхода F_i ФЭ и тип входа F_i+1 ФЭ равны между собой и принимают значение «внутренний». В данном случае для проверки совместимости ФЭ помимо проверки значений величин качественных характеристик входных карт F_i и F_i+1 ФЭ, также необходимо осуществить проверки совместимости ФЭ по воздействию, по структуре и по фазе объекта, алгоритм которой описан в пункте 1.
3. Пусть тип выхода F_i ФЭ и тип входа F_i+1 ФЭ не равны между собой и принимают разные значения. В данном случае дальнейший анализ цепочки синтеза ФПД является нецелесообразным.

3. Пусть F_i ФЭ имеет параметрическое выходное воздействие и F_i+1 ФЭ имеет непараметрическое входное воздействие, или F_i ФЭ имеет непараметрическое выходное воздействие и F_i+1 ФЭ имеет параметрическое входное воздействие. В данном случае можно срезу же сделать вывод о том, что F_i ФЭ и F_i+1 ФЭ не совместимы.

Аналогичным образом проверяется вся структура синтезируемого варианта ФПД, и в случае успешной совместимости ФЭ данное решение сохраняется как один из возможных переходов из заданного входного воздействия в заданное выходное.