МЕТОДОЛОГИЯ «СТРУКТУРНОГО ПОДХОДА» В СТРОИТЕЛЬНОМ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИИ > Полезные советы
Тысяча полезных мелочей    

МЕТОДОЛОГИЯ «СТРУКТУРНОГО ПОДХОДА» В СТРОИТЕЛЬНОМ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИИ

МЕТОДОЛОГИЯ «СТРУКТУРНОГО ПОДХОДА» В СТРОИТЕЛЬНОМ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИИ

В.С.Грызлов Статья посвящена разработке методологических основ материаловедческой теории. Приводятся: структурная схема построения модели «структура - свойство», формулировка общей задачи оценки свойств материалов, математическая интерпретация общей задачи. Статья в формате PDF 103 KB

Формирование научного строительного материаловедения непосредственно связано с созданием единой теории структурообразования и свойств материалов, обеспечивающей количественную связь в классической цепочке «состав - структура - свойство». Условия для этого появляются на этапе «научного владения производством», когда знания о технологии на основе все более широкого привлечения фундаментальных наук получают дальнейшее развитие и обобщение в направлении формирования совокупности законов, количественно отражающих определяющие процессы превращения исходного сырья в конечный продукт. Пpaктическая реализация данной концепции требует формирования представлений о структуре материалов и привлечения развивающихся в физико-химии инструментальных методов наблюдения и измерения ее параметров. С появлением этой концепции постепенно складывается так называемый «структурный подход» в материаловедении.

Дальнейшее развитие методологии «структурного подхода» предопределяется требованиями количественного описания процессов структурообразования как необходимого условия решения задач управления и оптимизации производства. Становится очевидно, что свойства материала определяются структурой, то есть видом, взаиморасположением и взаимосвязью составных частей этого материала.

Одним из основных способов создания материалов остается комбинирование различных компонентов. Во многих случаях это двух-, трехкомпо-нентные системы разных материалов, каждый из которых имеет свое конкретное назначение, но при их объединении на интеграционном уровне взаимодействия образуют искусственные композиты с требуемыми физическими свойствами. Современные информационные технологии открывают новые возможности создания эффективных строительных материалов, позволяют виртуально отображать сложные процессы, моделировать структуру материалов, изучать общие принципы ее формирования. Информационный аспект решения материаловедческой задачи предполагает создание и развитие предметной области путем чередования познавательно - прагматических моделей с переходом от общего - универсального уровня представления информации к конкретному. Конечной целью такого перехода является наиболее полное представление о материале и процессе его получения. Роль объекта моделирования для управления свойствами композиционных материалов отводится структуре. Непрерывный анализ состояния компонентов структуры позволяет корректировать свойства материала от начала проектирования состава до конца процесса получения материала с заданными свойствами.

Методологической основой современных материаловедческих теорий является системный анализ - совокупность методов и средств, используемых при исследовании и конструировании сложных объектов. К числу важнейших задач системного анализа относятся: постановка общей задачи и разработка средств представления исследуемого объекта как системы; построение обобщенной модели системы; исследование структуры системы.

Большинство свойств строительных материалов относится к категории структурно-чувствительных, поэтому их формирование не заканчивается на стадии интенсивного структурообразования, а в той или иной степени продолжается в процессе эксплуатации, вследствие чего они нелинейно и интегрально зависят от множества взаимообуславливающих и дополняющих факторов. В общем виде свойства материала в условиях эксплуатации можно выразить:

P(t) = P0 - ΔP(t)    (1)

где P(t) - свойства в фиксированный момент времени t; Po - свойство при завершении в основном процесса структурообразования (например, для бетона 28 суток твердения; ΔP(t) - приращение, которое возникает в результате эксплуатационных действий за время t.

Знак (-) перед ΔP(t) указывает, что релаксация свойств связана с уравновешиванием конструктивных и деструктивных процессов, происходящих в материале, которые в целом приводят к уменьшению внутреннего напряжения и развитию необратимых деформаций. В термодинамическом аспекте можно предположить, что скорость изменения свойств пропорциональна их отклонению от равновесного значения (Р), следовательно, получаем:

    (2)

где to - время интенсивного структурообразования, t- время релаксации.

Зависимость (2) представляет общую задачу свойств в материаловедении. Решение данной задачи сводится к оптимизации Р0 и t.

Как видно из (2) Р0 представляет собой структурно-технологический аспект свойства и решается на стадии выбора и формирования структуры, т - зависит не только от внутренних параметров Р, но и от хаpaктера нарушения его равновесного значения. Поэтому т - связанное с деструктивными процессами будет одно, с влажностными - другое, с температурными - третье; в следствии этого второе слагаемое в (2) примет вид:

 

(3)

Для построения обобщенной модели "структура - свойство" можно использовать структурную схему представленную в таблице. Таблица.

Свойство (P)

Структурно-формирующие факторы

Технологические параметры (Сi)

Структурные элементы

На уровне макроструктуры (Ki)

Внутриэлементные составляющие

На уровне микроструктуры (ki)

Физико-химические и др. процессы

Кристаллизационные, деструктивные,    деформативные, сорбционные, фазовые, термические и др.

Это позволяет представить пути формирования свойств материалов в виде функциональных связей трех параметрических составляющих: Ci - структурно-формирующих факторов, Кi -структурных элементов, ki - внутриэлементных составляющих, через физико-химические и другие процессы, которые происходят в ходе формирования и фиксирования структуры материала на всех уровнях.

Для развертывания схемы системно-структурного анализа существенно знать как будут изменяться ki в связи с изменением Ci. Предполагая, что экспериментально можно определить эти изменения в виде коэффициентов структурной чувствительности как отношение частных производных данных параметров и учитывая, что влияние структурно формирующих факторов  обусловлено временем (t) окончательно имеем:

(4)

При исследовании структур материалов часто базируются на их оптимальности, однако при одинаковой технологии изготовления материала и других одинаковых условиях можно получить
неограниченное количество неоптимальных структур и, теоретически, одну - две оптимальные. Пpaктически гораздо чаще имеют дело с рациональными структурами, т.е. с такими при которых материал в полной мере соответствует заданным показателям качества в реальных условиях производства. Рациональные структуры как раз подтверждают пpaктическую недостижимость однородного строения материала и равномерного распределения частиц.

В настоящее время неоднородность строения выдвигается как фундаментальная хаpaктеристика строительных композитов. Неоднородность строения материалов есть следствие неоднородности прострaнcтва как фундаментального закона природы. Неоднородность - динамическая, находящаяся во времени в постоянном изменении, движении хаpaктеристика. В этом смысле она соотносится с понятием "неравновесности систем" и взаимосвязана с процессами самоорганизации в этих системах. Непосредственное отношение к неоднородности композита имеет введение понятия "мегаструктура материала". Использование этого масштабного уровня закладывает возможность перехода от структуры материала как таковой к структуре в конструкции и обеспечивает возможность учета и регулирования параметров макро- и микроструктуры непосредственно в работе конструкции из этого материала.

Становится ясно, что в постановке задачи конструирования структуры материала, следует "отталкиваться" от "структуры и функций конструкции", оптимизируя ее по критериям материалоемкости и способности сопротивляться воздействию среды, то есть функционировать в эксплуатационных условиях.



АНОМАЛИИ ПЛАНЕТ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

АНОМАЛИИ ПЛАНЕТ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ С целью проверки космологических и геологических теорий всё больший интерес вызывают измерения аномалий: увеличение радиусов орбит планет, увеличение радиусов планет, замедление вращения планет. Технические возможности таких измерений имеются. Эмпирическая Теория Вселенной позволяет легко вычислять указанные аномалии. В статье показан метод расчёта аномалий и некоторые результаты для планет Солнечной системы. Сравнение расчёта с уже имеющимися измерениями (удаление Луны от Земли, удаление Земли от Солнца, замедление вращения Земли) показывает хорошее согласие расчёта и измерения. ...

24 03 2026 3:42:52

ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ СТЕН ТРАНСПОРТНОГО ТОННЕЛЯ

ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ СТЕН ТРАНСПОРТНОГО ТОННЕЛЯ Статья в формате PDF 261 KB...

21 03 2026 3:38:52

ДАЛИНГЕР ВИКТОР АЛЕКСЕЕВИЧ

ДАЛИНГЕР ВИКТОР АЛЕКСЕЕВИЧ Статья в формате PDF 82 KB...

19 03 2026 10:44:43

ОЦЕНКА ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ НАРУШЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ РАСТИТЕЛЬНОСТИ

ОЦЕНКА ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ НАРУШЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ РАСТИТЕЛЬНОСТИ Проанализированы изменения теплового состояния грунтов при техногенных воздействиях. Выявлено значительное повышение среднегодовой температуры верхних горизонтов криолитозоны и увеличение глубины сезонного протаивания при вырубке леса и удалении напочвенного покрова, вырубке леса на гарях в межаласном типе местности. Количественно оценена динамика среднегодовой температуры грунтов на разнорежимных вырубках, на гарях в зависимости от стадий сукцессионного развития растительности. ...

17 03 2026 9:43:59

О ВЫБОРЕ ЯЗЫКОВЫХ СРЕДСТВ РЕЧЕВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

О ВЫБОРЕ ЯЗЫКОВЫХ СРЕДСТВ РЕЧЕВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ В статье рассматривается понятие речевого воздействия и его интерпретации в лингвистике. Понятие эффективности речевого воздействия и его особенностей раскрывается на материале англоязычных предисловий к учебным изданиям. ...

15 03 2026 0:35:50

FROM G. GALILEI´S PARADOX UP TO THE ALTERNATE ***YSIS

FROM G. GALILEI´S PARADOX UP TO THE ALTERNATE ***YSIS Статья в формате PDF 119 KB...

13 03 2026 0:17:46

АНАЛИЗ АССОЦИАЦИЙ ПО СОЧЕТАНИЯМ ГЕНОТИПОВ ПОЛИМОРФНЫХ ДНК – ЛОКУСОВ (TAG 1A И NCOI) DRD2, 256A/G ГЕНА SLC6A3 И ОБЪЕМНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МИНДАЛЕВИДНОГО КОМПЛЕКСА МОЗГА С ПОВЫШЕННОЙ ТРЕВОЖНОСТЬЮ

АНАЛИЗ АССОЦИАЦИЙ ПО СОЧЕТАНИЯМ ГЕНОТИПОВ ПОЛИМОРФНЫХ ДНК – ЛОКУСОВ (TAG 1A И NCOI) DRD2, 256A/G ГЕНА SLC6A3 И ОБЪЕМНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МИНДАЛЕВИДНОГО КОМПЛЕКСА МОЗГА С ПОВЫШЕННОЙ ТРЕВОЖНОСТЬЮ Впервые показано, что у крыс с генотипом А2/А2 по локусу TAG 1A DRD2 с повышенной тревожностью имеет место сочетание генотипов N2N2 локуса NcoI DRD2 и АА локуса 256A/G гена SLC6A3, а также увеличение объемных хаpaктеристик базолатеральной группировки миндалевидного комплекса мозга. ...

12 03 2026 7:37:10

ОПЫТ ЛЕЧЕНИЯ РОНКОЛЕЙКИНОМ БОЛЬНЫХ HCV-ИНФЕКЦИЕЙ

ОПЫТ ЛЕЧЕНИЯ РОНКОЛЕЙКИНОМ БОЛЬНЫХ HCV-ИНФЕКЦИЕЙ Статья в формате PDF 110 KB...

05 03 2026 17:15:43

ЭКСПЕРТНО-ОБУЧАЮЩИЕ СИСТЕМЫ В ОБРАЗОВАНИИ

ЭКСПЕРТНО-ОБУЧАЮЩИЕ СИСТЕМЫ В ОБРАЗОВАНИИ Статья в формате PDF 310 KB...

01 03 2026 21:46:55

ВАСИЛЬЕВА ГАЛИНА ИВАНОВНА

ВАСИЛЬЕВА ГАЛИНА ИВАНОВНА Статья в формате PDF 116 KB...

28 02 2026 17:49:41

РОЛЬ КУРСА ОБЖ В ГУМАНИЗАЦИИ ОБЩЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОЛЬ КУРСА ОБЖ В ГУМАНИЗАЦИИ ОБЩЕГО ОБРАЗОВАНИЯ В процессе воспитания у детей формируется система взглядов на объективный мир, его место в нем, на отношение к окружающей его действительности и самому себе, а также обусловленные этими взглядами жизненные основные позиции, правила поведения в чрезвычайных ситуациях, навыки само и взаимопомощи, ценностные ориентации. Ключевое место в формировании мировоззрения детей занимает в школе предмет основы безопасности жизнедеятельности, призванный стимулировать знания процессов развития личности, формирования и укрепления здоровья, накопление адаптационных ресурсов организма. Содержание курса ОБЖ должно быть направлено на гуманизацию образовательного процесса. Гуманистический подход связан с развитием творческих возможностей человека, созданием реальных безопасных условий для обогащения интеллектуального, эмоционального, волевого и нравственного потенциала личности, стимулированием у нее стремления реализовать себя через активно не адоптированные действия, расширяющие границы самосохранения, саморазвития и самоосуществления. ...

26 02 2026 18:30:13

Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::