к.т.н. Пеньков А.П., к.т.н Сопильник О.В магістр Шандер П.О.

Дніпропетровський національний університет

О методології оптимзації дослідження властивостей композитів

При розробці високоенергетичних хімічних джерел струму часто використовується фторграфіт, наприклад, як катодний матеріал у літієвих батареях. Для дослідження властивостей фторграфіту використовується імітаційне моделювання процесів провідності. Для розробки програмного забезпечення вирішено використовувати мову програмування Java. Тому виникає проблема відшукання оптимальних умов у процесі дослідницької праці, завдання пошуку шляху забезпечення та “охорони праці”.

Проаналізуємо структуру завдання у вигляді назви магістерської дипломної роботи «Дослідження властивостей композитів шляхом імітаційного моделювання його структури». Передбачається розробка людино-машинного дослідницького робочого місця.

Для уточнення функціональної структури робочого місця використовуємо його системне уявлення рис. 1:

Рис.1.Системне уявлення функціональної моделі робочого місця

Введене тут предмет праці (ПП) відповідає на питання «що обробляється?», засіб праці (ЗП) відповідає на запитання «а чим обробляється ПП? », керуюча функція (КФ) відповідає на питання« як взаємодіють ПП і ЗП ».

Слід ототожнити елементи системи праці (позначимо Sпр на рис.) Із загальною формулюванням розробляється Sпр відповідно до теми дипломної роботи. Предметом праці є «дослідження властивостей композитів». Опис зазначеного ПП здійснюється (відповідно до завдання) за допомогою моделювання його структури, виконує роль Засіб праці. КФ представляється у вигляді взаємодії дослідження властивостей композитів з моделюванням їх структури за до, яка описується за допомогою мови програмування мовою програмування Java.

Процес побудови « Імітіційної моделі для дослідження провідності композитів » можна представити самостійною системою праці рис 2.

Проведений аналіз формулювання завдання дозволивши уточнити «технічний аспект» «дослідницької системи», в якій предметом праці є властивості композиту. Повна функціональна модель Sпр по темі роботи має наступний вигляд рис 2.:

Рис.2. Повна Sпр по темі роботи

Даною моделлю остаточно визначено «функціональне дослідницьке робоче місце» по темі завдання, його елементи, які необхідно розглядати в процесі детального дослідницько-методичного проектування, розв'язання задач оптимізації з урахуванням конкретних вимог ергономіки.

Рис.3. Імітіційна модель для дослідження фтору у графиті

Результуюча структура композиту залежить від початкової структури графіту, який фторується. Відмінності від вихідної структури майже немає, крім того що в ній з’являються атоми фтору. Структура графіту являє собою шари вуглецевих решіток. Самі решітки складаються з шестикутних вуглецевих комірок. Вуглець має чотири ковалентних зв’язки, три зв’язки знаходяться в площині решітки, а один з’єднується з атомом вуглецю сусіднього шару. Наведену структуру можна вважати початковою (рис 4). Після насичення фтором зв’язки між шарами руйнуються і замість сусіднього шару вуглець ковалентним зв’язком зв’язується з атомом фтору.

Рис. 4. Початкова і кінцева структури композиту

На основі проведеного аналізу уточнилась модель подальшого дослідження: виявлення зависимости проводимости графиту от концентрації фтора, яка задавалась по экспоненциальному закону рис5..

Рис 5. Виявлення зависимости проводимости графиту от концентрації фтора

В результаті імітаційного моделювання зміни провідності від концентрації фтору отримана закономірність рис 6.:

Рис 6. Закономірність зміни провідності від концентрації фтору

Література

1. Охрана труда. История теория практика. Мардахаев А.А. – Львов: Вища школа, изд-во Льв. ун-та, 1984.-140с.