CC BY
49УДК 621.9.02
Программный продукт для создания базы данных композиционных
*
материалов
1С.А. Сидоренко, маг., 2Д.В. Лобанов, д.т.н., проф., 3Д.А. Рычков, к.т.н. доц. Братский государственный университет 665709, Россия, г. Братск, ул. Макаренко 40, тел. (3953)-32-53-97 E-mail: [email protected], [email protected], [email protected]
В статье раскрыты этапы разработки программного продукта для подготовки производства изделий из композиционных материалов с использованием лезвийного инструмента; отмечена необходимость систематизации данных композиционных материалов их свойств и характеристик; представлен программный модуль для создания базы данных композиционных материалов, описан принцип работы программного продукта; отражены перспективы дальнейшей реализации результатов исследований.
Ключевые слова: автоматизация; эффективность; рациональный выбор; программный модуль (продукт, комплекс); композиционные материалы.
Software for creation of database of composite materials
1S.A. Sidorenko, master degree, 2D.V. Lobanov, Ph. D., Professor, 3D.A. Rychkov, Ph. D.
Assoc.
The Bratsk state University 665709, Russia, Bratsk, 40 Makarenko St., tel: (3953)-32-53-97 E-mail: [email protected], [email protected], [email protected]
The article reveals the stages of developing a software product for preparation of production of products from composite materials using cutting edge tools; to the necessity of systematization of the data of composite materials, their properties and characteristics; a software module for creation of database of composite materials, the principle of operation of the software product; reflect future realization of research results. Keywords: automation; efficiency; rational choice; the software module (product complex); composite materials.
Современный технический прогресс требует от применяемых конструкционных материалов высоких эксплуатационных свойств. Существующие материалы, в том числе металлы и их сплавы, не в состоянии удовлетворить возросшие требования по прочности, износостойкости, долговечности и многим другим показателям. На смену традиционным конструкционным материалам приходят композиционные. Современные композиты, а также конструкции и изделия из них находят широкое применение в различных отраслях промышленности (машиностроении, авиастроение, судостроение и др.), в связи с тем, что они имеют высокие удельные прочностные и упругие характеристики, стойкость к агрессивным химическим средам, низкие тепло- и электропроводность, хорошие триботехнические характеристики, что необходимо для развития техники и технологий будущего [1-4].
Принятие синтезированных решений по этапам подготовки производства -трудоемкий и длительный процесс, так как требует обработки большого массива информации, что, зачастую, останавливает или ограничивает производителей изделий из композиционных материалов. В связи с этим, для повышения эффективности данного процесса возникает необходимость в его автоматизации [515].
Для систематизации данных о композиционных материалах необходимо создать базу знаний, содержащую исходную информацию о композитах, которая хранится в отдельном файле и включает в себя сведения о физико-механических
*Работа выполнена в рамках проекта У.М.Н.И.К.-2015 № 0011203 «Разработка системы автоматизации процесса подготовки производства изделий из композиционных материалов с использованием лезвийного инструмента»
свойствах композитов их стоимости, производителе и виде предоставляемого производителем материала и т.д., обоснованную технической или справочной литературой, каталогами или электронными ресурсами. Для этого нами создан программный модуль, направленный на работу с базой данных композитов, который представляет собой инструмент, предоставляющий возможность пользователю в диалоговом режиме вести заполнение, редактирование, правку, удаление и поиск композиционных материалов. Диалоговое окно программы для работы с базой данных композиционных материалов представлено на рисунке 1.
I йВСМ
I д I В
Меню Правка Поиск Базы данный Помощь
► Н + —
Номер записи
12
Композиционные материалы Вид_
Полимерные
Обозначение
Базальто пластик
Стоимость КМ рубЛг"2
2=70
Физико-механические свойства КМ Плотность Теплопроводность
2400 КГ/,Г"3
0.86 ккал/ммл2
Предел прочности при: Пред. температура >кчпл\лIа 1|пп растяжении__минимальная
1200 ["
-200
максимальная
5000
5ПЬ
500
град.С град. С
изгибе__Твердость по Бринеллю
| ЛШа | 40 ЛШа
Модуль упругости Водопоглащение за 24 часа
50 гПа 0Д5 „/о
Про извод отель
|ОСЮ "ГАЛЕН"
Вид предоставляемого КМ
Изо 6 раже н не
- Гибкие связи;
- Фасадные дювелн;
- Арматура:
- Кладочная сетка.
Рис. 1. Диалоговое окно программы для работы с базой данных композиционных
материалов
Исходная информация в программном модуле отражена в полях редактирования, которые содержат определенный набор данных соответствующих выбранному из списка композиту.
В верхней части диалогового окна располагается основное меню, позволяющее добавлять новые материалы, производить выбор рационального материала из созданной базы данных, сохранять текущее состояние введенной информации, создавать и просматривать отчеты по всем параметрам, характерным для композитов. В основном поле программы предусмотрена возможность в диалоговом режиме вносить, править, или удалять исходную информацию о физико-механических свойствах композитов, производителе, стоимости и виде предоставляемого композиционного материала. Также в основном меню программы, при необходимости, имеется возможность добавления нового материала, для этого необходимо выбрать из списка вид композиционного материала и вписать в поля редактирования обозначение и маркировку композита, затем сохранить введенные данные. Кроме того, предусмотрены возможности: составления и редактирования отчетов, вывода их на печать; поиска композита из массива информации по задаваемым параметрам и вывода справки о программе.
Многообразие видов композиционных материалов ведет к затруднениям, связанным с принятием обоснованных решений по их рациональному выбору. В связи с этим, нами разработана методика сравнительного анализа [16-18], сущность которой заключается в выявлении критериев, значимых для производства на момент принятия обоснованного решения, позволяющая проанализировать, оценить и выявить рациональный вариант решения, в зависимости от заданной пользователем
приоритетности показателей. Обозначим показатели через П|, а материалы, которым соответствуют значения показателей, через М|, составим матрицу смежности:
С (a nk ) =
Pl P2 Рз . . Pk ^
Ol all ai2 ai3 . . aik Элементы матрицы принимают количественные
O2 a2l a22 a 23 . . a 2k прямые или обратные (в зависимости от приоритета
Оз а31 a32 a33 . . a3k большей или меньшей величины), кодированные
O a , а . a ,
V n nl n2 n3
nk У
значения, по которым оцениваются и сравниваются материалы.
n
Далее по матрице смежности рассчитываем итерированную значимость Q\ = Iа
j=i
nk
и весовой критериальный коэффициент q =
Qi
n
I q;
. Результаты расчета весового
i =1
критериального коэффициента сводим в результирующий вектор q(n) =
, где n -
V qn у
будет
количество исследуемых объектов, наибольшее значение которого и определять рациональный материал.
Для автоматизации процесса выбора рационального композиционного материала с учетом его свойств и параметров ведется разработка второго программного модуля, который, фактически, будет являться приложением к первому модулю описанному ранее. Данные для расчета будут приниматься из созданной средствами первого модуля базы данных композиционных материалов.
Разработанные нами программные продукты позволяют за счет автоматизации значительно повысить эффективность подготовки производства изделий из композиционных материалов, а также ускорить формирование, хранение и обработку информации по видам, свойствам и показателям композитов, принятие решения по выбору рационального композиционного материала, в одном программном продукте.
Список литературы
1. Дж. Любин. Справочник по композиционным материалам: в 2-х кн. / Пер. с англ. А.Б. Геллера, М.М. Гельмонта; под ред. Б.Э. Геллера. - М: Машиностроение, 1988 - 1032 с., ил.
2. Перов Б.В., Гуняев Г.М. Применение высокомодульных полимерных композиционных материалов в изделиях авиационной техники / «Авиационная промышленность» №5, 1982 г.
3. Кербер М.Л. и др. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология / учеб. пособие под ред. А.А. Берлина. - 3-е испр. изд. - Спб.: Профессия, 2011. - 560 с., ил.
4. Марков А.М. Технологические особенности механической обработки деталей из композиционных материалов // Наукоемкие технологии в машиностроении. - 2014. - № 7 (37). - С. 3-8.
5. Доц М.В., Марков А.М. Автоматизация проектирования токарной обработки композиционных материалов // Инновации в машиностроении. Сборник трудов 2-ой Международной научно-практической конференции. Под редакцией В.Ю.
q
2
Блюменштейна. г. Кемерово, 2011. Издательство: Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева (Кемерово). - С. 112-115.
6. Сидоренко С.А., Янюшкина О.С. Разработка программного комплекса для подготовки производства изделий из композиционных материалов с использованием лезвийного инструмента // Механики XXI веку. Научное периодическое издание по материалам XIV Всероссийской научно-технической конференции с международным участием: сборник докладов. - Братск: Изд-во БрГУ, 2015. - №14. - С. 174-179.
7. Янюшкин А.С., Рычков Д.А., Лобанов Д.В., Петров Н.П. Методика формирования базы данных режущих инструментов // Труды Братского государственного университета. Сер. Естественные и инженерные науки. - 2013. -Т.1. - С. 143-146.
8. Янюшкин А.С., Лобанов Д.В., Рычков Д.А. Автоматизация инструментальной подготовки в условиях действующего производства // Актуальные проблемы современного машиностроения: сборник трудов Международной научно-практической конференции. Томск, 2014. - С. 42-46.
9. Лобанов Д.В., Янюшкин А.С. Автоматизация организационной подготовки инструмента для обработки композиционных материалов // Автоматизация. Современные технологии. - 2013. - № 3. - С. 003-009.
10. Лобанов Д.В., Янюшкин А.С., Рычков Д.А. Автоматизированная система создания баз данных и многокритериального сравнительного анализа конструкций сборного фрезерного инструмента для обработки композиционных материалов // САПР и графика. - 2011. - № 3. - С. 71-73.
11. Lobanov D.V., Rychkov D.A., Kirichenko O.P., Bolsheshapova A.V. Automation of tooling production preparation // Механики XXI веку. - 2014. - № 13. - С. 75-79.
12. Yanyushkin A.S., Lobanov D.V., Rychkov D.A. Automation Tool Preparation in the Conditions of Production // Applied mechanics and materials. - 2015. - № 770. - P. 739-743.
13. Рычков Д.А., Янюшкин А.С., Лобанов Д.В. Критериальная оценка конструкции режущего инструмента на примере сборной фрезы для обработки композиционных материалов // Главный механик. - 2011. - №5. - С. 48-54.
14. Лобанов Д.В. Разработка и реализация технологических методов создания, изготовления и выбора фрезерного инструмента для эффективной обработки композиционных неметаллических материалов: автореф. дис. д-ра. техн. наук. Новосибирск, 2013.
15. Рычков Д.А., Скрипняк В.А., Янюшкин А.С., Лобанов Д.В. Разработка технологии подготовки режущего инструмента для обработки слоистых композиционных материалов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2014. - № 2 (63). - С. 6-13.
16. Лобанов Д.В., Сидоренко С.А., Ющенко Д.А., Большешапова А.В. Методика выбора композиционных материалов взамен общепринятых конструкционных / Современные материалы, техника и технология: материалы 4-й Международной научно-практической конференции (25-26 декабря 2014 года) // редкол.: Горохов А.А. (отв. Ред.); Юго-Зап. гос. ун-т. ЗАО «Университетская книга», Курск, 2014. - С. 255261.
17. Сидоренко С.А., Ющенко Д.А., Большешапова А.В. Повышение эффективности получения продукции из композиционных древесных материалов с использованием режущих инструментов//Новые материалы и технологии: состояние вопроса и перспективы развития: сборник материалов Всероссийской молодежной научной конференции. 24-26 июня 2014 г. - Саратов: ООО «Издательский центр «Наука», 2014. - С. 23-26.
18. Лобанов Д.В., Сидоренко С.А., Ющенко Д.А., Большешапова А.В. Анализ и рациональный выбор полимерных композиционных материалов для изделий по их
физико-механическим свойствам // Актуальные проблемы в машиностроении. Вторая Международная научно-практическая конференция: ежегодный научно-технический и производственный журнал. - Новосибирск: Изд-во НГТУ. - 2015. -№2. - С. 206-213.
