Моделирование, как средство отражения свойств материальных объектов.

Исследование каких-либо явлений, процессов или систем объектов путем построения и изучения их моделей называется моделированием. Это одна из основных категорий теории познания. На идее моделирования по существу базируется любой метод научного исследования - как теоретический (при котором используются различного рода знаковые, абстрактные модели), так и экспериментальный (использующий предметные модели).

Сущность моделирования заключается в исследовании объекта с помощью заменителя - модели, что позволяет по результатам опытов на модели судить о явлениях происходящих в "натурных условиях".

В основе моделирования лежит теория подобия, которая предполагает, что процессы и явления подобны, если между ними существует соответствие, определяемое критериями подобия.

Критерии подобия - это безразмерные комплексы параметров процесса или явления, их отвлеченные характеристики, полученные в результате абстрагирования и идеализации.

Высказанное суждение можно представить простыми формулами вида:

 

ХМ = КХ ХН; ХН = ХМ/КХ, (1.3.)

 

где ХН - значение какой-либо ведичины в натурных условиях;

хМ - значение соответствующей величины на модели;

КХ - коэффициент подобия.

Для каждого рода величин коэффициент подобия (масштаб моделирования) должен быть постоянным: например, отношение L/l = Kl линейных размеров в натуре к сходственным размерам на модели должно равняться одному и тому же числу Kl

Все виды моделирования подразделяются на четыре класса:

I. Макет исследуемого объекта - представляет собой его внешнее пространственное изображение, характеризует взаимодействие и взаимосвязь отдельных частей объекта.

2. Физическая модель объекта (процесса) - в вещественном виде с большей или меньшей точностью воспроизводит процессы, происходящие в исследуемом объекте.

3. Предметно-математическая модель - позволяет исследовать объект путем изучения явлений и объектов иной физической природы.

4.Математическая модель - способ описания объективно существующих явлений с помощью математической символики.

Модели широко используются при исследовании и проектировании различных технологических объектов (в т.ч. машин и аппаратов легкой промышленности) для определения на модели тех или иных свойств (характеристик) как объекта в целом, так и отдельных его частей. Например, при исследовании на физической модели процесса или рабочих органов машин для обработки деталей деформированием (тиснение, предварительное формование подошв, стелек, обтяжка и затяжка верха обуви и др.) должны соблюдаться условия подобия.

Характерным для физического моделирования является:

- относительно полное воспроизведение свойств моделируемого объекта;

- возможности использования аппаратуры для регистрации показаний измерения без использования преобразующих устройств, вносящих дополнительные погрешности и искажения;

- возможности изучения явлений, не поддающихся математическому описанию;

- дороговизна моделей сложных объектов;

- трудность варьирования некоторыми параметрами моделируемого объекта в необходимых границах.

Пример деформированных кожевенных или полимерных материалов может использоваться при предметно-математическом моделировании их реологических свойств с составлением уравнений их деформационного поведения. Так, упругая деформация, описываемая уравнением F =CS,где С - жесткость, $ - абсолютная деформация моделируется пружиной (см. рис. 1.4, а). Пластическая деформация моделируется гидравлическим катарактом с вязким трением (например, системой цилиндр-поршень) (рис. 1.4,6). Математически такая деформация интерпретируется следующим уравнением:

 

F = D (dS/dt), (1.4)

 

где D - жесткость катаракта (коэффициент численно равный нагрузке (Н), необходимой для скольжения поршня со скоростью I м/сек).

Для моделирования высокоэластической деформации соединяют параллельно пружину и катаракт (рис.1.4,в), получим так называемую модель Кельвина-Фойхта. При этом их деформации одинаковые, а суммарное сопротивление равняется внешней нагрузке

 

F = cS + D(dS/dt). (1.5)

 

Таким образом, в приведенной предметно- математической модели напряжение моделировалось нагрузкой, модуль мгновенной упругости - жесткостью пружины, вязкость пластического течения -жесткостью катаракта, вязкость и модуль высокоэластической деформации - жесткостью катаракта и пружины элемента Фойхта.

Таким образом, в приведенной предметно-математической модели напряжение моделировалось нагрузкой, модуль мгновенной упругости - жесткостью пружины, вязкость пластического течения - жесткостью катаракта, вязкость и модуль высокоэластической деформации - жесткостью катаракта и пружины элемента Фойхта.

Наряду с механическим, широко используется и электрическое моделирование, обладающее рядом достоинств: простота, компактность, дешевизна и т.п. При электрическом моделировании даже в самых сложных случаях можно ограничиться моделью, состоящей из набора простых деталей: конденсаторов, индуктивностей и резисторов. Их комбинации позволят массу моделировать индуктивностью; силу - электрическим напряжением; скорость - силой тока; податливость, мягкость, упругость - емкостью; смещение - электрическим зарядом и т.п.

Наиболее абстрактным и идеальным отображением исследуемого объекта является математическая модель. Такой тип исследования осуществляется на моделях, физическая природа которых отличается от физической природы оригинала, благодаря чему значительно упрощается сам процесс моделирования. Например, с помощью одних и тех же формул можно моделировать аэродинамические и гидродинамические явления, колебания струн и мембран, особенности поведения электронов в атомах и молекулах и т.п.

Математическая модель явления представляет собой гипотезу, выраженную системой символов.

Существуют, в основном, два метода разработки математических моделей: теоретический и экспериментально-статистический.

Теоретический метод основан на изучении физико-математических и физико-химических закономерностей объекта, составлении и решении систем уравнений в алгебраической, дифференциальной и конечно-разностной форме.

Экспериментально-статистический подход основан на статистической обработке результатов экспериментов, организованных специальным образом. Главное достоинство моделей, получаемых на основе теоретического исследования, заключается в их большой прогностической мощности. Зная достаточно полно описание поведения объектов, можно с большей степенью достоверности предсказывать их поведение в самых разнообразных условиях.

Слабое место такого подхода - трудность создания хорошей теории сложных явлений и процессов.

Получить модели для большого класса объектов легкой промышленности весьма сложно и есть сомнения, что можно достичь цели в обозримый срок.

Обычным недостатком теоретических математических моделей является и то, что при их разработке принимается ряд таких допущений, что эти модели при практическом применении не дают ожидаемых результатов.

Значительный интерес представляют более доступные и зачастую более эффективные экспериментально-статистические методы, исследования сложных объектов, имеющие своей целью, как отыскание математического описания, так и оптимизацию объектов и процессов по этим моделям.

Общим и главным недостатком всех математических моделей является их недостаточная наглядность, особенно на первых этапах исследования, что ведет иногда к явному или скрытому подсознательному сопротивлению исследователя применению математических методов при разработке модели. Поэтому, вероятно, наиболее целесообразным является применение последовательного метода моделирования путем создания макета, физической модели, предметно-математической модели и математической модели, как завершающего этапа исследования.

 

 

Библиография

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1. ГОСТ 7.80-2000. Библиографическая запись. Заголовок. Общие требования и правила составления: Межгос.стандарт. - Введ. 01.07.01. - М.: Изд-во стандартов, 2001. - 8 с.

 

2. ГОСТ 7.1-84. Библиографическое описание документа. Общие требования и правила составления: Межгос.стандарт. - Введ. 01.01.84. - М.: Изд-во стан-дартов, 2001. - 49 с.

 

3. ГОСТ 7.32-2001. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления: Межгос.стандарт. - Взамен ГОСТ 7.32-91; Введ. 01.07.02. - М.: Изд-во стандартов, 2001.- 16 с.

 

4. ГОСТ 7.82-2001. Библиографическая запись. Библиографическое описание электронных ресурсов. Общие требования и правила составления: Меж-гос.стандарт. - Введ. 01.07.02 // Библиотека и закон. - 2002. - №2. - С.313-339.

 

5. Стандарты по библиотечному делу и библиографии: Сборник. - М.: Изд-во стандартов, 1985. -С.29-99.

 

6. Составление библиографического описания: Краткие правила / Междувед каталогизац. комис. при

Гос. б-ке СССР им. В.И.Ленина. - М.: Изд-во «Книжная палата», 1987. - 224 с.

 

7. Калинина, Г.П. Заголовок библиографической записи: новое в правилах составления / Г.П.Калинина // Библиограф.- 2002. - №2, С. 4 1-45.

 

8. Кузнецов, И.Н. Подготовка и оформление рефератов, курсовых и дипломных работ/ И.Н. Кузнецов. – Мн.:ООО «Сэр-Вит», 2000. - 256 с.

 

9. Кузин, Ф.А. Магистерская диссертация. Методика написания, правила оформления и процедура защиты: Практич. пособие для студентов-магистрантов / Ф.А. Кузин. -М.: «Ось-89», 1998.-С.120-127.

 

10. Кузнецов, И.Н. Научные работы: Методика подготовки и оформления /Авт.-сост. И.Н. Кузнецов. - 2-е изд., перераб. и доп. - Мн.: Амалфея, 2000. С.293-323.

 

Фамилия автора приводится в начале заголовка и, как правило, отделяется от имени (имен), имени и отчества, инициалов запятой.

 

Описание отдельных видов составных частей

 

Статья из книги

 

Богатова, Г.А. Славянская историческая лексикография и проблемы региональной характеристики слова

/ Г.А.Богатова, В.Я.Дерягин, Г.Я.Романова // Славянское языкознание: Докл.сов.делегации / IX Междунар. Съезд славистов, Киев. Сент. 1983 г.-М., 1983.-С.18-34.

 

Логинов, Е.А. Социологическое познание проблем партийной работы // Об изучении философии в высшей партийной школе: Учеб-метод, пособие /А.М.Джигкаев, В.П.Киселев, Г.А.Кузьминов и др. - Горький, 1983. - Вып.З. С.155-166.

 

Глава из книги

 

Ремизов, К.С. Нормирование труда //Гурьянов С.Х., Поляков И.А., Ремизов К.С. Справочник экономиста по труду. - 5-е изд., доп. и перераб. - М., 1982 - Гл. 1. С.5-58.

 

Статья из газеты

 

Налог на прибыль: кардинальные изменения // Экон. и жизнь. 2002. март. С. 3.

 

Круподер, С. Что наша жизнь в советских рублях? // Сов.Сибирь. 2002. 2 янв.- С.6-7.

 

Статья из журнала

 

Кефер, Таня. Визуальный образ в моде // Индустрия моды. 2002. - №1. - С. 14-15.

 

Новости гальваники // Экология для предприятия. - 2002. - №1. -С.15-16.

 

Карнаушкин, Ю. Коррозия, старение, биоповреждения и защита от них /Ю.Карнаушкин, П.Борисов, В.Карпов // Стандарты и качество. - 2001 - №12. С.33-35.

 

- если составная часть помещена в томе (выпуске, номере) многотомного или сериального издания, имеющем частное заглавие, то частное заглавие при необходимости не указывают, приводят только обозначение и порядковый номер тома (выпуска) например:

 

Менделеев, А.Г. Роль печати в воспитании политической активности трудящихся //Теоретические проблемы развитого социализма. - М, 1979. -Ч.4.-С.82-87.

 

- при аналитическом описании группы статей или иных материалов, под обобщающим заглавием, описание составляют под этим заглавием, как основным. После основного заглавия приводят сведения, относящиеся к заглавию и характеризующие данную группу материалов («Статьи», «Доклады», «Отклики» и т.п.). При отсутствии этих сведений их формулируют и включают в аналитическое описание в квадратных скобках. Сведения об авторах и (или) отдельных материалов приводят в примечании, например:

 

Духовный мир человека: [Статьи) //Наука и религия. - 1982. - №7. –С.13-20. - Содерж.: Колесникова В. Наша Хамис. - С.13-14; Елагина Е. Преданность делу. - С.15-20.

 

Если эти материалы опубликованы в нескольких номерах сериального издания, сведения о каждом номере отделяют от предыдущих точкой с запятой (;). Условный разделительный знак «две косые черты» (//) не по-вторяют, при этом заглавие издания опускают или заменяют словами «Там же» или их эквивалентами на других языках.

Обобщающее заглавие может быть приведено в сведениях о серии, например:

 

Колесникова, В. Наша Хамис // Наука и религия. - 1982. - № 7. –С.13-14. -(Духовный мир человека).

 

 

Примеры библиографического описания по оформлению

библиографических списков к рефератам, курсовым, дипломным

и научно-исследовательским работам

 

Заголовок, содержащий имя лица

 

Описание издания одного автора

 

Труханова, А.Т. Основы технологии швейного производства: Учеб. для проф. учеб.заведений / А.Т.Труханова. - 3-е изд.,перераб. и доп. - М: Высш. шк.. 2000.-336 с.

 

Описание издания двух авторов

 

Бескоровайная, Г.П. Проектирование детской одежды: Учеб.пособие для вузов Г.П. Бескоровайная, СВ. Куренова. - М: Мастерство, 2000. - 96 с.

 

Описание издания трех авторов

 

Щербаков, В.И. Охрана труда во вспомогательных цехах текстильных предприятий: Учеб. пособие для вузов / В.И.Щербаков, С Е.Суконников. В.Н.Дегтярев. - М.: МГТУ им.А.Н.Косыгина, 2000. - 280 с.

 

Описание издания под заглавием

 

Финансовый менеджмент: Практикум: Учеб.пособие для вузов / Л.А.Бурмистрова, Т.Н.Алехина, С.И.Кон и др. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. -269 с.

 

Финансы и кредит субъектов Российской Федерации: Учебник / Под ред. Л.И. Сергеева. - Калининград: Перспективы, 1999. - 1036 с.

 

Использование математических методов и ЭВМ в системах управления и проектирования: Сб.науч.тр. / АН Украины. Науч.совет по проб. «Кибернетика». -Киев, 1991.-300 с: ил.

 

Описание официальных материалов

 

Бюджетный кодекс Российской Федерации: С изм. и доп. на 15 нояб.1999 г. -М.: Проспект, 1999. - 160 с.

 

Защита прав потребителей: Со. законодат. и нормат. аккш Рос Федерации. М.: Новая Волна, 1999,- 128 с.

 

Российская Федерация. Законы. Федеральный закон о внесении изменений и дополнений в Семейный кодекс Российской Федерации // Рос газ. - 1997 19 нояб.- с.5.

 

Описание электронных ресурсов

 

Английский для бизнесменов [Электронный ресурс]; Английский технический; Английский для чтения газет и журналов: [к сб. в целом]: курс изучения иностр. яз. Intel. - Электрон, дан. и прог. - М.: сор. Квант, 1994-1997. - 1 электрон, опт. диск (CD-ROM): зв., цв. - (25 кадр). - Систем, требования: IBM PC AT 386; 4 Мб ОЗУ; MS Windows 3.1 и выше; 2-скоростной CD-ROM; VGA-~видеокарта (или выше); зв.карта; мышь. - Загл. с этикетки диска.

 

Сидыганов, Владимир Установим. Модель Москвы [Электронный ресурс]: электрон, карта Москвы и Подмосковья / Сидыганов В.У., Толмачев С.Ю., Цыганков Ю.Э; - Версия 2.0. - Электрон, дан. и прогр. - М.: FORMOZA, 1998. - 1 электрон, опт. диск (CD-ROM); 12 см. - Систем, требования: ПК 486; Windows 95 (OSR). - Загл. с экрана. -№ гос. регистрации 0329600098.

 

Атлас-98 [Электронный ресурс]: 3D: самый подроб. полностью трехмер. атлас мира. - Электрон, дан. и прогр. - [Б.м.], 1998. - 1 электрон, опт. диск (CD-ROM): зв., цв.; 12 см. - (abc) (Весь мир в 3D). - Систем, требования: PC 486 DX-33; 8 Мб RAM; 15 Мб HDD; Windows 3/1 или Windows 95; 2-скоростной дисковод; 256 цв. SVGA дисплей; зв., карта; мышь. - Загл. с контейнера.

 

Электронный каталог ГПНТБ России [Электронный ресурс]: база данных содержит сведения о всех видах лит., поступающей в фонд ГПНТБ России..-Электрон, дан. (5 файлов, 178 тыс. записей). - М., [199-]. - Режим доступа: htth: //www.qpntb.ru /win/search/help/elcat.html. - Загл. с экрана.

 

Патенты

 

Пат. 1007559 СССР, МКИ3 F 02 V 35/10. Впускной трубопровод для двигателя внутреннего сгорания / М.Урбинати, А.Маннини (Италия); Чентро Ричерке Фиат С.П.А. (Италия). - № 2782807/25 - 06; Заявлено 25.06.79; Опубл.23.03.83, Бюл. №11, Приоритет 26.06.78, № 68493 Ф/787 (Италия). - 5 с: ил.

 

Промышленный каталог

 

Центробежные герметичные электронасосы типа ЦГ 6-го конструктивного исполнения: ОКП 36 3113: Рек. к сер. пр-ву / Центр. Ин-т НТИ и техн.-экон. ис-след. по хим. и нефт.машиностроению (ЦИНТИхимнефтемаш.) - Разраб. ПО «Молдавгидромаш». - М., 1981. - 3 с.

 

Инструкции

 

Типовая инструкция по эксплуатации топливоотдачи тепловых электростанций: ТИ 34-70-044-85: Утв. Гл. техн. упр. По эксплуатации энергосистем 01.10.85: Срок действия установлен с 01.01.86 до 01.01.95 / М-во энергетики и электрификации СССР.- М„ 1986. - 43 с.

 

Прейскуранты

 

Оптовые цены на синтетические смолы и пластические массы: Прейскурант № 05-02: Утв. Госкомцен СССР 20.05.80: Ввод в действие с 01.01.82. - М.: Прейскурантиздат, 1983.-283 с.: '

 

Описание диссертации •

Луус, Р.А. Исследование оборудования с пневмовакуумным приводом для захвата, перемещения и фиксации при обработке при обработке пористых и легкоповреждаемых строительных изделий: (На прим.силикатобетон.изделий); Дис... канд.техн.наук: 05.05.04. - Защищена 09.11.82; Утв. 11.05.83; 04820016743. - М., 1982. - 212 с.:ил. - Библиогр.: с.165-174.

 

Описание автореферата

 

Железняков, А.С. Основы проектирования и совершенствования процессов подготовки материалов к раскрою: Автореф. дис...на соиск.учен.степени д-ра техн.наук: 05.19.04. - М., 2000. - 51 с. / НТИ МГУДТ. - Библиогр.: с.45-51 (91 назв.)

 

Подкорытова, II И. Эволюция методологии и технологии централизованного комплектования фондов крупной библиотечной системы: Автореф дис…канд.пед.наук: 07.19.04. - Новосибирск, 2000. - 24 с. / ГПНТБ СО РАН/

 

Описание материалов конференций, совещаний, семинаров

 

Основные проблемы и направления преобразования теплового хозяйства Сибири: Материалы Всерос.науч.-практ.конф., Новосибирск, 10-11 дек. 2000 г - Новосибирск: Наука,2001. - 200 с.

 

Институт российской истории (Москва). Доклады института Российской истории РАН, 1995-1996 гг. / Рос.акад.наук. - М.: ИРИ, 1997. - 250 с.

 

«Компьютеризация в музеях», всероссийская конф. (1996; Москва) Сборник докладов всероссийской конференции «Компьютеризация в музеях» (9-12 апр.1996 г.). - М: Б.и.,1997. - 184 с: ил.

 

Описание сериальных изданий

 

Вирусы и вирусные заболевания: Респ.межвед.сб. /' М-во здравоохранения УССР. - Вып. I. - Киев: Выша шк., 1999-204 с.

 

Описание многотомного издания

 

Савельев, И.В. Курс общей физики. В 3 т. Т. I. Механика. Молекулярная фишка Учеб. пособие для студентов втузов. - 2-е изд., иерераб. М.: Наука. 2001. 432 с: ил.

 

или

 

Савельев, И.В. Курс общей физики: Учеб. пособие для студентов втузов. - 2-е

изд., перераб. - М.: Наука, 1982.

Т. 1: Механика. Молекулярная физика.-432 с: ил.

Т.2: Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. - 496 с: ил.

 

Описание нормативно-технических и технических документов

Стандарты

 

ГОСТ 7.80-2000 (ИСО 214-84). Библиографическая запись. Заголовок. Общие требования и правила составления: Межгос.стандарт. - Ввел. 01.07.01 - М.: Изд-во стандартов, 2001. - 8 с.

 

Кабели радиочастотные: [Сборник]: ГОСТ 11326.0-78, ГОСТ 11.526.1-79, ГОСТ 11326.92-79. - М.: Изд-во стандартов, 1982. - 447 с: ил.

 

ЛБ1