ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭВМ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ ПОЛИСТИРОЛБЕТОНА

 

Фокин Д.Е. (БГИТА, г. Брянск, РФ)

 

Использование возможностей ПК для создания модели полистиролбетона применяемой в научных исследования.

 

Using PC`s opportunity for making model of polystyrene concrete, which applied in scientific research.

 

Во многих проводимых исследованиях человек сталкиваться с проблемами для решения, которых приходиться затрачивать немалое количество времени и труда, что нередко либо затруднительно, либо невыполнимо. Многие расчеты в проводимых работах настолько огромны, что подчас их решение кажется титаническим трудом. Необходимо также учитывать возможность возникновения в таких ситуациях ошибок и недочетов, как на стадии постановки задачи, так и во время её выполнения, эти проблемы сводят работу исследователя к нулю, а затем к необходимости повторного её проведения. Стоит упомянуть еще и о проблемах в выявлении этих ошибок, ведь многие из них не тривиальны, а следовательно, банальная проверка на бумаге с её «правильным» в теории результатом на практике оказывается совсем не тем, что ожидалось.

Решением здесь является применение компьютерного моделирования. Многие расчеты, которые для человека кажутся нескончаемым набором вычислений, для ПК несколько минут работы. Проблемы, возникающие в ходе ручного вычисления из-за монотонности и повторяемости одних и тех же действий – отбрасываются, ведь машина выполняет строго запушенную на ней программу, не ошибаясь из-за невнимательности. Модификация с доработкой программной модели значительно проще, если для того чтобы произвести перерасчет исправленной модели вручную могут уйти часы, то на компьютере эта модель может быть выполнена за несколько минут.

Исходя из положительных аспектов в использовании программного моделирования, именно этот метод был выбран для решения задачи связанной с определением характеристик полистиролбетона необходимых в ходе исследовательской деятельности.

В процессе работы связанной с проектированием состава полистиролбетона и его дальнейшего производства был выявлен ряд вопросов, от решения которых напрямую зависело выполнение поставленной задачи.

Полистиролбетон представляет собой искусственный каменный материал, полученный путем затвердевания рационально подобранного состава, в который входят вяжущее, мелкий и крупный заполнитель, добавки и вода. Полистиролбетон обладает следующими характеристиками:

Положительные характеристики:

- низкий вес (теплоизоляционный, теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон);

- низкий коэффициент теплопроводности;

- низкий коэффициент водопоглощения;

- морозостойкость.

Отрицательные характеристики:

- низкая адгезия цементно-песчаного раствора к поверхности гранулы, что снижает прочность;

- повышение прочности без решения проблемы адгезии вызывает значительное повышение количества используемого цемента;

- низкая прочность и высокая эластичность гранул заполнителя вызывает затруднения в проектировании состава полистиролбетона.

Описанные негативные свойства взаимосвязаны друг с другом и во многом от уменьшения их влияния зависит рост показателя цена/качество для полистиролбетонных изделий.

Для того чтобы снизить влияние отрицательных моментов в проектировании, производстве и использовании полистиролбетона необходимо определить их влияние. Именно для помощи в решении этой задачи и была разработана программная модель полистиролбетона.

Принцип работы программы состоит в создании структуры расположения гранул пенополистирольного заполнителя подобно той, которая присутствует в полистиролбетоне. Для этого программа получает данные о фракционном составе заполнителя, расстоянии между гранулами, которое занимает цементно-песчаный раствор и размере формы. Процесс работы программы основан на использование векторной алгебры. Результатом работы программы является текстовый файл, который содержит в себе радиус и координаты каждой гранулы, внесенной в заданное пространство, а так же визуальная модель, отображающая полученный образец, построенный на основе этого файла (рис. 1).

а	б

а – отображение результатов без ограничивающих границ;  б – отображение результатов с ограничивающими границами

Рисунок 1 – Результаты графического отображения полученных результатов

 

В дальнейшем результаты, полученные путем моделирования могут обрабатываться другими программами, такими как для расчета состава полистиролбетона, оптимизации гранулометрического состава пенополистирольного заполнителя.

Использование вычислительных мощностей персонального компьютера, существенно сокращает время исследования, моделирование процессов программным путем позволяет проверить разнообразные  комбинации  исследуемых параметров, что помогает в исследованиях. Так же такой способ моделирования, позволяет проверить выдвигаемые гипотезы, и достоверность имеющихся данных.