раздел 2), ставятся задачи,
для решения которых (см. разделы 3-6) и привлекаются эти новые средства.
Задачи исследования и проектирования современных строительных композиционных
материалов многомерны - и по набору параметров рецептуры и технологии x,
которые должны обеспечить выполнение требований к свойствам Y, и по набору
свойств, и по числу связей между ними. При этом предполагается [48, 53], что не
только структура и свойства материала должны быть оптимальными (это, как
подтверждается в статье [100] и принято в [101-102], заложено в само понятие
композита), но и процессы его изготовления и разработки.
Здесь и далее оптимальность материала рассматривается как:
достигаемое за счет параметров состава и технологии соответствие лучшему уровню
конкретного критерия качества, выдвигаемого научной идеей или практическим
заказом (при выполнении требований к другим критериям);
это соответствие лучшему уровню оценивается с целесообразной точностью,
опираясь на известные закономерности, по данным оптимального эксперимента с
помощью моделей, позволяющих наиболее полно извлечь из этих данных информацию о
материале.
В большинстве случаев необходимые для решения этих задач математические
описания сложных процессов структурообразования и деструкции, которые бы
связывали Y и x в формах, соответствующих фундаментальным закономерностям,
получить не удается. Константы (C) в аналитических моделях, в частности в
уравнениях реологии [103, с. 29], соответствуют фиксированному материалу.
Поэтому для управления свойствами Y за счет изменений С снова нужны ЭС-модели,
связывающие C с факторами x [37, с. 5-7].
ЭС-модели неизбежно приходится использовать для описания поведения материала в
условиях конкретного производства или сооружения, когда
рецептурно-технологическими (далее используется сокращение РТ) факторами можно
управлять, но в локальных диапазонах значений. Построение обобщенных выводов и
прогнозов общего характера по этим моделям затрудняет и специфика их формы (как
правило, полином), не способствующая объяснению механизмов поведения материала.
При этом теряется свернутое в них «богатство реальности» - знание о материалах,
которое потенциально ЭС-модели могут содержать и которое нужно из них извлечь,
для прогресса строительного материаловедения и производства.
Снижению потерь, более полному извлечению информации должно способствовать
структурирование системы РТ-факторов – выделение их подсистем в соответствии с
природой, характером, степенью и т.д. их влияния на свойства, и использование
структурированных ЭС-моделей (см. п. 2.4). На целесообразность
структурированного подхода в ЭСМ указывали, с одной стороны, особенности
технологической постановки ряда задач (в частности, выделение групп факторов,
связанных с базовыми компонентами, с содержанием добавок и режимами технологии
[104]), с другой - особенности математической постановки задач и опыт
планирования и анализа эксперимента со смесевыми и взаимонезависимыми факторами
[48, 53, 94, 105]. Важно, что при необходимости исследовать многокомпонентные
системы, принцип структурирования как прием «борьбы с размерностью» открывает
возможности для анализа и визуализации результатов (это, в частности,
осуществляется при анализе однофакторных кривых в зоне экстремумов [53, 85 и
др.]).
Компьютерное материаловедение, мультидисциплинарная наука о материалах [40, с.
3-4], способно соединить подобные описания поведения материала в конкретных
рецептурно-технологических условиях с фундаментальными знаниями. Синтетическое
по своей сути, оно может инкорпорировать модели любой генерации, в т.ч.,
ЭС-модели [43, 50, 99], реализовать вычислительные эксперименты на моделях
(связующее звено между дедуктивным и эмпирическим методом [106, с. 267]),
накапливать базы знаний о материалах для экспертных систем. Однако, для
превращения в знания количественных оценок, получаемых по ЭС-моделям (даже если
это решения многих типовых задач), для содержательной постановки вычислительных
экспериментов и получения материаловедческих результатов следует увеличивать
совместимость моделей материаловедения и инженерной практики [107], необходимо,
чтобы вычислительный эксперимент (на любых моделях) получил некоторую общую
физическую основу.
Наиболее общее модельное представление, независимо от характера его описания –
поле физической величины U в трехмерном физическом пространстве, U (x1, x2, x3)
[108].
Еще более общее математическое понятие поля некоторой величины Y [109, с. 7;
110, с. 359] определяет его как функцию точки в области некоторого многомерного
пространства, т.е., как совокупность значений Y для всех возможных значений x
(см. п. 2.1). Из этого определения следуют два расширения физического
представления – для задач строительного материаловедения.
1. Как поле, помимо физических величин (температуры, напряжения …), можно
рассматривать распределение параметра структуры материала, технического,
эксплуатационного и любого другого инженерного критерия в пространстве изделия
(в частности, модуля упругости, плотности …). Во многих исследованиях
распределение свойства сводится к его неоднородности в пространстве
конструкции. Неоднородность рассматривается либо как статистическая (в
частности, Ю.Г. Хаютиным [111]), либо как функция координат (в частности, Г.Б.
Колчиным [112]). В несравнимо меньшем числе работ распределением свойства в
пространстве конструкции пробовали управлять, используя РТ-факторы. Так, в
частности, регулировались описанные ЭС-моделями плоское поле пористости
ячеистого бетона [53, с. 76; 113], объемные и плоские поля плотности и
прочности набр
- Київ+380960830922