Библиографическое описание:

Гарькина И. А., Данилов А. М., Петренко В. О. Проектирование и оптимизация свойств материалов как систем // Молодой ученый. — 2013. — №10. — С. 120-123.

Предлагается новая методология разработки материаловсиспользованием основных разделов системологии (рис.1), имеющих характер самостоятельной научной дисциплины. Так, при системном подходе предполагаетсяцелостное видение сложного объекта;наличие доминирующей роли целого над частным, сложного над простым;невозможность познания главных свойств системы на уровне изучения только характеристик ее элементов (свойства системы не сводятся к сумме свойств ее элементов);количество свойств системы больше, чем сумма свойств элементов. Отношения между элементами порождают новое особое качество целостности — системное, интегративное (при отсутствии интегративного качества сложный объект не является системой).При синергетическом подходе порядок и хаос считаются взаимосвязанными и порождающими друг друга (хаос — не только полная дезорганизация и разрушение структуры, но и потенциальный источник нового развития более сложной и высокоорганизованной системы).Винформационном подходе информация рассматривается как мера порядка, противостоящего хаосу; мера сложности системы; характеристика внутреннего разнообразия системы; мера вероятностного выбора одной из возможных траекторий развития.Воснове гомеостатического подхода лежат системный подход к гармонии и дисгармонии сложных систем; определение механизмов управления системами для поддержания путем управления интегративными параметрами системы в допустимых пределах жизненно важных для систем параметров. Устойчивая гомеостатическая система (гомеостазис — сохранение системы) состоит из балансирующих объединенных между собой противоположностей (двойственность мира).Нарушение двойственности приводит к потере устойчивости системы.Сохранение основных определяющих систему параметров поддерживает существование системы и определяет ее гомеостаз.Наличие изоморфизма структур систем дает возможность переноса и распространения результатов исследований с одной гомеостатической системы в другую. Интегративное качество системы сохраняется пока значение системообразующего параметра не выходит за пределы заданной области, а при выходе за пределы области частичного гомеостаза ведет к переходу системы в новое качественное состояние без разрушения системы (системный, общий гомеостаз обеспечивает сохранение интегративного качества, а частный — конкретной компоненты).


Рис.1. Системология как новая методология научных исследований


При приближении интегративных параметров системы к предельно допустимым наступает системный кризис (система вступает в зону бифуркации).

Ограничимся проектированием композиционных материалов, как систем [1], обладающих соответствующими системными атрибутами (рис.2).

 Рис. 2. Композиционный материал как система

При системном подходе к синтезу строительных материалов очевидны внутренние противоречивость и парадоксальность (рис.3). Однако даже интегративное свойство системы (как часть структуры) на качественном уровне может изучаться по существу вне системы. Так, смачиваемость поверхности заполнителя вяжущим может быть определена в отдельном эксперименте. При этом полученные результаты могут служить лишь качественным описанием процесса структурообразования, не позволяющим осуществить целостное описание системы (используемый элемент декомпозиции не допускает последующего агрегирования системы).

Целостное разбиение материала возможно лишь при наличии целостно-нецелостного свойства материала как системы (свойство принадлежит как системе в целом, так и его составным элементам). Изучая только свойства компонентов как подсистем (при декомпозиции) нельзя судить о свойствах системы в целом.

Рис. 3.Противоречивость системного мышления при синтезе материалов

При определении композиционного материала как системы предполагается наличие первого — целостного, интегративного свойства системы. Отличительной особенностью композиционных материалов от механической смеси компонентов (свойства которой определяются как сумма свойств компонентов) является наличие границы раздела фаз, определяющей интенсивность процессов структурообразования и свойства материала. На границе раздела фаз формируется контактный слой, обеспечивающий сцепление компонентов (адгезионную прочность — новое интегративное свойство, которым не обладают входящие в систему элементы) и свойства материала. Объединение компонентов приводит к образованию на границе раздела фаз слоев с измененными свойствами, оказывающими влияние на процессы формирования свойств системы, отличных от характеристик компонентов (например, процессы твердения цемента в большом объеме отличаются от процессов в тонких слоях на границе раздела фаз).

Как видим, оценку и анализ композиционных материалов можно производить лишь на основе рассмотрения материала как целостной и единой системы; с другой стороны — изучение материала невозможно без анализа ее частей. Налицо парадокс целостности. Поэтому исследования структуры и свойств материала должны осуществляться и на основе изготовления опытных образцов с изучением межэлементных связей при сохранении целостности системы (так изучаются кинетические процессы формирования физико-механических характеристик материала).

Описание композиционного материала как системы возможно только при наличии его описания как элемента надсистемы (более широкой системы) и обратно, описание строительного материала как элемента надсистемы возможно только при наличии описания строительного материала (парадокс иерархичности). В частности, для строительных материалов, пригодных для использования в заданных условиях эксплуатации, надсистемой является система «Строительные материалы». Качество материалов оценивается с учетом их места как элемента в иерархической структуре целостной надсистемы (критерий качества подсистемы является частью общего критерия качества системы, определяемого ее интегративными свойствами).

При таком подходе к проектированию выделение приоритетов и оптимизация основных параметров композиционных материалов достаточно просто осуществляется на основе междисциплинарных исследований и интеграции различных знаний для изучения отдельных аспектов [2,3].

Литература:

1.      Баженов Ю. М.,Данилов А. М., Королев Е. В., Гарькина И. А. Системный подход к разработке и управлению качеством материалов специального назначения / Региональная архитектура и строительство. — № 1. -2006.- С.45–54.

2.      Баженов Ю. М., Гарькина И. А., Данилов А. М., Королев Е,В. Системный анализ в строительном материаловедении: монография -М.: МГСУ: Библиотека научных разработок и проектов. -2012. –432 с.

3.      Скачков Ю. П., Данилов А. М., Гарькина И. А. Модификация метода ПАТТЕРН к решению архитектурно-строительных задач / Региональная архитектура и строительство. № 1(10), — 2011. –C.4–9.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle