Системный анализ в строительном материаловедении (72,90 руб.)

Стр.1

Стр.2

Стр.3

Стр.4

Стр.5

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГБОУ ВПО «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Библиотека научных разработок и проектов МГСУ СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ В СТРОИТЕЛЬНОМ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИИ москва 2012

Стр.1

УДК 519.7:691 ББК 38 С40 СЕРИЯ ОСНОВАНА В 2008 ГОДУ Рецензенты: кафедра строительных конструкций Национального исследовательского Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева (заведующий кафедрой — академик РААСН, доктор технических наук, профессор В.П. Селяев); доктор физико-математических наук, профессор О.А. Голованов (Военный учебно-научный центр СВ «Общевойсковая академия Вооруженных сил Российской Федерации», филиал, г. Пенза) Монография рекомендована к публикации научно-техническим советом МГСУ Авторы: Ю.М. Баженов, И.А. Гарькина, А.М. Данилов, Е.В. Королев С40 Системный анализ в строительном материаловедении : монография / Ю.М. Баженов [и др.] ; М-во образования и науки Росс. Федерации, ФГБОУ ВПО «Моск. гос. строит. ун-т». Москва : МГСУ, 2012. — 432 с. (Библиотека научных разработок и проектов МГСУ). ISBN 978-5-7264-0683-1 С позиций системного анализа рассмотрены методы и алгоритмы структурно-параметрического систеза, идентификации и управления в сложных системах. Предложены методы оптимизации, основанные на скаляризации глобального критерия и построении множеств Парето. Применительно к синтезу строительных композиционных материалов функционального назначения сформулированы принципы проектирования сложных систем. Для магистрантов, аспирантов и научных сотрудников в области строительства. УДК 519.7:691 ББК 38 ISBN 978-5-7264-0683-1 © ФГБОУ ВПО «МГСУ», 2012

Стр.2

Оглавление Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1. Системные методологии в научных исследованиях . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2. Композиционные мате риа лы как системы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.1. Системные атрибуты композиционных материалов . . . . . . . . . . . . . . 34 2.2. Качественный анализ материалов как систем: когнитивное моделирование. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 2.3. Разработка иерархических структур . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 3. Алгоритм синтеза сложных систем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57 3.1. Методика ПАТТЕРН . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57 3.2. Структурная схема синтеза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 4. Некоторые методы оптимизации. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 4.1. Задачи однокритериальной оптимизации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 4.2. Линейное программирование. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 4.2.1. Методы решения задач линейного программирования. . . . . . 74 4.2.2. Двойственная задача линейного программирования. . . . . . . . 85 4.2.3. Получение начального допустимого базисного решения . . . . 89 4.3. Нелинейное программирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 4.4. Градиентные методы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 4.4.1. Метод Франка—Вулфа. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 4.4.2. Метод штрафных функций. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 4.5. Метод линейной аппроксимации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 4.6. Квадратичное программирование. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 4.7. Планирование эксперимента . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 5. Оценка качества сложных систем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 5.1. Методы экспертных оценок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 5.2. Ранговая корреляция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 5.2.1. Задачи ранговой корреляции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 5.2.2. Анализ парных ранговых статистических связей . . . . . . . . . . 151 5.2.3. Множественная корреляция. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 5.2.4. Неполные последовательности рангов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 5.2.5. Парные сравнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 5.2.6. Определение весовых коэффициентов методом экспертных оценок. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 5.2.7. Комплексные показатели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 5.3. Элементы квалиметрии. Количественная оценка качества . . . . . . . 176

Стр.3

4 СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ В СТРОИТЕЛЬНОМ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИИ 6. Оценка качества композиционных материалов: кинетические процессы, идентификация. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 6.1. Основные виды кинетических процессов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 6.2. Параметрическая идентификация кинетических процессов в гомогенных и дисперсных системах . . . . . . . . . . . . . . . 185 6.3. Кинетические процессы как временные ряды . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 6.4. Регрессионные методы идентификации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 6.4.1. Статическая задача для системы с одним выходом . . . . . . . . 230 6.4.2. Статическая задача для системы с несколькими входами и несколькими выходами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 6.4.3. Регрессионная идентификация динамических процессов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 7. Методологические принципы проектирования композиционных материалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 7.1. Методология проектирования сложных систем . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 7.2. Эволюция представлений о строительных материалах. . . . . . . . . . . 242 7.3. Полиструктурная теория . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 7.3.1. Основные закономерности формирования микроструктуры композитов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 7.3.2. Основные закономерности формирования макроструктуры композитов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 7.4. Синтез радиационно-защитных строительных композитов. . . . . . . 253 7.4.1. Определение химического состава . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 7.4.2. Выбор типа структуры. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 7.4.3. Декомпозиция критериев качества . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261 7.4.4. Определение управляющих рецептурных и технологических факторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267 7.4.5. Определение исходных областей компонентов структурных уровней. Вяжущее вещество. . . . . . . . . . . . . . . . 276 7.5. Некоторые особенности проектирования серных композиционных материалов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292 7.5.1. Серные композиты с заданной подвижностью смеси . . . . . . 292 7.5.2. Бетоны с заданной средней плотностью. . . . . . . . . . . . . . . . . . 293 7.5.3. Дисперсно-армированные серные материалы . . . . . . . . . . . . . 307 7.5.4. Модели серных композиционных материалов по частным критериям . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310 8. Многокритериальный синтез материалов специального назначения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342 8.1. Однокритериальная оптимизация. Функционалы качества. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342 8.2. Оптимизация структуры и свойств эпоксидных композитов повышенной плотности . . . . . . . . . . . . . . 353 8.3. Определение весовых констант в функционале качества . . . . . . . . 364 8.4. Управление качеством. Многокритериальная оптимизация . . . . . . 368 8.4.1. Постановка задачи многокритериальной оптимизации . . . . 368

Стр.4

ОГЛАВЛЕНИЕ 5 8.4.2. Синтез материалов на основе решения лексикографической задачи оптимизации . . . . . . . . . . . . . . . 371 8.4.3. Метод последовательных уступок. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373 8.4.4. Некоторые способы преодоления неопределенностей целей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377 8.4.5. Определение множеств Парето . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387 8.4.6. Минимизация размерности критериального пространства. Метод главных компонентов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393 8.4.7. Принцип Парето в управлении качеством . . . . . . . . . . . . . . . . 398 Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402 Библиографический список . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403 Приложение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413 Термины и определения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413

Стр.5