Электронный научно-практический журнал «Современные научные исследования и инновации» » life

Прогнозирование безотказной работы защитно-декоративных покрытий строительных изделий и конструкций

Логанина Валентина Ивановна — Fri, 28 Mar 2014 06:58:48 +0000

Разработка математических моделей, характеризующих процессы старения покрытий позволяет на основе сравнительного анализа осуществлять научно-обоснованный выбор красочного состава и технологии создания покрытий в соответствии с условиями эксплуатации и требованиями потребителей.
Существующие в настоящее время подходы созданию моделей основаны на изменении блеска покрытий в зависимости от воздействия климатических факторов, применение методов экспертной квалиметрии [1,2]. Результаты исследований, приведенные в [3,4,5] и другой научно-технической литературе, достаточно точно характеризуют изменение различных свойств лакокрасочных покрытий в процессе эксплуатации и характерны, по мнению авторов, конкретно для каждого покрытия. В связи с этим, актуальной видится задача определение закона распределения вероятностей отказа покрытий, применение которого позволит на основе накопленных статистических данных объективно судить о возможности выполнения требований потребителей.
Очевидно, что как и любой другой, закон распределения случайной величины должен определяться параметрами, имеющими некий физический смысл. В рассматриваемой задаче такими параметрами должны являться:
- среднее время наработки до отказа;
- интервал времени старения;
- форма кривой, описывающей вероятность отказа в интервале времени старения.
Известные и широко применяемые в теории надёжности законы распределения времени наработки до отказа (нормальный, показательный, Вейбулла) в явном виде не обеспечивают данных требований.
Нормальный закон распределения  определяет положение  и рассеяние (у) значения показателя, но не определяет поведение изменчивости показателя в интервале рассеяния.
Показательное распределение (л – интенсивность отказов, характеризующая скорость старения), учитывая изменчивость л в процессе эксплуатации и погрешность аппроксимации, не всегда позволяет признать модель адекватной.
Распределение Вейбулла (t₀, в, б – параметры сдвига, масштаба, формы) более точно описывает поведение вероятности отказов покрытий, однако его применение представляет определенные трудности при проведении сравнительного анализа, т.к. параметры б и в не поддаются физической интерпретации (они характеризуют кривую распределения, но не среднее время работы, интервал старения или другие свойства покрытия).
Тем не менее, примем распределение Вейбулла за основу закона, предположив, что параметр в будет характеризовать положение исследуемой характеристики (среднее времени наступления отказа), а б – скорость старения (t₀=0). В этом случае представим распределение Вейбулла в виде: (1)где: - среднее время наступления отказа, вычисленное по экспериментальным данным;
s – коэффициент, характеризующий изменение скорости старения в интервале времени, в котором наблюдаются отказы.
Исходя из выдвинутых предположений, коэффициент s определим, приравняв первую производную функции (1) в точке  к величине , где  - интервал времени между первым и последним отказами рассматриваемых видов покрытия.
Получим:, (2)откуда
, (3)
следовательно, закон распределения (1) примет вид:
(4)
Рассмотрим поведение функции (4) при фиксированных значениях и.
На рис. 1 приведены графики зависимости вероятности наступления отказа от времени работы (время работы будем характеризовать как количество циклов “увлажнение – высушивание” при форсированных испытаниях покрытия) при фиксированном значении  () и различных  (= 100, 300, 500, 700, 900). Анализ кривых на рис. 1 позволяет сделать вывод, что значение однозначно определяет положение кривой и его изменение не влияет на форму зависимости.

Рисунок 1 – Вероятность отказа покрытия при
1 - =100 циклов
2 - =300 циклов
3 - =500 циклов
4 - =700 циклов
5 - =900 циклов

На рис. 2 приведены графики зависимости вероятности наступления отказа от времени работы при фиксированном значении () и различных (= 100, 300, 500, 700, 900). Анализ кривых позволяет сделать вывод, что значение однозначно определяет продолжительность старения покрытия (интервал времени от вероятности наступления отказа P(t)≈0 до P(t)≈1).

Рисунок 2 – Вероятность отказа покрытия при =200 циклов
1 - = 100 циклов
2 - = 300 циклов
3 - = 500 циклов
4 - =700 циклов
5 - =900 циклов

Приведенные на рис. 1, 2 данные позволяют сделать вывод о том, что форма кривой распределения в интервале времени старения покрытия будет определяться величиной отношения .
Обобщая приведённые выводы, можно сделать заключение о том, что функция (4), в целом, отвечает всем вышеустановленным требованиям к закону распределения и каждый из её параметров имеет конкретную физическую интерпретацию.
Экспериментальные исследования, проведённые на трёх видах покрытий (поливинилацетатцементном (ПВАЦ), ПВАЦ с добавкой ГКЖ-94 и полимеризвестковом) показали, что применение закона распределения (4) позволяет с достаточно высокой точностью (вероятность согласованности экспериментального распределения с теоретическим по критерию ч² с числом степеней свободы k=3 более 0,7) описать вероятность времени возникновения отказа покрытий.
Экспериментальные и теоретические распределения приведены на рис. 3-5.

Рисунок 3 – Вероятность отказа ПВАЦ покрытия

1 – экспериментальное распределение
2 – теоретическое распределение

Рисунок 4 – Вероятность отказа покрытия ПВАЦ с добавкой ГКЖ-94

1 – экспериментальное распределение2 – теоретическое распределение

Рисунок 5 – Вероятность отказа полимеризвесткового покрытия

1 – экспериментальное распределение2 – теоретическое распределение
Таким образом, полученные результаты позволяют рекомендовать применение функции распределения вероятности времени наработки до отказа (4) в качестве модели срока службы лакокрасочных покрытий.

«Недарвиновские» концепции происхождения жизни на Земле

Чихутова Анастасия Дмитриевна — Tue, 06 Jun 2017 11:09:14 +0000

Всем известно, что возраст нашей планеты составляет около 4,5 миллиардов лет. Конечно же, ее возраст связан с каким-то определенным этапом жизни. Жизнь на Земле разнообразна, также и происхождение ее различно. Многие считают, что жизнь на нашей планете зародилась именно в тот момент, когда окружающая среда достаточно стабилизировалась для живого организма. [1]

Древнейшие доказательства жизни на Земле были обнаружены в окаменелостях цианобактерий, возраст которых может сказать и о зарождении жизни, ведь они существуют и по сей день.

К сожалению, ученые до сих пор не могут однозначно ответить на вопрос, каким образом на Земле появились первые живые организмы. Каждый раз учеными предлагаются разные теории о происхождении жизни, но ни одна из них до сих пор не является достоверной и общепринятой. Теории не удается ни полностью доказать, ни полностью опровергнуть.

Имея столько гипотез и предположений, люди выделяют версии о том, что на Землю жизнь попала из других миров, с пролетающего мимо астероида, или же допускают, что жизнь появлялась не единожды. Существует даже две школы, одна из которых считают, что жизнь появилась извне, а другие, что происхождение всего живого началось именно на нашей планете.

У каждого из нас была своя версия, а исходя из того, что теорий на данный момент огромное количество, ближе всего ко мне были «недарвиновские» концепции происхождения жизни на Земле. [2]

Первым крупным антидарвиновским учением стал неоламаркизм. Н основывался на учениях Ламарка, который отрицал естественный отбор. В первую очередь основывался на факторах окружающей среды. Неоламаркизм объединял в себе сразу несколько течений, таких как механоламаркизм, психоламаркизм, ортоламаркизм.

К середине 20 века, произошло открытие устойчивости генов, или генная неизменность. То есть, по их мнению, естественный отбор также отвергался. Считалось. Что именно мутационная изменчивость и ведет к эволюции. Данное учение получило название «номогенез», его основоположником стал Л. С. Берг. Он считал, что каждый организм, это как одно целое, в котором происходит невероятные преобразования.

Не так давно возникла концепция под названием пунктуализм. Сторонники считали, что преобразования в нашей жизни происходят путем быстрых, но редких скачков. Эта теория опирается на огромную генетическую базу. [3]

К «недарвиновским» концепциям происхождения жизни и человека на Земле можно отнести еще и теорию первичного бульона, панспермию, РНК, жизнь в глине и другие. Они довольно многочисленны и не до конца доказаны. Нет той, которая бы считалась бесспорной. Скорей всего, в будущем возникнет такая теория жизни.

Все «недарвиновские» теории эволюции отличаются внешней логичностью, обилием фактов и примеров. Наука, это дело времени. Сейчас одно мнение, а завтра оно уже будет другим.