Academic literature on the topic 'Розрахунок магнітної системи'

Актуальність теми дослідження. Актуальним науково-практичним завданням є розробка автоматизованої системи управління сепаратора, з метою точного підтримання режимних параметрів. Постановка проблеми. Головна мета цієї роботи полягає в розробці методів контролю магнітних і режимних параметрів системи магнітної сепарації за фракціями наночастинок у ліпідних оболонках. Аналіз останніх досліджень і публікацій. Для магнітного поділу магнітно-сприйнятливих частинок (молекул, колоїдних частинок) у потоці рідини застосовується технологія Mаgnеtiс Split-flоw thin Frасtiоnаtiоn (SPLITT) [9]. SPLITT – технологія магнітної сепарації в тонких каналах (<0,5 мм) з розсікачем потоків, орієнтованих перпендикулярно магнітному полю. Удосконалення технології поділу можливо шляхом заміни магнітної системи, традиційної для SPLITT, магнітною системою, яка використовується у ферогідростатичних сепараторах, з більшою областю однорідного градієнта в робочому проміжку. Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Виробництво нанопрепарату для цільової доставки лікарських засобів і візуалізації (діаметр магнітних наночастинок 20…80 нм) передбачає виділення із вихідного препарату наночастинок середньої фракції. Існуючі на сьогодні магнітні методи сепарації не дозволяють цього зробити. Одним із рішень є удосконалення магнітної системи Фарадея, з метою отримання великої області однорідного градієнта магнітного поля в робочому проміжку. Це дає можливість розмістити в зазначеній області сепараційний канал, конструкція якого дозволяє розділити вихідний препарат на три фракції. Розроблена магнітна система, яка створює в робочій області високоградієнтне магнітне поле, яке впливає на траєкторії руху магнітних наночастинок, що рухаються в потоці рідини в сепараційному каналі. Також розроблена конструкція сепараційного каналу, яка дозволяє розділяти потоки рідини, які несуть наночастинки різних фракцій. Запропонована система призначена розділяти вихідний нанопрепарат на наступні фракції: дрібні наночастинки з розміром магнітного ядра 20 нм і менше (у тому числі порожні ліпідні оболонки); середні наночастинки (діаметр ядра 20...80 нм); великі наночастинки (діаметр ядра 81…100 нм). На сьогодні завдання полягає у створенні методів розрахунку автоматизованої системи, що забезпечить необхідні магнітні й режимні параметри сепараційної системи. Мета дослідження. Метою цієї роботи є розробка методів моніторингу магнітних та режимних параметрів системи магнітної сепарації для фракцій наночастинок у ліпідних оболонках. Виклад основного матеріалу. Для поділу наночастинок фракціями необхідно, щоб частинки різних розмірів рухалися вздовж різних траєкторій під дією магнітних та гідродинамічних сил. На траєкторію частинок впливає її розмір, магнетизація та градієнт поля. Щоб максимізувати відхилення намагнічених частинок від спрямування потоку випарного продукту, конструкція системи розділення передбачає генерацію магнітної сили, напрямок якої перпендикулярний напрямку потоку відокремленого продукту. Для забезпечення необхідних експлуатаційних параметрів процесу поділу пропонується використовувати автоматизовану систему керування з використанням нейроконтролера. Висновки відповідно до статті. Розроблена система сепарації дозволяє розділяти фракції наночастинок у потоці рідини, що підтверджується чисельним моделюванням. Без застосування автоматизованої системи управління режимними параметрами процесу магнітної сепарації неможливо забезпечити поділ фракцій наночастинок, оскільки навіть незначне відхилення від розрахункових параметрів призведе до спотворення профілю швидкостей рідини. Одним із найбільш перспективних підходів реалізації автоматизованого управління є застосування нейроконтролера. Подальша робота в зазначеному напрямку буде полягати у формуванні алгоритму управління на базі нейроконтролера. Підтвердженням достовірності отриманих методів будуть результати експериментальних досліджень.

Підвищення ресурсу технічних систем, у тому числі й військових машин в сучасних умовах стає все більш актуальним. Це пов’язано з наявністю у складі ЗС України досить великої частки техніки, що вичерпала свій ресурс та, необхідністю підвищення ресурсу для перспективних зразків машин і тих, що нещодавно поставлені у війська. З метою розв'язання цих проблем визначені фактори, які суттєво впливають на функціонування систем живлення та змащування двигунів і взагалі на технічний стан військових машин та технічних систем. На основі визначених факторів запропоновані підходи щодо підвищення ресурсу військових машин за допомогою магнітних полів. На погляд авторів, найбільш доцільно застосовувати магнітні поля в системах змащування транспортних засобів військового призначення у відстійниках під час очищення змащувальних, охолоджувальних і робочих рідин (масла в гідроприводах). Це пояснюється порівняно невеликою кількістю рідин у відповідних системах військових транспортних машин та відповідно малими робочими об’ємами апаратів очищення (фільтри, циклони, відстійники), у яких є можливість вмонтувати джерело магнітного поля. Використовуючи останні здобутки у галузі досліджень процесів кінетики коагуляції феромагнітних частинок в магнітному полі, встановлені основні закономірності впливу магнітного поля на змащувальні та робочі матеріали запропоновано порядок розрахунку обґрунтування основних параметрів до проєктування електромагнітних фільтрів у системах живлення та змащування двигунів військових машин. Запропоновані моделі можуть бути використані для розробки технологій і технологічного обладнання очищення газів і рідини, що містять феромагнітні компоненти. У матеріалах статті встановлені основні закономірності впливу магнітного поля на змащувальні та робочі матеріали та визначені основні підходи (порядок розрахунку) для обґрунтування основних параметрів до проєктування електромагнітних фільтрів в системах живлення та змащування двигунів транспортних засобів військового призначення. Це дозволить надалі шляхом очищення робочої рідини в системах гідроприводу машин, мастила в системах змащування двигунів, повітря в системах живлення повітрям від феромагнітних частинок та забруднень, що значно зменшить знос поверхонь в трибосистемах транспортних засобів військового призначення і підвищить загальний ресурс приведених технічних засобів.

Розглянуто проблематику побудови сигнальних перетворювачів магнітного трекінгу для систем доповненої реальності. Інформативні сигнали систем магнітного трекінгу описуються функціональними залежностями, основними аргументами яких є відстань між актюаторними та сенсорними котушками та кути їх взаємного нахилу. Для розрахунку просторового положення використовують математичні моделі, які описують розподіл сформованих актюаторними котушками магнітних полів та сигналів сенсорних котушок. Сигнальний перетворювач пристроїв магнітного трекінгу розроблено на основі програмованої системи на кристалі PSoC сімейства 5LP Family Cypress Semiconductor. Представлені результати експериментальних досліджень сімейств сигналів при зміні відстані між котушками та кутів їх взаємного положення.

Запропоновано блок управління і методичне забезпечення випробувального стенду. Завданням стенду є імітація зміни магнітного поля Землі під час руху КА по орбіті для відпрацювання алгоритмів роботи системи кутової орієнтації і стабілізації космічного апарату. У статті наведено модель магнітного поля Землі, а також матриці переходу в оскулюючу систему координат. У статті описаний розрахунок керуючих струмів для підтримки потрібної кількості ампер-витків, алгоритм управління включає в себе 2 ПІД регулятора, а також описана структурна схема блоку управління. Блок управління має захист по перевищенню струму і напруги, а також захист від короткого замикання. Для підвищення точності підтримки потрібної напруженості магнітного поля реалізований алгоритм, який використовує датчики струму і трьохвісьовий магнітометр, який встановлюється в центр системи кілець Гельмгольца. Для управління реалізований стандартний інтерфейс USB, для підключення до персонального комп'ютера. Вихідні каскади блоку управління реалізовані за схемою Н-моста. Блок управління має шість незалежних каналу управління, які мають однакові технічні характеристики. Інтерфейс програмного забезпечення чисельно і графічно показує величину магнітного поля по трьох осях. Також інтерфейс показує величину струму в котушках і поправочні коефіцієнти ПІД-регулятора, а також вхідні значення напруженості поля моделі магнітного поля Землі, яку можна завантажити в програму клікнувши кнопку «завантажити модель». Програмне забезпечення дозволяє управляти блоком управління в ручному і в автоматичному режимі, використовуючи модель магнітного поля Землі, тим самим імітуючи магнітне поле з огляду на характер руху космічного апарату, що дозволяє більш точно визначити характеристики системи кутової орієнтації і стабілізації.

У статті розглянуті дослідження розподілу магнітного поляв міжполюсному проміжку відкритих вісесиметричних магнітних систем. Отримано рівняння з граничними умовами, рішення якого дозволяє скоротити обсяг подальших чисельних методів розрахунків.Для ряду нестійких завдань математичної фізики Р.Латтесом і Ж.Лионсом розроблений метод квазізвернення, який може бути застосований як для еволюційних завдань, так і стаціонарних. Основна ідея методу квазізвернення полягає в належній зміні диференціальних операторів, що входять в завдання. Ця зміна робиться введенням додаткових диференціальних членів. Застосування цього методу дозволяє ефективно використати чисельні методи розрахунку крайового завдання для відкритих осесиметричних систем.

Актуальність теми дослідження. Імпульсні технології застосовуються в різноманітних технологічних процесах обробки матеріалів [1–3], наприклад, у зміцненні металевих поверхонь за допомогою імпульсного магнітного поля [4–7] або електричного струму для зміцнення поверхні за допомогою модифікування [8], а також у екологічних проектах [9]. Постановка проблеми. Для розробників технологічних процесів важливим є дотримання параметрів енергетичних показників імпульсного електричного струму. У процесі розроблення технологій вирішується питання суперечностей між можливостями технологічного обладнання та складністю виміру та дотримання необхідних параметрів. Тому для дослідників потрібні надійні системи виміру й розрахунку показників параметрів імпульсного електричного струму. Аналіз останніх досліджень і публікацій. Публікації про автоматизовані системи для виміру й розрахунку енергетичних показників імпульсного електричного струму обмежені за обсягом і напрямками. Наявні підходи [10–12] до створення обладнання не пропонують комп’ютеризованих методів обліку й розрахунку показників параметрів імпульсного електричного струму. Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Тому розробки автоматизованих систем вимірювання енергетичних показників імпульсного електричного струму для технологічних процесів актуальні. Постановка завдання. Метою роботи є розробка автоматизованої системи вимірювання та створення програмного забезпечення для автоматизованого виміру й розрахунку енергетичних показників імпульсів електричного струму. Завдання роботи передбачає: - розроблення керованого генератора імпульсів електричного струму; - розроблення програмного забезпечення для автоматизованого виміру і розрахунку параметрів енергетичних показників імпульсів електричного струму. Виклад основного матеріалу. Була розроблена автоматизована система вимірювання та розрахунку, створено програмний продукт для автоматизованого виміру енергетичних показників імпульсів електричного струму. Для цього розроблено схему автоматизованої системи, керований генератор імпульсів електричного струму і програмне забезпечення для автоматизованого виміру й розрахунку енергетичних показників імпульсів електричного струму. Висновки відповідно до статті. Була розроблена автоматизована система вимірювання й розрахунку, створено програмний продукт для автоматизованого виміру та розрахунку енергетичних показників імпульсів електричного струму.

Метою роботи є підвищення ефективності флотаційного доведення магнетитових концентратів шляхом дезінтеграції рудних флокулоутворень та очищення поверхні часток. Запропоновано застосовувати нелінійні ефекти поля високоенергетичного ультразвуку та дослідити особливості формування кавітаційних режимів у залізорудній пульпі для дезінтеграції рудних флокулоутворень та очищення поверхні часток рудної сировини. На основі узагальненої моделі динаміки руху повітряних бульбашок, представленої у вигляді рівняння Релея-Плессета, розраховано параметри ультразвукового впливу для формування і підтримання у залізорудній пульпі кавітаційних процесів і акустичних течій. На підставі дослідження закономірностей протікання кавітаційних процесів одержано залежності, які дозволяють визначити оптимальну частоту високоенергетичного ультразвуку для підтримання кавітаційних процесів у залізорудній пульпі у залежності від параметрів її складових. Для моделювання процесу поширення ультразвукового сигналу в рідкому середовищі в умовах зміни швидкості поширення звуку та зміни щільності використовують метод k-space першого й другого порядку, заснований на системі лінійних рівнянь першого порядку. Розрахунок потужності високоенергетичного ультразвуку, що дозволяє підтримувати кавітаційні режими у залізорудній пульпі, здійснювався на основі результатів дослідження поширення фронту ультразвукового імпульсу за допомогою комп’ютерного моделювання. На основі результатів моделювання встановлено, що для підвищення якості очищення часток руди перед флотацією доцільно здійснювати просторовий вплив на залізорудну пульпу, який включає комбінацію високоенергетичного ультразвуку з частотою 20 кГц в кавітаційному режимі, модульованого високочастотними імпульсами з частотою від 1 до 5 МГц та імпульсного магнітного поля спадної напруженості. При дослідженні процесу флокулоутворення та дефлокуляції враховано залежність величини магнітної сприйнятливості часток рудної сировини від тривалості намагнічування.Результати експериментальних досліджень використання пристрою розмагнічування часток залізорудної пульпи, одержані із застосуванням ультразвукового гранулометра «Пульсар».

У сучасній вищий школі циклічний ритм навчального процесу з екзаменаційною сесією як формою підсумкового контролю практично вичерпав себе. Це пов’язано в основному зі зміною мотиваційних стимулів навчання, істотним зменшенням часу, що затрачується на самостійну роботу, і тим самим, зниженням рівня системності вивчення предмету. Крім того, принципово змінилися можливості інформаційних технологій. Це дозволяє поставити на зовсім інший рівень самостійну роботу з використанням контролюючо-навчальних програм і експрес-тестування з розділів курсу, що вивчаються.Тенденції удосконалення навчального процесу у вищий технічній школі, що стимулюють систематичність навчання й елементи змагальності, виявлено в розвитку модульно-рейтингової системи, впроваджуваної останнім часом у ряді ВНЗ. Упровадження нової системи супроводжується переоглядом технології навчання.Технологія навчання – це системний, упорядкований набір дидактичних методів, прийомів, елементів, а також зв’язків і залежностей між ними, що становлять собою єдність, націлену на досягнення кінцевих результатів навчання.Проблемно-модульна технологія навчання базується на чотирьох основних принципах:– проблемний виклад навчального матеріалу;– самостійність вивчення;– індивідуалізація навчання;– безперервність і об’єктивність самооцінки й оцінки знань.Основними засобами навчання в новій технології є модуль і модульна програма.Модуль – це об’єднана логічним зв’язком, завершена сукупність знань, умінь і навичок, що відповідає фрагменту освітньої програми навчального курсу.Модульна програма – система засобів, прийомів, за допомогою яких досягається кінцева мета навчання.Таким чином, модульна програма містить у собі елементи управління пізнавальною діяльністю і разом з викладачем допомагає більш ефективно використовувати навчальний час.Технологія модульного навчання – одна з технологій, що, по суті будучи особисто орієнтованою, дозволяє одночасно оптимізувати навчальний процес, забезпечити його цілісність у реалізації цілей навчання, розвитку пізнавальної й особистісної сфери учнів, а також, сполучити тверде управління пізнавальною діяльністю студента з широкими можливостями для самоврядування.Систематизація і структуризація модуля. Однією з особливостей нової технології навчання з’явилася поява можливості управління процесом засвоєння знань на основі чіткої систематизації і структуризації курсу. Такий підхід дозволив закласти в кожну складову частину навчальної програми модуля її ваговий коефіцієнт і поширити такий підхід до системи оцінки і самооцінки знань.Важливою особливістю даної технології є її інтеграційна якість. Модуль, як цілісна єдність змісту і технології його вивчення, реалізується через комплекс інтегрованих технологій: проблемного, алгоритмічного, програмованого та поетапного формування розумових дій.Завдяки відкритості методичної системи, закладеної у модулі, добровільності поточного і гласності підсумкового контролю, можливо вільно здійснювати самоконтроль і вибирати рівень засвоєння, відсутності твердої регламентації темпу вивчення навчального матеріалу. У такий спосіб створюються сприятливі морально-психологічні умови, в яких студент відчуває себе упевненим у своїх силах.Усвідомлення студентами особистісної значимості досліджування і потреби в досягненні визначених навчальних результатів мотивується чітким описом комплексної якісної мети. Реальний результат цілком залежить від самого учня. Потреба в самореалізації задовольняється, по-перше, можливістю за допомогою модуля навчатися завжди успішно і, по-друге, волею вибору творчої діяльності і нестандартних завдань.Упровадження інтерактивних методів навчання в навчальний процес поряд з чисто технічними складностями обмежено відсутністю простих у застосуванні й однозначних методик оцінки результатів комп’ютерного тестування. Більшість тестів засновано на використанні альтернативного опитування, що фактично становить собою угадування правильної відповіді з декількох запропонованих варіантів. Навіть не з огляду на високу імовірність угадування при будь-якому розумному обсязі вибірки [1], така методика тестування може використовуватися лише як попередня оцінка і не дозволяє одержати інформацію про глибину і детальність засвоєння досліджуваного матеріалу. Студенти перших двох курсів інженерних спеціальностей технічних ВНЗ навичок програмування не мають, що створює значні труднощі у застосуванні безальтернативного тестування.Запропонований метод безальтернативного тестування принципово відрізняється як від альтернативних методів цілком, крім імовірності угадування, так і пропонує оригінальний підхід у постановці тестуючуго завдання, системи внесення відповідей і системного підходу в оцінці ступеня засвоєння вивченого матеріалу. Розроблені тести являють собою набір напівякісних завдань, підібраних за наростаючою складністю, тематично зв’язаних матеріалом розділу виучуваного курсу. Таке компонування тесту дозволяє охопити широкий спектр досліджуваних питань і диференціювати якість засвоєння матеріалу. Новим є також розроблена адаптована система контролю результатів тестування, у якому передбачене внесення відповіді в тестовий файл у спрощеному виді – числа, простої формули або малюнка. У структурі модульного посібника відбиті вимоги і правила конструювання модуля:– комплексна мета, у якій надані якісні характеристики (пізнавальні й особистісні) результату вивчення модуля;– конкретизація мети в предметних "навчальних елементах", заданих стандартом утворення;– програма і рекомендації технологічних прийомів її вивчення;– конкретизація мети в еталонах і критеріях рівнів засвоєння, у завданнях підсумкового контролю;– еталони рішень для організації самоконтролю і взаємоконтролю.Пропонований метод тестування органічно вливається в методику модульно-рейтингової системи .Особливості пропонованої безальтернативної системи тестування розглянемо на прикладі тестів, складених з теми „Електромагнитні коливання та хвилі” . Нами розроблені тести по восьми розділах курсу фізики [ 2 ],. Кожний розділ містить у собі двадцять п’ять варіантів завдань, розрахованих на те, щоб кожний студент мав можливість працювати самостійно. Приклад тесту приведений у тексті разом з відповідями, що повинні вводитися студентами в спеціально підготовлені файли.Однією з особливостей тесту в структурі поданих завдань є те, що вони розбиті на три рівні зі зростаючою ступінню складності.Особливість і новизна пропонованих тестів пов’язана також з розробкою завдань, що припускають одержання рішення у вигляді відносних величин, що можуть бути зведені до відношення простих чисел. Ця особливість формулювання завдань має переваги, зв’язані з багатоваріантністю постановки, що суттєво при розробці масиву різних тестів однієї тематики, і, що є найбільш важливим, дозволяє вносить відповідь у відповідний файл тестуючої програми у вигляді числа, що доступно студентам з мінімальними навичками роботи на комп’ютері.Перший рівень включає три завдання, які розраховані на досить формальне засвоєння основних положень тестуючого розділу – знання рівняння фронту хвилі, частоти электромагнітних коливань та вміння знайти швидкість фронту хвилі, а також, знаючи зв’язок діелектричної та магнітної проникності та показник заломлення середовища, знайти швидкість поширення хвилі в середовищі.Відповідь на кожне з завдань оцінюється в один бал, а в цілому при повній відповіді на завдання І рівня можна вважати, що основні положення теми засвоєні і знання студента відповідають оцінці «задовільно».Другий рівень тестування включає завдання, що вимагають при їх розв’язуванні визначеного осмислювання законів електромагнітної індукції та застосувати методи розрахунку ЕРС індукції в контурі, та в постійному магнітному полі, а також уміння знаходити опір кола, та ємність конденсатора. Кожне завдання оцінюється двома балами.Розв’язування завдання ІІІ рівня припускає глибоке оволодіння матеріалом і володіння нетрадиційними методами рішення. Оцінюється кожне завдання трьома балами. У цілому тестування дозволяє перевірити готовність студентів на різних рівнях – від задовільного до відмінного.Приклади файлів для відповідей (вікна відповідей) приведені на прикладі тесту.Наприклад, по темі „Електромагнітні коливання та хвилі” один з варіантів тесту має такий вигляд: ЗавданняI рівня1) Відкритий коливальний контур містить ємність С0 = пФ та індуктивність L0 = нГн. Знайдіть довжину хвилі електромагнітного поля, яке випромінює цей вібратор.2) Знайдіть швидкість фронту електромагнітної хвилі, якщо задана довжина хвилі l = 1 мм і частота коливань v = 3×1011 Гц.3) Діелектрична сприйнятливість середовища лінійно залежить від напруженості електричного поля c = 10-2Е. Знайдіть показник заломлення середовища, якщо магнітна проникність m = 1, а напруженість поля дорівнює Е = 0,1 Н/Кл. Вікна відповідей 1)l =2)Vф =3)n = Завдання II рівня4) Трикутна дротяна рамка має рухому перемичку, яка переміщується з постійною швидкістю V. Рамка знаходиться в перпендикулярному магнітному полі В = В0t. Знайдіть відношення ЕРС індукції, яка виникає в контурі, та ЕРС у постійному полі В0. 5) При перемиканні в колі ключа в положення 2 (рис.) виникає розряд конденсатора. За час t = 1 с заряд конденсатора зменшився в число разів q/q0 = 2, де q0 – початковий заряд, q(t) = q – заряд у момент часу, що дорівнює t. Опір R = 1 Ом. Знайдіть час релаксації цього контуру tр і ємність С.Вікна відповідей4) 5) tр = С = З Вікна відповідей6)L = авданняIII рівня 6) Добротність резонансного контура Q = 0,01. Ємність С = 100 мкФ і опір R = 1 Ом. Зайдіть індуктивність контура.Алгоритм розв’язування задач. Перший рівень ступені складності.1. Розв’язокЗв’язок довжини хвилі та частоти має вигляд, Тоді, .2. Розв’язокРівняння фронту хвилі : ,звідси швидкість фронту хвилі :,де k – хвильове число , а кругова частота .Тоді, .3. Розв’язокПоказник заломлення середовища : ,де і  – діелектрична і магнітна проникності,, а = 1,то показник заломлення дорівнює .Швидкість поширення в середовищі ,де с – швидкість світла у вакуумі.Другий рівень складності.4. Розв’язокПотік магнітного поля, який пронизує систему, дорівнює,де S – площа замкненого контура в момент часу t, що дорівнює площі трикутника,де , , тобто Потік поля :ЕРС індукції : ЕРС індукції в постійному полі :.Відношення ЕРС дорівнює :.5 Розв’язокЗаряд (струм) в колі при замикании ключа змінюється за законом.Отже, . Логарифмуючи вираз, маємо , Враховуючи, що в колі, яке розглядається Для ємності маємо виразТретій рівень складності6. Розв’язок,де – власна частота,– напівширина контура.Звідси маємо i знаходимо L.Для полегшення роботи викладача при перевірці тестів, існують вікна відповідей з уже заздалегідь підрахованим результатом. Необхідно тільки звірити отриману студентом відповідь із запропонованою. Вікна відповідейВаріант № 1 Завдання I рівня1)l = 1 см2)Vф = 3×108 м/с3)n = 1,0005 ЗавданняIІ рівня4) 5) tр =1,4426 с С = 1,4426 Ф ЗавданняIІІ рівня6) L = 0,01 мкГн ЗавданняIІ рівня4) 5) tр =1,4426 с С = 1,4426 Ф

Підвищення рівня надійності і збільшення ресурсу машин та інших об’єктів техніки можливо тільки за умови випуску продукції високої якості у всіх галузях машинобудування. Це вимагає безперервного вдосконалення технології виробництва і методів контролю якості покриттів. У даний час все більш широкого поширення набуває 100%-вий неруйнівний контроль покриттів на окремих етапах виробництва. Для забезпечення високої експлуатаційної надійності машин і механізмів велике значення має також періодичний контроль їх стану без демонтажу або з обмеженим розбиранням, який проводиться при обслуговуванні в експлуатації або при ремонті.Висока якість машин, приладів, устаткування – основа успішної експлуатації, отримання великого економічного ефекту, конкурентоспроможності на світовому ринку. Тому комплекс глибоких знань і певних навичок в області контролю якості покриттів є необхідною складовою частиною професійної підготовки фахівців з машинобудування.Існуючі методики викладання інженерних дисциплін, як правило, не відповідають змінам у розвитку суспільства. У зв’язку з невеликим обсягом годин, що приділяються на вивчення дисципліни, й сучасними високими вимогам до рівня підготовки фахівців такий курс необхідно ввести не традиційним способом, а з використанням інформаційних технологій. Для цього:– студенти повинні мати попередню комп’ютерну підготовку;– викладач повинен розробити відповідну технологію навчання.Відомо [1], що під технологією навчання мається на увазі системна категорія, орієнтована на дидактичне застосування наукового знання, наукові підходи до аналізу й організації навчального процесу з урахуванням емпіричних інновацій викладачів і спрямованості на досягнення високих результатів у розвитку особистості студентів.Суть пропонованої технології полягає у створенні модульного середовища навчання (МСН) «Контроль якості покриттів» і впровадженні його у процес навчання, що забезпечує систематизацію навчання й формалізацію інформації. Метою технології є індивідуалізація навчання, а визначеність МСН полягає в її алгоритмічній структурі. Тому зміст МСН розроблений у вигляді систематизуючої ієрархічної схеми, куди увійшли основні розділи робочої програми курсу. Структура МСН складається з наступних блоків:1. «Методичне забезпечення дисципліни», у якому пропонуються відповідні дії, що сприяють засвоєнню інформації на заданому рівні:– першоджерела;– робоча програма;– робочий план;– опис дисципліни;– загальні методичні вказівки;– методичні вказівки до вивчення лекційного матеріалу;– методичні вказівки до виконання самостійної роботи;– методичні вказівки до виконання лабораторних робіт;– методичні вказівки до виконання домашнього завдання №1;– методичні вказівки до виконання домашнього завдання №2;– зразок титульної сторінки домашнього завдання.2. «Лекції», у якому представлені html-файли відповідного лекційного матеріалу, контрольні питання й тести до кожної теми:– дефекти і фізико-хімічні властивості покриттів;– оцінка механічних властивостей покриттів; класифікація видів і методів неруйнівного контролю (НК); візуально-оптичний, радіохвильовий і тепловий види НК;– вихореструмовий і радіаційний види неруйнівного контролю покриттів;– магнітний та електричний види НК покриттів;– акустичний метод НК покриттів;– НК покриттів проникаючими речовинами;– технологічні випробування покриттів;– методи і засоби статистичного контролю якості; автоматизація контролю якості покриттів.Викладання лекцій проводиться у режимі комп’ютерної презентації.3. «Самостійне опрацювання теоретичного матеріалу» з тестами.Відомо, що викладач у процесі своєї роботи повинен не тільки передавати студентам певний об’єм інформації, але і прагнути сформувати у них потребу самостійно здобувати знання, застосовуючи різні засоби, зокрема комп’ютерні. Чим краще організована самостійна пізнавальна активність студентів, тим ефективніше і якісніше проходить навчання. Тому деякі матеріали, що відносяться до лекційних тем, пропонуються для самостійного вивчення. При цьому організований доступ студентів до розділів МСН без звернення за допомогою до викладача. При необхідності подальшого використання матеріалів МСН можна копіювати ресурси, компонувати, редагувати і згодом відтворювати їх.4. «Лабораторні роботи» з інструкціями з техніки безпеки при виконанні робіт у лабораторіях і при роботі на персональному комп’ютері й з тестами до кожної теми:– вплив товщини покриття на міцність деталі;– контроль мікротвердості покриттів;– моделювання технологічних випробувань покриттів;– контроль внутрішніх напружень покриттів;– вплив дефектів покриття на якість деталі;– корозійний та електрохімічний контроль якості покриттів;– використання х– та s–діаграм для визначення причин погіршення якості покриттів.5. «Домашні завдання» (умова з варіантами даних і методичні вказівки до виконання, зразок оформлення):– оцінити вплив мікротвердості покриття на міцність деталі;– оцінити вплив корозії покриття на міцність деталі.Для ефективного використання МСН необхідне його планомірне включення в учбовий процес. Тому ще на етапі тематичного планування були розглянуті варіанти можливого використання усіх модулів МНС.Для розвитку розумової діяльності студентів і виховання у них пізнавальної активності самостійну роботу потрібно добре методично забезпечити. У свою чергу, ефективність самостійної роботи студентів багато в чому залежить від своєчасного контролю за її ходом. Тому для оцінки ефективності використання ІКТ у учбовому процесі створена система визначення якості навчання і на її основі побудовані тестові процедури оцінки знань з усіх тем курсу. Перевірку і контроль знань студентів можна здійснити як під час занять, так й інтерактивно. Основними перевагами програми автоматизованого контролю знань є:– випадковий характер вибору тестових завдань, порядок проходження завдань і відповідей, що сприяє об’єктивності оцінок;– представлення варіантів відповідей у вигляді формул і малюнків, що дозволяє розширити коло текстових завдань;– диференційована оцінка кожного варіанту відповіді, що забезпечує детальний аналіз результатів тестування.Комп’ютерне тестування дозволяє [2] розширити можливості проведення індивідуально адаптованих процедур контролю і коректування знань конкретних тем, підвищити об’єктивності контролю знань студентів, забезпечити можливість проведення їх попереднього самоконтролю, підвищити рівень стандартизації вимог до об’єму і якості знань та умінь.Розв’язування експрес-тестів проходить під час лабораторних занять протягом фіксованого проміжку часу. Крім режиму контролю передбачений режим навчання.Важливим елементом навчання є використання моделюючих програм у процесі навчання. У цьому випадку студенти самостійно задають різні параметри задачі, що дає можливість детальніше перевірити характер поведінки моделі за різних умов.Особливістю МСН є застосування комп’ютерного моделювання для лабораторних робіт, оскільки постійні бюджетні проблеми останніх років виключають придбання необхідних установок і приладів. Моделювання контролю якості покриттів дозволило істотно наситити заняття експериментальним і теоретичним змістом. При цьому учбові і учбово-дослідницькі задачі розв’язуються як з формуванням практичних навиків у вивченні фізичних явищ, так і дослідницького мислення, а розроблені методичні вказівки дозволяють разом з типовими лабораторними роботами виконувати роботи евристичного змісту. І, що особливо важливо, використання ІКТ, методів комп’ютерного моделювання дозволяє істотно розширити можливості лабораторних робіт.Використання електронних лабораторних робіт дозволяє більш повно реалізувати диференційований підхід у процесі навчання, ніж роботи і завдання на паперових носіях. Це пов’язано з можливістю включення в роботи необхідної кількості завдань різного рівня складності або об’єму. Істотною перевагою є можливість легко адаптувати наявні роботи до нових версій програм, що з’являються [3].Домашні завдання також виконуються з використанням САПР: на етапі побудови 3D моделі деталі з покриттям студенти працюють в SolidWorks; потім, перейшовши до реальної конструкції, використовують SimulationXpress і SolidWorks Simulation (додатки для аналізу проектних розв’язків, повністю інтегровані в SolidWorks). Оформлення робочої документації досягається засобами Microsoft Office. Така організація роботи дозволяє у процесі навчання побудувати модель контролю якості покриттів на якісно новому рівні й підготувати студентів до використання сучасних інструментаріїв інженера.В SolidWorks Simulation студенти виконують наступне:– прикладають до деталей з покриттями рівномірний або нерівномірний тиск в будь-якому напрямі, сили із змінним розподілом, гравітаційні та відцентрові навантаження, опорну та дистанційну силу;– призначають не тільки ізотропні, а й ортотропні та анізотропні матеріали;– застосовують дію температур на різні ділянки деталі (умови теплообміну: температура, конвекція, випромінювання, теплова потужність і тепловий потік; автоматично прочитується профіль температур, наявний в розрахунку температур, і проводиться аналіз термічного напруження);– знаходять оптимальний розв’язок, який відповідає обмеженням геометрії та поведінки; якщо допущення лінійного статичного аналізу незастосовні, застосовують нелінійний аналіз– за допомогою аналізу втоми оцінюють ефект циклічних навантажень у моделі;– при аналізі випробування на ударне навантаження вирішують динамічну проблему (створюють епюру і будують графік реакції моделі у вигляді тимчасової залежності);– обробляють результати частотного і поздовжнього вигину, термічного і нелінійного навантажень, випробування на ударне навантаження й аналіз втоми;– будують епюри поздовжніх сил, деформацій, переміщень, результатів для сил реакції, форм втрати стійкості, резонансних форм коливань, результатів розподілу температур, градієнтів температур і теплового потоку;– проводять аналізи контактів у збираннях з тертям, посадок з натягом або гарячих посадок, аналізи опору термічного контакту.Змінюючи при чисельному моделюванні деякі вхідні параметри, експериментатор може прослідити за змінами, які відбуваються з моделлю. Основна перевага методу полягає у тому, що він дозволяє не тільки поспостерігати, але і передбачити результат експерименту за якихось особливих умов.Метод чисельного моделювання має наступні переваги перед іншими традиційними методами [4]:– дає можливість змоделювати ефекти, вивчення яких в реальних умовах неможливе або дуже важке з технологічних причин;– дозволяє моделювати і вивчати явища, які передбачаються будь-якими теоріями;– є екологічно чистим і не представляє небезпеки для природи і людини;– забезпечує наочність і доступний у використанні.Але щоб приймати технічно грамотні рішення при роботі з САПР, необхідно уміти правильно сприймати і осмислювати результати обчислень. Цілеспрямований пошук шляхом ряду проб оптимального або раціонального рішення у проектних задачах набагато цікавіший і повчальніший для майбутнього інженера, ніж отримання тільки одного оптимального проекту, який не можна поліпшити і ні з чим порівняти.При великій кількості варіантів проекту аналіз машинних розрахунків дозволяє виявити основні закономірності зміни характеристик проекту від варійованих проектних змінних і сприяє тим самим швидкому і глибокому вивченню властивостей об’єктів проектування.Упровадження сучасних САПР для контролю якості покриттів не тільки забезпечує підвищення рівня комп’ютеризації інженерної праці, але й дозволяє приймати оптимальні рішення. При створенні і використанні таких систем сучасний інженер повинен мати навички роботи з комп’ютерними системами, уміти розробляти математичні моделі формування параметрів оцінки якості покриттів.У цих умовах молодий інженер не має достатнього резерву часу для надбання на виробництві необхідних навичок моделювання складних процесів і систем – він повинен одержати такі навички у процесі навчання у вузі. Таким чином, йдеться про володіння прийомами постановки і розв’язування конструкторсько-технологічних задач сучасними методами моделювання.

В роботі наведено причини і виконане обґрунтування доцільності впровадження на етапі проектування розподільчого трансформатора з економічно обґрунтованою і оптимальною конструкцією - методу моделювання поля температур на підставі вирішення рівняння Пуассона, якому відповідає будь-яке стаціонарне температурне поле з внутрішніми джерелами тепла. За приведеною формалізацією математичної моделі до виду рівняння Пуассона, підґрунтям якої є результати вирішення задачі флюїдної динаміки по рівнянням Нав’є - Стокса, виконано розрахунки поля швидкості масла у системі охолодження фази трансформатора у двомірній аксіальній системі координат та на підставі їх значень розраховано поле температур. Для підкреслення важливості вирішення задачі Нав’є - Стокса, наведено результати розрахунку поля температур без урахування швидкості руху охолоджуючої речовини - масла. Виконане моделювання теплової підсистеми доцільне для впровадження в наукових розробках відповідних електромагнітних пристроїв і в навчальному процесі, оскільки дозволяє здійснювати обґрунтований вибір магнітної індукції в стрижні магнітопроводу і густини струму в обмотках за показником припустимих в них температур нагріву.