Практическая работа 1-3 Выбор материала для типовых деталей и технологии их обработки на основе металловедческих концепций Практическая работа 4-7 Построение базы знаний экспертной системы
Практические работы № 1–3
Выбор материала для типовых деталей машин и технологии их обработки на основе металловедческих концепций
Практическая работ № 1
Построение деревьев свойств для деталей машин
Цель работы: ознакомиться с методикой построения деревьев свойств, как основным понятием оценки качества продукции
Последовательность выполнения работы № 1
1. Общие сведения
Деревья свойств. При оценке качества продукции одним из основных понятий является свойство.
Согласно ИСО 9000 качество – это степень, с которой совокупность собственных характеристик выполняет требования. А характеристика определяется как отличительное свойство.
Свойство–это характеристика, особенность продукции, проявляющаяся при ее создании, эксплуатации или потреблении.
Качество является иерархической совокупностью свойств. На верхних уровнях иерархии находятся комплексные или сложные свойства, которые по мере перемещения по ступеням иерархии делятся на менее обобщенные свойства. Таким образом, качество продукции можно представить в виде дерева свойств, при перемещении по которому происходит переход от более сложных к менее сложным свойствам.
Например, режущие свойства инструмента определяются его геометрическими параметрами и свойствами материала, из которого изготовлен инструмент (рисунок 1). В свою очередь, основными физико-механическими свойствами материала являются его твердость, температуростойкость, теплопроводность. Твердость инструментальных сталей зависит от их химического состава и режимов термической обработки. Процесс деления свойств можно продолжить и дальше.
Рисунок 1 – Построение «Дерева свойств» режущего инструмента
Иерархические структуры типа дерева позволяют провести анализ сложной системы, разделяя ее на более простые. Древовидные структуры применяются в системном анализе, в прогнозировании, в квалиметрии, в теории принятия решений.
В квалиметрии дерево свойств, с одной стороны, позволяет четко представлять, какие группы свойств составляют качество объекта, а, с другой, – является графическим выражением алгоритма расчета комплексной оценки качества изделия.
Построение дерева свойств оцениваемого объекта или дерева показателей качества является одним из этапов разработки методики оценивания качества продукции.
На практике при оценке качества продукции рассматриваются не вес свойства, а в основном, те которые характеризуют удовлетворение потребностей, ради которых создавалась продукция. Например, все металлические изделия обладают свойством проводимости электрического тока. Для электрических проводов это свойство является одним из основных, а для режущих инструментов оно не отражается на их способности выполнять спои функции, хотя косвенно оно может отражать теплопроводность, которая является важной характеристикой инструментальных материалов. Все свойства продукции делятся на три типа: сложные, которые можно разделить на менее сложные; простые – элементарные или неделимые и квазипростые. К квазипростым относятся сложные свойства, которые нецелесообразно делить на менее сложные, если известна функциональная или корреляционная зависимость между ними. Например, площадь помещения являеметодологи выбора материаловтся сложным свойством, которое состоит из длины и ширины, но во многих случаях площадь является достаточной характеристикой помещения.
Группа свойств – совокупность менее сложных свойств, на которую непосредственно раскладывается сложное свойство.
Высота дерева – общее количество ярусов в дереве. Общая схема декомпозиции свойств по ярусам дерева показана на рисунке 2.
Для простых объектов (инструмент, операция) число ярусов т = 4–7, для сложных (станок, технологический процесс) т = 8–12, для очень сложных (производственный процесс) число ярусов может достигать 20 и более.
Полное дерево –дерево, на последнем ярусе которого расположены только простые или квазипростые свойства.
Неполное дерево –на верхнем ярусе которого могут находиться сложные свойства.
Поддерево – ветка дерева, простирающаяся на два и более яруса.
Усеченное дерево –полное или неполное дерево, у которого в соответствии с конкретной решаемой задачей, исключается одно или несколько свойств или поддеревьев.
Правила построения деревьев свойств.В квалиметрии для построения деревьев свойств разработан комплекс правил, следование которым позволяет различным разработчикам применительно к одному и тому же объекту получить одинаковые деревья свойств Эти правила разделены на группы.
Правила, регламентирующие выбор типа дерева.При применении точного метода оценивания качества продукции необходимо строить полное дерево.
Рисунок 2 – Общая схема декомпозиции свойств по ярусам дерева
Правила построения деревьев свойств.В квалиметрии для построения деревьев свойств разработан комплекс правил, следование которым позволяет различным разработчикам применительно к одному и тому же объекту получить одинаковые деревья свойств Эти правила разделены на группы.
Правила, регламентирующие выбор типа дерева.При применении точного метода оценивания качества продукции необходимо строить полное дерево.
Если оценивание качества продукции будет осуществляться с применением шкалы рангов, то можно использовать усеченное дерево. Это существенно уменьшает трудоемкость оценки качества.
Допускается использовать неполное дерево свойств, если применяется упрощенный метод оценивания качества.
Общие правила построения деревьев свойств промышленной продукции.Максимальная высота дерева. Дерево необходимо ветвить до тех пор, пока на последнем его ярусе не останутся только простые и квазипростые свойства, которые можно определить инструментальным или экспертным способом.
Независимость по предпочтению свойств в. дереве. Этоправило заключается в том, что в одной группе не должно быть свойств, улучшение которых приводит к ухудшению других свойств.
Например, для инструментальных сталей увеличение твердости, как правило, приводит к уменьшению прочности. Поэтому эти свойства нельзя включать в одну группу.
Независимое свойство – свойство, входящее в группу свойств, которое находится в отношении независимости по предпочтению с любым свойством этой группы.
Зависимое свойство – входящее в группу свойство, которое не находится в отношении независимости по предпочтению хотя бы с одним свойством из этой группы.
Любую построенную группу свойств необходимо проверять этому правилу.
Полнота учета особенностей применения объекта. В соответствии с этим правилом, в дерево должны включаться все свойства, отражающие особенности применения продукции. Можно не включать свойства, для которых нет данных, позволяющих определить значения показателей этих свойств.
Исключение свойств надежности. Свойства, определяющие надежность продукции (сохраняемость, ремонтопригодность, безотказность и долговечность), не включаются в дерево свойств. Они учитываются при вычислении комплексного показателя качества продукции в виде коэффициента использования.
Жесткость структуры начальных ярусов дерева. для технических объектов для первых 10–12 ярусов в квалиметрии разработано так называемое «обобщенное дерево свойств», в основных чертах применимое к любым типам подобных объектов. Для каждой конкретной продукции из обобщенного дерева исключают те свойства, которые не соответствуют специфики анализируемого объекта.
Общие правила построения поддеревьев свойств назначения.Единый признак деления для свойств в группе. Поскольку декомпозиция сложного свойства на группу свойств есть частный случай их классификации, то для всех свойств, входящих в группу; должен быть, единый признак такой классификации. Например, на рисунке 3 это правило нарушено.
Для свойства 1 признаком деления является «конструкция упругих элементов подвески» (рессоры, торсионы, пружины). Для свойства 2 признаком деления является «материалы, из которых изготовлены упругие элементы» (углеродистые, легированные стали). Для свойства 3 признак деления – «жесткость подвески». То есть в группе оказалось три признака деления, что недопустимо. Для выполнения этого правила деление на группы должно быть произведено как показано па рисунке 4.
Функциональная направленность формулировок свойств. В группе свойств желательно применять признаки деления, которые отражают не конструктивную структуру оцениваемой продукции, а характер выполняемых ею функций. Например, оценку качества металлорежущего станкацелесообразно вести не отдельным его частям (шпиндель, суппорт, коробка скоростей, ходовой винт и т.д.), а по отдельным аспектам его функционирования (скорость резания, мощность, жесткость и т. д.).
Рисунок 3 – Декомпозиция сложного свойства на группу простых (неверный вариант)
Рисунок 4 – Декомпозиция сложного свойства на группу простых (верный вариант)
Это правило можно не выполнять, если требуется оценка именно конструктивных блоков продукции.
Необходимость и достаточность числа свойств в группе. Каждое свойство, входящее в группу, должно быть необходимым для адекватного описания связанного с этой группой сложного свойства. Одновременно количество этих свойств должно быть достаточным для обеспечения вышеуказанного адекватного описания.
Например, если в группу свойств, характеризующих свойство «размеры рессорного листа», входят: высота, ширина, длина, площадь, то для этой группы выполняется требование необходимости, но не выполняется требование достаточности, поскольку площадь может быть найдена по длине и ширине.
При первоначальном формировании групп одно свойство может быть включено в несколько групп. Это не страшно. Поскольку необходимость его присутствия в каждой группе в дальнейшем будет неоднократно проверена.
Возможно, что некоторые свойства будут статистически зависимыми, например диаметр и масса детали. Это неважно, поскольку комплексная оценка качества нечувствительна к корреляции свойств.
Если какое-либо свойство можно выразить через другие, например расчетом, то его можно исключить из дерева. Однако и в случае его сохранения ошибки не произойдет, поскольку нормированные коэффициенты весомости всех функционально связанных свойств будут в сумме составлять единицу, и завышения их влияния на качество за счет количества не произойдет.
Эталонное число свойств в группе. В группу свойств назначения необходимо включать как общие свойства для всех оцениваемых объектов, так и свойства, характерные лишь для отдельных единиц продукции. Например, если оцениваются два вида инструментов, один из которых имеет износостойкое покрытие, а режущие кромки другого упрочнены с помощью лазера, то в группу свойств назначения наряду с общими для обоих инструментов свойств надо включить и отличающиеся свойства - износостойкое покрытие и лазерное упрочнение.
Частные правила построения деревьев свойств.Эти правила применяются а отдельных случаях: при применении экспертного метода определения значений коэффициентов весомости и при допустимом уменьшении количества информации (за счет применения шкалы рангов или снижения точности оценки качества продукции).
Случайный характер расположения свойств в группе. При экспертном определении значений коэффициентов весомости свойства, помещенные в начале списка группы, свойств, подсознательно считаются некоторыми экспертами наиболее важными. Поэтому свойства в группе должны располагаться случайным образом и эксперты должны знать об этом.
Минимум свойств в группе. Известно, что чем меньше свойств в группе, тем больше достоверность назначенных экспертами значений коэффициентов весомо и считается, что число свойств в группе должно быть не более 9. Это связано с ограничением наколичество единиц оперативной информации, которое человек может перерабатывать одновременно – так называемым «магическим числом», равным 7 ± 2.
Исключение одинаково выраженных свойств. Если оценивание качества продукции будет осуществляться с применением шкалы рангов, то в дерево можно не включать свойства, в одинаковой степени выраженные в сравниваемых вариантах продукции. Например, при оценке влияния геометрических параметров на работоспособность инструментов, изготовленных из одного материала, свойства, характеризующие материал, можно в дерево не включать.
Порядок построения дерева свойств.Возможны два подхода к построению дерева свойств.
В первом случае процесс построения дерева свойств состоит из повторяющихся циклов разбивки сложного свойства на группу более простых. При этом рекомендуется применять следующую последовательность. Вначале осуществляется декомпозиция свойства, находящегося в начале списка группы, Затем делится первое свойство из вновь организованной группы и так до полного завершения построения дерева.
При втором подходе необходимо составить как можно более полный перечень свойств оцениваемого объекта и формирование дерева начинать с его последних уровней – с отнесения единичных показателей к тем или иным комплексным показателям предпоследнего уровня и далее, вплоть до нулевого яруса.
Каждой группе свойств присваивается свое название.
Все свойства нумеруются, начиная с самого верхнего яруса, в последовательности, показанной на рисунке 2.
При построении дерена для определения более полного перечня свойств оцениваемой продукции необходимо использовать различные источники информации:
– техническую документацию;
– государственные стандарты и другие нормативные и методические документы, классифицирующие продукцию по назначению и условиям применения и регламентирующие требования к ней;
– литературные источники по вопросам эксплуатации продукции или ее аналогов;
данные изучения потребительского спроса и прогнозные данные;
– опрос экспертов.
Определение состава группы экспертным методом.При делении сложного свойства на группу более простых у разных экспертов может быть различный набор свойств, входящих в группу. Некоторые свойства могут быть включены одновременно в разные группы. Для окончательного определения состава групп необходима их статистическая обработка, которая включает поиск «выпадающих» свойств, а также «согласованных» и «выпадающих» групп свойств.
Принадлежность свойства f к группе S определяется показателем a, который называется «уровнем согласованности» экспертов в отношении свойства f. Он определяет ту часть экспертов, которые включили свойство в f группу:
nf – число экспертов, включивших свойcтво f в группу S;
п –общее число экспертов.
Свойство включается в группу, если a³aкр , где aкр – критическое значение «уровня согласованности». В наиболее ответственных случаях принимаются aкр = 1. в менее ответственных – 0,8; 0,66, но не ниже 0,5.
Согласованность индивидуальной группировки свойств у эксперта с группой S определяется показателем р, который указывает долю свойств индивидуальной группировки, входящих в обобщенную группу.
число свойств индивидуальной группировки, входящих в обобщенную группу.
где ffs – число свойств индивидуальной группировки, входящих в обобщенную группу; f – общее число свойств в индивидуальной группировке.
Индивидуальная группировка считается выпадающей, если b < 0,8 или в менее ответственных случаях b < 0,5.
Например, 4 эксперта предложили 14 свойств, характеризующих более сложное свойство. Эти свойства они объединили в 4 группы следующим образом (таблица I).
Таблица 1
Объединение свойств в группы
Эксперты
| Группы
|
| S1
| S2
| S3
| S4
|
| 1,2,3,4,5
| 6,7,9
| 8,13,14
| 10,11,12
|
| 1,2,3,7
| 4,5,9
| 6,8,11
| 10,12,13,14
|
| 1,3,4,5
| 6,7,9
| 2,8,11
| 10,12,13,14
|
| 1,2,4,5,9
| 3,6,7
| 8,11,12
| 10,13,14
|
Необходимо провести статистическую обработку группировок.
Критическое значение «уровня согласованности» aкр = 0,66.
С начала определяются значения «уровня согласованности» по группам (таблица 2).
Следовательно, при aкр = 0,66 состав групп будет следующим:
Группа S1 свойства 1, 2, 3, 4, 5;
группа S2 свойства 6, 7, 9;
группа S3 свойства 8. 11:
группа S4: свойства 10. 12. 13, 14.
Далее осуществляется поиск «согласованных» и «выпадающих» групп свойств. Пусть индивидуальная экспертная группировка считается выпадающей при b £ 0,5.
Таблица 2
Определение «уровня согласованности» свойств по группам
S1
| S2
| S3
| S4
| Свойство
| Свойство
а
| Свойство
а
| Свойство
О.
|
| 1,0
|
| 0,25
|
| 0,25
|
| 1,0
|
| 0,75
|
| 0,25
|
| 0,25
|
| 0.25
|
| 0,75
|
| 0,25
|
| 1,0
|
| 0,75
|
| 0,75
|
| 0,75
|
| 0,75
|
| 0,75
|
| 0,75
|
| 0,75
|
| 0,25
|
| 0,75
|
| 0,25
|
| 0,75
|
| 0,25
| –
| –
|
| 0,25
| –
| –
|
| 0,25
| –
| –
|
В нашем примере значения показателя Р будут следующими (таблица 3).
Таблица 3
Расчет согласованности свойств по группам
Эксперты
| Группы
| S1
| S2
| Sз
| S4
|
| 1,0
| 1,0
| 0,5
| 0,67
|
| 0,6
| 0,33
| 0,67
| 1,0
|
| 0.8
| 1,0
| 0,67
| 1,0
|
| 0,8
| 0,67
| 0,67
| 0,75
|
Следовательно, надо исключить группировку второго эксперта в группе S2. После этого необходимо снова рассчитать показатели согласованности индивидуальных группировок и повторить построение согласованных групп. Нетрудно проверить, что исключение индивидуальной группировки второго эксперта не изменит состава обобщенной группировки S2.
Выбор показателей свойств.При количественном оценивании качества в расчетах фигурируют не свойства, а их показатели Р. Процедура по выявлению этих показателей тесно связана с процедурой построения дерева свойств и в большинстве случаев не вызывает каких-либо затруднении.
Исключение составляют случаи, когда для измерения какого-либо свойства может быть использовано два или более разных показателей. Например, для свойства металлорежущего инструмента «стойкость» могут быть выбраны два разных показателя: время работы до полного износа или длина пути до полною износа. В этих случаях следует учитывать трудоемкость определения показателя качества и степень его соответствия измеряемому свойству.
Кроме того, следует учитывать, что для большинства показателей существуют две формы их выражения, имеющие негативный и позитивный характер, например экономичность и неэкономичность, твердость и ударная вязкость и т. д. Желательно, чтобы формулировка показателей качества имела позитивный характер.
Для некоторых свойств отсутствуют показатели, выражаемые в физических единицах измерения. В этом случае принимаются условные показатели, выражаемые в долях единицы или в процентах и совпадающие по наименованию с наименованием свойств.
Понятно, что проблема выбора показателя свойств касается только свойств последнего яруса дерева. Для всех остальных свойств формулировка показателя совпадает с названием свойства.
«Цель определения показателей свойств дерева свойств фактически превращается в дерево показателей качества.
Порядок выполнения работы
1. Каждый студент получает задание, в котором указано наименование детали и условия ее эксплуатации.
2. Анализирует ее напряженное состояние в процессе эксплуатации.
3. Определяет комплекс необходимых свойств материала.
4. Строит дерево свойств.
5. Составляет отчет по проделанной работе.
6. Защищают отчеты перед группой.
Содержание отчета:1. Описать цели и задачи.
2. Построить дерево свойств (рисунок 1).
Контрольные вопросы: 1. Что такое качество?
2. Что такое свойство?
3. Что понимается под деревом свойств?
4. Что такое группа свойств?
5. Что понимается под высотой дерева и каково число ярусов?
6. Что понимается под полным и неполным деревом?
7. Что такое поддерево?
8. Каким образом определяется принадлежность свойств к группе?
Практическая работа № 2
Оптимизация выбора материала по основным эксплуатационным требованиям
Цель работы: 1.Ознакомиться с методологией выбора материалов. Построить дерево решений для конкретного изделия
2. Рассчитать функцию желательности для различных вариантов.
1. Общие сведения
Методика выбора материалов и обработки металлических изделий.При выборе материала для проектируемой детали основными требованиями являются следующие:
– Обеспечение конструкционной прочности изделия с учетом вида напряженного состояния и условий эксплуатации детали,
– Соответствие технологических свойств выбранного материала с возможностями конкретного производства. – Экономическая эффективность изготовления изделия из выбранного материала, особенно важная при серийном и массовом производстве.
Рисунок 1. Классификация параметров выбора материалов
В том случае, если основным критерием выбора материала является комплекс механических свойств, конструктор традиционно использует справочную литературу, содержащую характеристики прочности и пластичности широкого перечня сталей и сплавов, а также рекомендации по назначению и типовые режимы их термической и химико-термической обработки. В то же время, обеспечение комплекса требований по прочности и пластичности часто оказывается недостаточным для надежной работы изделия. Для большой группы изделий необходимо обеспечить еще и достаточный запас вязкости. В особенности это важно для ответственных деталей, и для изделий, работающих в условиях Крайнего Севера при отрицательных температурах, так как температура хрупко-вязкого перехода в них должна быть как можно ниже температуры эксплуатации.
Обеспечение работоспособности изделия подразумевает не только определенный комплекс механических свойств — прочности, вязкости» пластичности, но и наличие специфических свойств, таких, как коррозионная стойкость, жаростойкость» кавитационная стойкость и т.д. Например, для изготовления деталей агрегатов пищевой промышленности» находящихся в непосредственном контакте с пищевыми продуктами» необходимо выбирать материал, обладающий не только механической прочностью, но и коррозионной стойкостью при длительных воздействиях пищевых сред в условиях повышенных давлений т температур. Кроме того, в данном случае необходимым требованием является нетоксичность как самих материалов, так и продуктов их коррозии.
Выбор марки стали или сплава неотделим от выбора технологии термической обработки. При выборе технологии обработки, обеспечивающей конструкционную прочность, необходимо учитывать не только характеристики прочности и твердости. Так, в стали 40 можно получить предел прочности на уровне 800 МПа путем улучшения (закалка от 840°С и высокий отпуск) или нормализации (непрерывное охлаждение на воздухе от 840 *С). В первой случае после проведенной термообработки сталь будет иметь следующий комплекс свойств: δ = 16 %; ψ = 65 %, Т50= - 120°С, а во втором δ= 14 %; ψ = 22 %, Т50 = + 50 °С. Очевидно, что, несмотря на более сложную технологию термической обработки, для ответственных изделий необходимо рекомендовать только первый вариант. Технологичность выбранного материала особенно важна в условиях серийного и массового производства.
Для деталей, подвергающихся упрочняющей термической обработке, важным критерием при выборе марки стали является ее прокаливаемость Оптимальное сочетание прочности и вязкости обеспечивается при содержании в структуре закаленной стали не менее 90 % мартенсита. Как отмечалось в п. 3.1, детали, работающие в условиях действия ударных нагрузок или больших растягивающих напряжений, должны иметь одинаково высокую прочность по всему сечению. Для деталей, работающих в условиях изгиба или среза без ударных нагрузок, можно ограничиться получением высокой прочности на глубине» равной 0,25 толщины детали. В соответствии с этим выбирать марку стали и технологию ее термической обработки следует, ориентируясь на ее характеристики прокаливаемости. Чем больше сечение изделия, тем более легированную сталь приходится выбирать, чтобы обеспечить регламентированную прокаливаемость.
Для деталей, в которых высокие прочностные (или антикоррозионные, триботехнические и др.) свойства достаточно обеспечить только в относительно тонком поверхностном слое, можно использовать соответствующую химико-термическую обработку. В этом случае выбор марки стали определяется комплексом требуемых свойств (например, сочетанием прочности и вязкости) на поверхности и в сердцевине изделия.
Решение проблемы выбора материала для конкретного изделия осложняет постоянно возрастающим количеством аналогичных по назначению и близких по свойствам сталей и сплавов.
Кроме того, в современных условиях производства определяющим становится экономический фактор. Стоимость изделия определяется, в первую очередь, стоимостью используемого материала. Самыми дешевыми из конструкционных сталей являются углеродистые стали обыкновенного качества. Низколегированные стали, содержащие марганец, кремний, небольшое количество хрома мало отличаются по стоимости от углеродистых сталей. Высоколегированные стали тем дороже, чем больше содержат легирующих элементов. К самым дорогим относятся никелевые жаропрочные сплавы, прецизионные сплавы и вольфрамовые инструментальные стали. Вместе с тем, высоколегированные стали обладают более высоким комплексом свойств, что позволяет уменьшить размеры и снизить материалоемкость изделий. Необходимо учитывать, что в себестоимость детали входит не только стоимость материала, но и стоимость технологии его обработки. Целесообразность и эффективность использования сложных видов обработки, таких, например, как химико-термическая, термомеханическая, определяется невозможностью обеспечения без их применения требуемого комплекса свойств изделия.
К числу важнейших факторов, определяющих выбор материала и технологии его обработки, относятся также экологические требования и возможность последующей утилизации материала.
Таким образом, проблема оптимального выбора материала — сложная и многопараметрическая задача. Часто она решается эвристически, на основе теоретических знаний, практического опыта и интуиции конструктора. Однако существуют подходы, позволяющие формализовать задачу и найти оптимальное решение, обоснованное в рамках принятых ограничений.
Определение объектов и их значений.Объект: нагрузки. Значение: низкие, средние, высокие. Объект: требования к материалу. Значение: нормальные, высокие.
Функция желательности.Сложность оптимального выбора заключается в том, что нужно сравнить несопоставимые свойства, например, прочность, коррозионную стоит кость, обрабатываемость резанием. Характеристики этих свойств имеют разный физический смысл и размерность и не могут непосредственно сравниваться друг с другом. Некоторые свойства вообще не могут быть оценены количественно, например, склонность к отпускной хрупкости, флокеночувствительность.
Рисунок 2. Дерево решений
Рассмотрим дерево решений на примере чугунного коленчатого вала.
Одним из подходов к решению проблемы выбора является использование обобщенной функции желательности Харрингтона, которая рассчитывается по формуле:
d = ехр [ – ехр ( –y')],
где d – функция желательности; у – кодированное значение свойства.
Прежде всего необходимо выделить перечень анализируемых свойств, К числу которых могут относиться не только эксплуатационные свойства, но и экономические – материалоемкость, стоимость, а также эргономические, экологические и др. Кодирование свойств осуществляется следующим образом. Кодированное значение свойства задается в интервале от – 6 до + 6 в соответствии с критериями, приведенными в табл. 6.1.
Рисунок 3. Дерево решений коленчатого вала
Таблица 6.1
Соотношение значений критериев желательности и кодированных свойств
Желательность качества свойства
| Максимально хороший уровень
| Очень хорошее
| Хорошее
| Удовлетворительное
| Плохое
| Очень плохое
| Абсолютно
неприемлемое
| Значения у
| От 6 до 3
| От 3 до 1,5
| От 1,5 до 0,8
| От 0,8 До О
| От О
До-1,5
| От -1,5 До-3
| От -3
До -6
| Значения функции жела-кшостп d
| 1,00
| 1.00... 0,80
| 0,80... 0,63
| 0,63... 0,37
| 0,37... 0,20
| 0,20...0
|
|
На практике обычно используют значения у' = 0 и у' = 3, как нижнее и верхнее граничные условия. Нижнее значение свойства наиболее часто задается технической документацией или условиями работы (например: твердость поверхностного слоя должна быть не менее 60 HRС; балл неметаллических включений должен быть не более второго; допускается малая склонность стали к отпуск-вой хрупкости). Верхняя граница свойств задается, исходя из требований нормативной документации, либо из соображений целесообразности (например, верхнее значение предела прочности стали для изготовления ответственного крепежа вряд ли может составлять более 3000 МПа). В качестве верхней границы свойства можно принять его наилучшее значение для всей группы материалов данного назначения.
В диапазоне значений свойств от нижней до верхней границы для каждого конкретного значения свойства рассчитывают пропорциональное кодированное значение у'. При значениях кодированного свойства от 0 до 3 определяется функция желательности, которая изменяется в пределах от 0,37 до 1,00, Обобщения функция желательности D по всей совокупности анализируемых свойств рассчитывается по формуле: 6.2
Лучшим комплексом свойств обладает материал, характеризующийся максимальным значением D.
2. Порядок выполнения работы
1. Каждый студент продолжает работу над заданием, полученным на первом занятии. Анализирует ее напряженное состояние в процессе эксплуатации.
3. Определяет комплекс необходимых свойств материала.
4. Строит дерево решений.
7. Дополняет дерево решений.
10. Составляет отчет по проделанной работе.
11. Защищают отчеты перед группой.
3 Содержание отчета
1. Описать цели и задачи.
2. Изобразить деталь.
3. Построить дерево решений (рисунок 1).
Контрольные вопросы: 1. Что такое объект?
2.Основные параметры выбора материалов.
3. Какими значениями может обладать объект?
4.Какова структура дерева решений?
5.Что такое функция желательности и как она определяется?
6. Что понимается под критериями функции желательности?
4 Рекомендуемаялитература
1 Арзамасов, Б. Н. Материаловедение: учебник для вузов / Б. Н. Арзамасов, В. И. Макарова, Г. Г. Мухин. – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. – 648с.: ил.
2 Лахтин, Ю. М. Материаловедение: учебник для высших технических учебных заведений / Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева. – М. : «Машиностроение», 1990. – 528 с.: ил.
3 Сорокин, В. Г. Стали и сплавы: марочник: справ. изд. / В. Г. Сорокин, М. А. Гервасьева. – М. : Интермет Инжиниринг, 2003.– 608с.: ил.
4 Гуляев, А. П. Металловедение: учеб. для вузов / А. П. Гуляев. – М. : Металлургия, 1986. – 542 с. ил.
5. «Выбор материалов и технологий в машиностроении» / А. М. Токмин, В. И. Темных, Л. А. Быконя, Е. И. Герасимова. 2008 г.
Практическая работа № 3
|