Основные понятия:методология, метод,комбинационно-синтезирующий метод, аппроксимация, конструирование, проектирование, системное проектирование, системно-структурный метод, системный анализ, математическое моделирование, проективно-прагматический метод, метод декомпозиции, экстраполяция, технический эксперимент.
Технические науки так же, как естественные и социально-гуманитарные имеют свою методологию, систему методологических принципов и подходов.
Методология науки– это учение о методах и процедурах научной деятельности, а также раздел общей теории познания, в особенности теории научного познания (эпистемологии) и философии науки. Научным методомименуется упорядоченный метод познания, исследования, приближающий исследователя к истине. В отличие от научного метода, более утилитарный термин «методика» обозначает всего лишь систему операций, процедур, приемов, либо их описание для работы с техническими средствами или данными, либо для установления фактов.
Методология науки в прикладном смысле – это система (комплекс, взаимообусловленная и взаимосвязанная совокупность) принципов и подходов исследовательской деятельности, на которые опирается исследователь (ученый) в ходе получения и разработки знаний в рамках конкретной естественно-научной или технической дисциплины. Методы технической науки, ее методология меняются с течением времени очень мало. В целом методы познания технических объектов соответствуют общенаучным. Хотя для них характерны определенные особенности: особое значение придается системному подходу и методам моделирования.
Лекция 2. Средства и методы научного исследования.
Можно выделить отдельно проблему методологии исследования в технических науках, которая имеет ряд существенных отличий от исследований в естественных науках.
Отличия методологии исследований в технических и естественных науках.
| Исследования в технических науках | Исследования в естественных науках |
| Цель исследований – реализация их результатов для совершенствования технических объектов. | Цель НИР – получение нового знания. |
| Направленность определяется социально-экономическим заказом. | Направленность определяет исследователь в стремлении к пониманию природы. |
| Обязательность доказательного обоснования целей исследования. | Необязательность наличия прикладных целей исследования. |
| Наличие инновационного предложения или его обоснования. | Необязательность видимой практической полезности исследований. |
| Наличие экспериментальной составляющей. | Допустимость теоретических исследований. |
| Специфичность методов экспериментальных исследований. | Наибольшее разнообразие методов экспериментальных исследований. |
| Многоаспектность объекта исследования. | Приемлемость изучения объекта в единственном аспекте. |
| Обязательность технико-экономической оценки применения результатов. | Необязательность получения социально-экономического эффекта от применения результатов. |
Лекция №2 Станислав Шипулин «Как эффективно решать инженерные задачи? Базовые действия конструктора»
В общем и целом, процедура (технология) получения знания (и научно-практических результатов) в технических науках выглядит так:
1. «Библиографическое исследование».
2. Привлечение экспертов к оценке и детализации направленности исследования. В диссертационных исследованиях формирование темы диссертационной работы.
3. Выявление противоречия и обоснование актуальности проблемы исследования.
4. Выбор цели и объекта исследования.
5. Определение предмета исследования.
6. Обоснование актуальности исследования.
7. Поиск гипотезы исследования.
8. Математизация гипотезы, построение математической модели (теоретическое обоснование).
9. Планирование эксперимента.
10. Подготовка эксперимента.
11. Проведение эксперимента.
12. Обработка результатов.
13. Формирование предложения по трансформации объекта.
14. Теоретическое исследование по интерпретации результатов эксперимента (проверка адекватности гипотезы) и осознание результатов НИР.
15. Поиск и обоснование применений предложения.
16. Публикация результатов.
17. Подготовка нормативных документов или исходных данных для технического проекта.
Приведенная технология исследований в технических науках универсальна для поисковых и диссертационных исследований. В зависимости от содержания исследования отдельные этапы этой универсальной технологии могут быть пропущены. Однако на каждом из этих этапов применяется своя система методов.
Принципиальное методологическое значение имеет проблема общего метода технических наук. В этой связи особого внимания заслуживает позиция В.И. Белозерцева и Я.В. Сазонова, согласно которой общим методом технических наук и технического творчества является комбинационно-синтезирующий метод.
Он состоит в том, что в процессе создания новой техники, новых материалов, новых технологических процессов ученые, конструкторы, инженеры осуществляют многообразное комбинирование (частично на опытно-экспериментальном, а в основном на теоретическом уровне) самых различных естественных законов, процессов, сил, конфигураций деталей, принципов работы различных подсистем, входящих в то или иное проектируемое техническое устройство до тех пор, пока не будет найдена такая оптимальная, строго определенная последовательность взаимовлияний в целостном единстве уже точно определенных сил, свойств, процессов, законов и подсистем, которая и приводит к появлению (производству) качественно новой техники. Комбинационно-синтезирующий метод технических наук – метод создания новых технических систем, новых материалов и технологических процессов на основе объединения, использования отдельных естественных, природных законов, сил, свойств, процессов и материалов [57].
Сущность и методология проектирования.
Существует много определений термина «проектирование». Но чаще всего под «проектированием» подразумевают практическую деятельность, направленную на удовлетворение новых потребностей людей. Конечным итогом проектной деятельности является проект, т.е. комплект документации, предназначенной для создания определенного объекта, его эксплуатации, ремонта и ликвидации, а также для проверки или воспроизведения промежуточных и конечных решений, на основе которых был разработан данный объект. Объектом проектирования может быть материальный предмет, выполнение работы, оказание услуги.
Проектирование связано не только с техническими объектами. Так, имеется социальное проектирование, проектирование программного обеспечения и другие. Отличительной особенностью проектирования является его практическая направленность (обязательное наличие практических результатов, иначе это будет «прожект», «маниловщина», творчество ради творчества) и персональная ответственность за полученные и переданные заказчику результаты.
Внутри процесса проектирования, наряду с расчетными этапами и экспериментальными исследованиями, часто выделяют процесс конструирования. Конструирование — деятельность по созданию материального образа разрабатываемого объекта, ему свойственна работа с физическими моделями и их графическими изображениями. Эти модели и изображения, а также некоторые виды изделий называют конструкциями.
Основные методы, методологические подходы и принципы технических наук и методологии проектирования:
Системное проектирование комплексно решает поставленные задачи, принимает во внимание взаимодействие и взаимосвязь отдельных объектов-систем и их частей как между собой, так и с внешней средой, учитывает социально-экономические и экологические последствия их функционирования. Системное проектирование основывается на тщательном совместном рассмотрении объекта проектирования и процесса проектирования, которые в свою очередь включают еще ряд важных частей, показанных на рис.1.
В методологии проектирования используется системно-структурный метод — способ исследования объекта, в качестве которого в данном случае выступают техника, технология и инженерная деятельность, рассматриваемые как системы, что достигается посредством использования общенаучных методологических принципов, специальных понятий.
Данный метод предполагает:
1) рассмотрение объекта как системы;
2) определение состава, структуры и организации элементов и частей системы;
3) выявление зависимости каждого элемента от его места и функций в системе с учетом того, что свойства целого не сводимы к сумме свойств его элементов;
4) анализ того, насколько поведение системы обусловлено как особенностями ее элементов, так и свойствами структуры;
5) исследование механизма взаимозависимости системы и среды;
6) изучение характера иерархичности, присущего данной системе;
7) определение функций системы и ее роли среди других систем;
8) обеспечение множественности описаний с целью множественного охвата системы;
9) рассмотрение динамики системы, представление ее как развивающейся целостности, обнаружение на этой основе закономерностей и тенденций развития системы
В рамках системного подхода познавательный процесс ориентируется на раскрытие функционально-целостной взаимосвязи исследуемого объекта, выявление типов связей между его подсистемами. Онтологическим основанием интегральных функций системного подхода служит целостный характер общественной реальности.
ПРИМЕР: Станок (система элементов-подсистем), сам он — подсистема целостного технологического процесса, а тот в свою очередь рассматривается как подсистема целостного межтехнологического процесса и т.д.
В технических науках выдвижение системного подхода на одно из ведущих мест связано с появлением все более сложных технических систем, с возрастанием масштабности технических проектов, с изучением систем «человек и машина». Системный подход не связан однозначно с конкретной совокупностью познавательных принципов, это общая методологическая установка при исследовании объектов как систем (особенно сложных систем). С позиций системного подхода все технические объекты представляют элементы или системы, взаимодействующие, в свою очередь, с другими системами.
Системный анализ, как и системный подход, не представляет строгой методологической концепции. Однако системный анализ связан с более частными, в том числе формализованными, методами и процедурами. Методы системного анализа направлены на выдвижение различных вариантов решения задачи при наличии некоторой неопределенности в условиях задачи. Выбор наиболее приемлемого для реализации варианта решения задачи осуществляется как на основе научного исследования, так и в ряде случаев на основе личного опыта, интуиции и других субъективных моментов.
Поскольку применение методов системного анализа связано с процессом принятия решений по практическим проблемам управления (системами), постольку системный анализ выступает как прикладное направление современной методологии познавательной и практической деятельности. В процессе принятия технических решений методологические средства системного анализа служат действенным фактором интеграции технических наук и производства.
Системный анализ в области конструирования сложных технических систем иногда называют системотехникой. Более часто системотехнику определяют как научно-техническую дисциплину, охватывающую вопросы проектирования, создания, испытания и эксплуатации сложных систем. В таком понимании системный анализ наряду с моделированием составляет методологическую основу системотехники [58].
Математическое моделирование- процесс математизации технологического знания, то есть использование математики в описании соответствующих процессов. Математическое (информационное) моделирование — это когда исследуемый объект, характеризуемый определенными количественными параметрами, изучается с помощью ЭВМ.
В основе этого метода лежит концепция «черного ящика» («вход» и «выход», на которые задаются данные). Исследователь выявляет оптимальные показатели системы, обеспечивающие заданные характеристики объекта (процесса). Задача заполнения «черного ящика» распадается на два этапа. И именно: создание исходного образца и его оптимизация.
В простейшем случае выдвигается конкретная техническая идея, воплощенная в объекте (образце). В сложном случае реализация технической идеи предваряется экспериментированием на модели, которая может быть упрощена, дабы выявить ее потенциальные возможности, приближающиеся к реальному объекту.
Метод моделирования имеет, наряду с экспериментом, наибольшее значение в технических науках в силу специфики возникновения технического объекта. Как уже отмечалось, под моделированием понимается исследование объектов познания посредством построения их моделей, когда реальный объект заменяется его образцом, а знания, полученные на основе исследования модели, переносятся на реальный объект. Однако в техническом познании реальный объект зачастую отсутствует. В этом случае моделирование можно рассматривать как процесс не только познания объекта, но и его создания.
В целом цикл моделирования включает в себя ряд этапов:
1) процедуру создания модели технического объекта;
2) исследование модели;
3) ее преобразование;
4) переход от модели к техническому объекту.
При этом моделирование оказывается непосредственно связано с экспериментом. В силу того, что сегодня масштаб технических исследований очень значителен, затраты велики, как правило, вначале создается упрошенная модель, в которой материализуются основные принципы соответствующей технической системы. В настоящее время часто начинают с имитационного эксперимента, т.е. строится математическая модель, которая переводится на язык программы и вводится в компьютер.
Проективно-прагматический метод, который дает исследователю общую схему действия. Суть его составляет логика так называемого практического вывода. Необходимо не просто подвести информацию о факте под закон, а подчинить поставленной научно-технической цели информацию о средствах ее достижения.
Метод аппроксимации:слово «аппроксимация» в своем первоначальном значении в математике означает замещение каких-либо математических функций или расчетных схем другими, приближенно выражающими их, эквивалентными им в определенном отношении, а также более простыми функциями или расчетными схемами, для которых уже существуют или могут быть получены известные решения. В технических науках это понятие получило более широкое толкование как процедура решения инженерных задач на теоретических схемах с помощью ряда их эквивалентных замен и упрощений.
Сущность метода аппроксимации заключается в компромиссе между точностью и сложностью расчетных схем. Точная аппроксимация обычно приводит к сложным математическим соотношениям и расчетам. Слишком упрощенная эквивалентная схема технической системы снижает точность расчетов. Аппроксимирующие выражения и схемы должны по возможности точно выражать характер аппроксимирующей функции или схемы и в то же время быть как можно проще, чтобы и математические решения были более простыми. Надо подчеркнуть, что для одного режима функционирования технической системы может оказаться предпочтительнее один вид аппроксимации, для других режимов — другие виды.
Технический эксперимент — это деятельность по производству технических эффектов, отчасти может быть квалифицирована как инженерная деятельность, т.е. как конструирование машин, как попытка создать искусственные процессы и состояния, однако с целью получения новых научных знании о природе или подтверждения научных законов, а не исследования закономерностей функционирования и создания самих технических устройств.
К особенностям современного научно-технического эксперимента относят:
а) высокий уровень его материально-технического обеспечения, требующий, как правило, работы целого научного коллектива;
б) использование мощных технологий обработки данных (компьютерных методов, схем статистического анализа, приемов математического моделирования);
в) взаимодействие подходов из различных областей науки для решения конкретных проблем.
Впрочем, до сих пор в прикладных технических науках эксперимент нередко заменяет инженерная деятельность. Именно в инженерной деятельности проверяется адекватность теоретических выводов технической теории и черпается новый эмпирический материал.
Метод декомпозиции (как технический вариант единства анализа и синтеза) применяется для решения сложной технической задачи и сводится к расчленению системы на подсистемы или даже на элементы с целью их детального исследования и последующего синтеза. Например, ракетоноситель как сложная техническая система расчленяется на блоки, которые, в свою очередь, делятся на отсеки, имеющие законченное конструктивное и функциональное назначение. Каждый отсек (топливный, переходный, отсек двигательной установки) подвергается аналитической проработке, а для каждого его элемента проводятся тепловые, прочностные и другие расчеты.
Экстраполяция — распространение знаний о какой-то части объектов, явлений на другую их часть или на совокупность объектов в целом, шире — следствий какой-либо гипотезы или теории с одной сферы описываемых явлений на другие сферы. Так, установив для какого-то газа свойство сжатия и выразив его в виде количественного закона, можно перенести это на другие, не исследованные газы с учетом их коэффициента сжатия. Это распространяется и на прикладное техническое познание.
Выводы: на сегодняшний день насчитывается множество методов технического познания. Как и в естественных науках, методология (наука о методах) техникознания служит определению специфики необходимых методов применительно к техническим наукам. Общим подходом можно считать системный подход, поскольку он наилучшим образом помогает изучить систему техника-природа-человек. Комбинационно-синтезирующий метод позволяет комбинировать различные естественные законы, процессы, силы, детали, принципы работы различных подсистем. Необходимым является метод моделирования, в том числе математического моделирования.
Контрольные вопросы.
1. Каковы взаимоотношения знаний, полученных на эмпирическом и теоретическом уровнях исследования в техникознании?
2. Есть ли какое-то отличие теоретического и эмпирического уровней познания технических и естественных наук?
3. Чем техническая теория принципиально отличается от теории естественнонаучной?
4. Какова роль технической теории?
6. Какую роль выполняют теоретические схемы в техникознании и технической теории?
7. Какие существуют виды схем? Какую роль они выполняют?
8. В чем заключается специфика эксперимента в технических науках?
9. Раскройте особенности метода проектирования в современном техническом знании.
10. Чем проектирование отличается от конструирования?
11. В чем заключается сущность системного подхода в технических науках?
12. В чем заключается сущность метода системного проектирования?
13. В чем заключаются особенности проектно-ориентированного исследования в современной науке?
14. Что такое аппроксимация и какую роль она играет в технических науках и инженерном проектировании?
Дата добавления: 2018-04-04 ; просмотров: 4253 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Источник: studopedia.net
Б. 3 Методы решения научно-технических задач в строительстве
Магистерская программа «Методы решения научно-технических задач в строительстве» предусматривает следующие виды деятельности: инновационную, изыскательскую и проектно-расчетную, научно-исследовательскую и педагогическую.
В данной дисциплине магистранты обучаются методам и методологии научных исследований, обработке результатов эксперимента, планирования экспериментов, построении экспериментальных математических моделей, верификации полученных математических моделей.
Курс построен на материалах современной учебной и справочной методической литературы.
1. Цель и задачи изучения дисциплины
Целью дисциплины «Методы решения научно-технических задач в строительстве» является ознакомление будущих магистров с современными методами решения задач проектирования, технической эксплуатации и реконструкции зданий и сооружений, а также водоотведении городов и промышленных предприятий, с применением современных информационных продуктов и технологий, а также является подготовка будущего магистра к решению профессиональных, научно-исследовательских и научно-педагогических задач в области технической эксплуатации и реконструкции зданий и сооружений, формирование знаний, умений и навыков, необходимых для успешной профессиональной деятельности.
Основные задачи дисциплины:
1. Задачей изучения дисциплины является: обучение магистрантов методам и методологии научных исследований, обработке результатов эксперимента, планирования экспериментов, построении экспериментальных математических моделей, верификации полученных математических моделей.
2. Приобретение студентами навыков применения современных информационных технологий и программных комплексов в практике эксплуатации и реконструкции зданий и сооружений.
3. Практическое освоение численных методов анализа прочности, жесткости несущих и ограждающих конструкций.
4. Математическое моделирование процессов в конструкциях и системах, компьютерные методы реализации моделей, разработка расчетных методов и средств автоматизации проектирования;
5. Постановка и проведение экспериментов, метрологическое обеспечение, сбор, обработка и анализ результатов, идентификация теории и эксперимента;
2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО
Дисциплина «Методы решения научно-технических задач в строительстве» относится к базовой части профессионального цикла учебного плана ФГОС ВПО.
Изучение дисциплины «Методы решения научно-технических задач в строительстве» требует основных знаний, умений и компетенций студента по курсам: «Математическое моделирование», «Методология научных исследований», «Современные проблемы строительной науки, техники и технологии», «Информационные технологии в строительстве».
В дисциплине «Методы решения научно-технических задач в строительстве» даются теоретические основы и практические навыки, при освоении которых студент способен приступить к параллельному изучению следующих дисциплин в соответствии с учебным планом: «Реконструкция и модернизация зданий и сооружений в системе городской застройки», «Научно-исследовательская работа».
Дисциплина «Методы решения научно-технических задач в строительстве» является одной из предшествующих дисциплин при написании магистерской диссертации.
3. Компетенции, формируемые в результате изучения дисциплины
В результате изучения дисциплины студент формирует и демонстрирует следующие компетенции:
- способность использовать углубленные теоретические и практические знания, часть которых находится на передовом рубеже данной науки (ПК-2);
- способность самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности, расширять и углублять свое научное мировоззрение (ПК-3);
- способность осознать основные проблемы своей предметной области, при решении которых возникает необходимость в сложных задачах выбора, требующих использования количественных и качественных методов (ПК-6);
- способность ориентироваться в постановке задачи и определять, каким образом следует искать средства ее решения (ПК-7);
- способностью и готовностью применять знания о современных методах исследования (ПК-8);
- способность и готовность проводить научные эксперименты, оценивать результаты исследований (ПК-9);
- способность проводить изыскания по оценке состояния природных и природно-техногенных объектов, определению исходных данных для проектирования объектов, патентные исследования, готовить задания на проектирование (ПК-13);
- обладать знаниями методов проектирования инженерных сооружений, их конструктивных элементов, включая методики инженерных расчетов систем, объектов и сооружений (ПК-15);
- способность вести разработку эскизных, технических и рабочих проектов сложных объектов с использованием средств автоматического проектирования (ПК-16);
- умением вести сбор, анализ и систематизацию информации по теме исследования, готовить научно-технические отчеты, обзоры публикаций по теме исследования (ПК-18);
- способность вести техническую экспертизу проектов объектов строительства (ПК-30);
- владеть методами оценки технического состояния зданий, сооружений, их частей и инженерного оборудования (ПК-31);
- способность разрабатывать задания на проектирование, технические условия, стандарты предприятий, инструкции и методических указаний по использованию средств, технологий и оборудования (ПК-32);
- уметь составлять инструкции по эксплуатации оборудования и проверке технического состояния и остаточного ресурса строительных объектов и оборудования, разработке технической документации на ремонт (ПК-33).
В результате изучения дисциплины:
студент должен знать:
— основные тенденции и направления развития методов решения научно-технических задач в строительстве;
— специфике основного содержания специализаций в области решения научно-технических задач в строительстве;
— принципы построения алгоритмов решения научно-технических задач в строительстве.
— компьютерные системы, устройства и современное программное обеспечение;
студент должен уметь:
— использовать технические средства для решения научно-технических задач в строительстве;
— использовать системы автоматического решения научно-технических задач в строительстве;
— применять новые методы исследований и решения научно-технических задач на практике;
— применять компьютерные системы, устройства и современное программное обеспечение.
студент должен владеть:
— методами решениями научно-технических задач в строительстве;
— навыками самостоятельной научно-исследовательской деятельности в области проведения поиска и отбора информации, математического моделирования несущих и ограждающих элементов зданий и сооружений;
— постановкой задач автоматизации при решении научно-технических задач.
Общая трудоемкость дисциплины – 3 ЗЕТ.
Профессор кафедры ГСХ
Источник: 100-bal.ru
2.3. Решение научно-технических задач методом синтезирования различных областей знаний
Данный раздел рассмотрим на примерах решения задач магистрантами кафедры технологии строительного производства НГАСУ (Сибстрин).
Пример 1. До недавнего времени все задачи проблемы зимнего бетонирования строительных конструкций решались или методом интегрального учета теплового баланса бетона, или методом аналитического решения краевых задач. Эти методы стали теоретической базой при разработке нормативных документов. Это послужило причиной того обстоятельства, что действующие нормативные документы регламентируют только изотермическое выдерживание бетона в процессе его тепловой обработки. В свою очередь, причиной указанного обстоятельства явилось то, что возможности указанных выше методов не позволяли обосновать параметры регулируемого температурного режима при тепловой обработке бетона или в силу именно интегрального характера учета теплового баланса бетона, или из-за необходимости введения большого количества принципиально важных допущений при аналитическом решении краевых задач. По указанным причинам возможности этих методов не позволяли обосновать параметры регулируемого режима тепловой обработки с существенным (до 50%) энергосбережением за счет полезного использования тепловой энергии бетона, а также на стадии разработки ППР контролировать температуру бетона и скорость перестройки температурного поля во всех узлах объемной координатной сетки. Применение нетрадиционного метода решения таких задач путем синтезирования различных областей знаний (технология строительных процессов + строительная теплофизика + метод математического моделирования сложных физических и организационно-технологических процессов с его уникальными возможностями + современные методы вычислительной математики + современные компьютерные технологии) позволило достичь:
1) энергосбережения до 50% в процессе тепловой обработки бетона за счет полезного использования его тепловой инерции;
2) гарантированного (на стадии проектирования) соблюдения всех температурных ограничений СНиП.
Как уже отмечалось, признаками значимости полученных результатов явились:
1) три медали на Всероссийском конкурсе МОиН РФ на лучшую студенческую научную работу (2000 г. – Шпанко С. Н., 2001 г. – Соломатин Е. А., 2005 г. – Лунев Ю. В.);
2) первое место на Всероссийском конкурсе МОиН РФ на лучшую магистерскую диссертацию (2001 г. – Шпанко С. Н.);
3) Золотая медаль Сибирской ярмарки (2004 г.);
4) первое место и диплом Новосибирской областной администрации I степени на Новосибирской межвузовской НТК-конкурсе «Интеллектуальный потенциал Сибири» по секции «Прикладная математика и программирование» (2005 г. – Лунев Ю. В.).
5) первое место на вузовском конкурсе по номинации «Лучший студент-исследователь НГАСУ (Сибстрин) 2005 года» (Лунев Ю. В.).
Пример 2. Для увеличения глубины подводной бескавитационной разработки грунта земснарядами (плавучими землеройными машинами) применяют эжектрирование грунтонасосов (эжектор – водоструйный нагнетатель, вмонтированный во всасывающий трубопровод грунтонасоса). Сложность решения задачи обоснования параметров эжектрирования заключается в недетерминированном виде уравнения напора эжектора (в одном уравнении два неизвестных). Поэтому на протяжении многих десятилетий эта задача, в том числе в таких передовых странах земснарядостроения, как Япония и Голландия, решалась полуэмпирическим путем, т. е. сначала монтировался экспериментальный стенд с серийным грунтонасосом, гидравлическое сопротивление транспортной линии земснаряда моделировалось степенью закрытия задвижки за грунтонасосом и измерялось отношение расходов во вспомогательной гидравлической подсистеме водяного насоса эжектора и в основной подсистеме грунтонасоса, затем это отношение расходов (первое неизвестное) подставлялось в уравнение напора эжектора и уже после этого получали искомую величину напора эжектора. Магистрантом Лаптевым В. С. впервые в мировой инженерной практике эта задача была решена теоретически путем синтезирования различных областей знаний (гидравлика + имитационное моделирование + современные методы вычислительной математики + современные компьютерные технологии). Как уже отмечалось, признанием значимости результатов, полученных магистрантом, явились:
1) медаль на Всероссийском конкурсе МОиН РФ на лучшую студенческую научную работу (2003 г.);
2) первое место на Всероссийском конкурсе МОиН РФ на лучшую магистерскую диссертацию (2004 г.);
3) первое место и диплом Новосибирской областной администрации I степени на Новосибирской межвузовской НТК-конкурсе «Интеллектуальный потенциал Сибири» по секции «Прикладная математика и программирование» (2003 г.);
4) первое место и диплом I степени на вузовских конкурсах на лучшую выпускную квалификационную работу (два патента) и по номинации «Лучший студент-исследователь 2004 г.» (2004 г.);
5) регистрация Федеральным органом исполнительной власти по интеллектуальной собственности программного продукта «ЗЕСНАРЯД» и двух патентов.
Пример 3. Во многих областях инженерной деятельности требуется с достаточной степенью достоверности прогнозировать глубину сезонного промерзания (оттаивания) грунтов (при зимнем бетонировании буронабивных свай и фундаментных плит, при разработке методов повышения термической устойчивости вечномерзлых грунтовых оснований зданий и сооружений, при поддержании в мерзлом состоянии плотин мерзлого типа в составе гидроузлов и др.). В этих случаях пользуются, как правило, расчетными методами одной из двух традиционных групп: методы количественного учета фазовых процессов вода лед в несвязных грунтах, базирующихся на решении классической задачи Стефана, и группа методов для учета этих процессов в связных грунтах, основанных на решении дифференциального уравнения теплопроводности с объемно-распределенным источником (стоком) тепла фазового типа. Объединение этих методов (с помощью методов первой группы расчет фазовых процессов при замерзании – оттаивание несвязанной воды и с помощью методов второй группы при замерзании – оттаивании связанной воды) позволило, во-первых, существенно более точно фиксировать границы фазовых процессов на интересующий момент времени в связных грунтах, во-вторых, более точно количественно оценивать динамику фазовых процессов (второе место и диплом II степени на Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых МОиН РФ «Энерго- и ресурсосбережение и нетрадиционные возобновляемые источники энергии» (2005 г.)).
Не будем выделять в качестве отдельного примера, лишь заметим, что существенный положительный эффект дал нетрадиционный подход к решению задачи повышения термической устойчивости вечномерзлых грунтовых оснований зданий и сооружений с помощью воздушных охлаждающих систем (третье в 2003 г. и первое в 2004 г. места и диплом правительства республики Саха (Якутия) соответственно III и I степени на республиканской ярмарке молодежных инновационных проектов «Молодежь. Наука. Бизнес»).
2.4. Решение недетерминированных научно-технических задач методом имитационного моделирования
В рассматриваемом классе научно-технических задач базой для имитационного моделирования является математическое моделирование. В частности, в одном из примеров, описанных в разделе 2.3, итерационным приближением неопределенного уравнения напора эжектора с двумя неизвестными имитируется процесс самонастройки сложной гидравлической системы грунтонасоса с эжектором в его всасывающем трубопроводе. Еще более сложный пример имитационного моделирования организационно-технологических процессов с целью осреднения гранулометрического состава нерудных строительных материалов при их гидравлической укладке в штабель описан в [5] на стр. 91-104.
3. ОФОРМЛЕНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
Оформление диссертационной работы, учитывая ее квалификационный характер, является важным звеном магистерской подготовки. Поэтому при оценке общего уровня соискателя академической степени магистра важны не только актуальность темы и уровень ее научной разработки, важность прикладных аспектов, но и качество оформления диссертации.
Композиция диссертационной работы. Традиционная композиция имеет вид:
1. Первый титульный лист (приложение 2).
2. Второй титульный лист (приложение 3).
5. Главы основной части.
6. Библиографический список.
Структура глав основной части диссертации зависит от проблемной ориентации и принятых методов решения поставленных задач. Так как диссертация должна быть посвящена конкретной узкой теме, то и анализ работ предшественников следует делать только в ее рамках, а не проблемы в целом. Ссылки на литературу, во-первых, должны быть правильно (по стандарту) оформлены, во-вторых, последовательность их размещения в библиографическом списке должна быть построена в порядке упоминания в тексте диссертации. В список следует включать лишь те литературные источники, которые упоминаются в рукописи диссертации.
Основные требования к оформлению диссертационной работы. Текст рукописи диссертации должен быть напечатан на одной стороне стандартного листа белой односортной бумаги формата А 4 (210 297 мм) через 1,5 интервала (по стандарту 1 интервал равен высоте строчной буквы). Размер левого поля – 30 мм, правого – 10 мм, верхнего и нижнего по 20 мм.
Все страницы нумеруются, начиная с третьей (на двух титульных листах номер страницы не ставится). Цифру, обозначающую номер страницы, ставят в середине верхнего поля. Каждая глава диссертации начинается с новой страницы. Рисунки и таблицы помещают в тексте после абзацев, содержащих ссылку на них.
Расстояние между названием главы и последующим текстом должно быть равно трем межстрочным интервалам. Такое же расстояние выдерживается между заглавием главы и параграфа. Расстояние между строками заглавий принимается равным одному интервалу. В конце заглавия точка не ставится. Подчеркивать заглавия и переносить слова не допускается.
В формулах относительные размеры и взаимное расположение символов, знаков, индексов и т. п. должны соответствовать их значению и общему содержанию формулы. Пояснение значений символов и числовых коэффициентов следует приводить непосредственно под формулой в той же последовательности, в которой они записаны в формуле. Все формулы и иллюстрации в диссертации должны иметь или сквозную нумерацию, или двойную по главам (номер главы, точка, номер формулы или иллюстрации в данной главе). Каждую иллюстрацию следует снабжать подрисуночной подписью, которая должна соответствовать основному тексту и самой иллюстрации.
Сноски, подстрочные примечания, подрисуночные подписи и текстовая часть таблиц могут быть отпечатаны шрифтом на один размер мельче базового шрифта.
4. АПРОБАЦИЯ И ОПУБЛИКОВАНИЕ ОСНОВНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
Под апробацией принято понимать выступления автора диссертационной работы на научно-технических или научно-практических конференциях, конгрессах, симпозиумах. Практикой магистратуры кафедры технологии строительного производства НГАСУ (Сибстрин) доказана большая польза от таких выступлений. При этом опубликованные тезисы выступлений приравниваются к полноценной публикации только в том случае, если конференция или симпозиум не ниже всероссийского уровня.
Очень важно своевременно (до публичной защиты диссертации) опубликовать основные результаты исследований, в том числе в трудах НГАСУ (Сибстрин), а при высокой теоретической и практической значимости этих результатов – в журнале «Известия вузов. Строительство».
5. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Библиографический список – одна из существенных частей диссертации, отражающая самостоятельную творческую работу ее автора и потому позволяющая судить о качестве и уровне проведенных исследований. Библиографический список является последним разделом диссертации и состоит из унифицированных по составу и последовательности литературных источников. В список не включаются те источники, на которые нет ссылок в основном тексте.
Ниже приведены примеры библиографического описания различных видов литературных источников.
Книги (однотомники)
Попов Ю. А. Методы решения актуальных научно-технических задач в строительстве/ Ю. А. Попов, Т. В. Богатырева, В. С. Лаптев и др., Новосиб. госуд. архитектур.-строит. у-т.- Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин), 2006.- 212 с.
Книги (многотомники)
Проектирование и разработка нефтяных месторождений: справочные руководство в 2-х томах/ Под ред. В. И. Соловьева.- 3-е изд., испр.- М.: Недра, 1992-1994.- Т. 1-2.
Статья в периодическом издании
Попов Ю. А. Энергосберегающий режим электрообогрева при зимнем бетонировании строительных конструкций/ Ю. А. Попов, Т. В. Завалишина, С, Н. Шпанко// Изв. Вузов. Стр-во.- 2001.- № 9-10.- С. 65-75.
Красовицкий Б. А. Осесимметричная задача о протаивании тонкодисперсного мерзлого грунта вокруг скважины/ Б, А. Красовицкий, А. П. Шадрина// Теплофизика и механика материалов, природных сред и инженерных сооружений при низких температурах.- Якутск: Ин-т физико-технических проблем Севера СО РАН, 1979.- Ч. 1.- С.99-108.
Нормативные документы
Строительные нормы и правила. Несущие и ограждающие конструкции (СНиП 3.03.01-87). М.: ЦИПТ Госстроя СССР, 1988.- 91 с.
Стандарты
ГОСТ 7.0-84. Библиографическая деятельность. Основные термины и определения.- Взамен ГОСТ 01.01.76.- М.: Изд-во стандартов, 1985.- 24 с.
Доклад (тезисы) из материалов конференций (семинаров)
Лунев Ю. В. Энергосберегающая технология зимнего бетонирования строительных конструкций/ Ю. В. Лунев// Сб. «Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии». Материалы Всероссийской студенческой олимпиады МОиН РФ.- Екатеринбург: Уральский госуд. технический у-т (УПИ), 2005.- С. 112-115.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Советский энциклопедический словарь.: Изд-во «Советская энциклопедия», 1985.- 1600 с.
2. Шац М. М. Диссертационная работа: подготовка, оформление, защита. Справочно-методическое пособие/ М. М. Шац.- Якутск: Изд-во Ин-та мерзлоотведения СО РАН, 2004.- 112 с.
3. Попов Ю. А. Методы решения творческих инженерных и детерминированных научных задач (С элементами гидравлики, строительной теплофизики и многокритериальной оптимизации управляемых процессов): учебное пособие/ Ю. А. Попов, Е. Н. Гусельникова, Т. В. Завалишина и др.- Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин), 2004.- 80 с.
4. Попов Ю. А. Методы решения актуальных научно-технических задач: монография/ Ю. А, Попов, Т. В. Завалишина, В. С. Лаптев и др.- Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин), 2005. – 192 с.
5. Попов Ю. А. Методы решения актуальных научно-технических задач в строительстве: Рекомендовано Новосибирским региональным отделением УМО РФ по образованию в области строительства в качестве учебного пособия/ Ю. А. Попов, Т. В. Богатырева, В. С. Лаптев и др.- Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин), 2006.- 212 с.
6. Лыков А. В. Теплообмен: справочник/ А. В. Лыков.- М.: Высшая школа, 1967.- 599 с.
8. Пехович А. И. Расчеты теплового режима твердых тел/ А. И. Пехович, В. М. Жидких.- Л.: Энергия, 1976.- 352 с.
9. Корн Г. Справочник по математике (для научных работников и инженеров)/ Г. Корн, Т. Корн.- М.: Наука, 1974.- 831 с.
10. Бронштейн И. Н. Справочник по математике (для инженеров и учащихся вузов)/ И. Н. Бронштейн, К. А. Семендяев.- М.: Наука, 1981.- 719 с.
11. Яненко Н. Н. Метод дробных шагов решения многомерных задач математической физики/ Н. Н. Яненко.- Новосибирск: НГУ, 1966.- 364 с.
12. Самарский А. А. Введение в теорию разностных схем/ А. А. Самарский.- М.: Наука, 1971.- 550 с.
13. Андерсон Д. Вычислительная гидромеханика и теплообмен/ Д. Андерсон, Д. Таннехил, Р. Плитчер.- М.: Миф, 1990.- Т. 1.- 428 с.
14. Леви И. И. Моделирования гидравлических явлений/ И. И. Леви.- Л.: Энергия, Ленингр. отд-ние, 1967.- 235 с.
15. Гухман А. А. Введение в теорию подобия/ А. А. Гухман.- М.: Высшая школа, 1973.- 296 с.
Приложение 1
УПРАВЛЯЕМЫЕ РЕЖИМЫ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ПРИ ЗИМНЕМ БЕТОНИРОВАНИИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
(План)
Введение
1. Анализ состояния вопроса и задачи исследований
1.1. Основные понятия и определения
1.2. Прогревные методы выдерживания бетона
1.3. Температурные режимы тепловой обработки бетона и методы их расчетного обоснования
1.3.1. Изотермическое выдерживание бетона при его непрерывной тепловой обработке
1.3.2. Прерывный режим тепловой обработки бетона при заданной продолжительности периодов включения – выключения нагревателей
1.3.3. Температурный режим тепловой обработки бетона в оптимальном температурном диапазоне
1.3.4. Температурный режим при ступенчатом регулировании мощности нагревателей
1.4. Температурные ограничения действующих нормативных документов и анализ возможности их выполнения
1.4.1. Температурные ограничения не допускающие перегрев и недогрев бетона
1.4.2. Температурные ограничения не допускающие превышение скорости перестройки температурного поля после включения и выключения нагревателей
1.5. Контроль качества зимних бетонных и железобетонных работ и анализ возможности его практической реализации
1.6. Выводы и задачи исследований
2. Обоснование физической и математической моделей динамики температурного и прочностного полей в бетоне при управляемом режиме тепловой обработки в оптимальном температурном режиме
2.1. Физическая модель
2.2. Математическая модель
2.3. Алгоритм реализации математической модели
3. Разработка программного продукта для конструктивных элементов каркаса жилых и гражданских зданий
3.1. Колонны
3.2. Плиты перекрытий
4. Технологическая карта по зимнему бетонированию колонн и плит перекрытий
4.1. Структура типовой технологической карты
4.2. Расчетное обоснование суммарной тепловой мощности нагревателей с помощью разработанного программного продукта
4.3. Расчет электрической сети нагревателей
4.4. Организация рабочей зоны при прогревном методе выдерживания бетона
5. Основные выводы
Библиографический список
Приложения
Приложение 2
К защите:
Заведующий кафедрой Технологии строительного производства
_______________Ю. А. Попов
МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ
Тема: Численное моделирование теплообмена в
межстекольном промежутке окна
Выполнил:
____________В. В. Грищенко
14 июня 2001 г.
Научный руководитель:
Д. т. н., проф.________В. И. Терехов
15 июня 2001 г.
Нормоконтролер:
К. т. н., доц._____________Н. И. Усикова
Новосибирск 2001
Приложение 3
Федеральное агентство по образованию
Российской Федерации
Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин)
Грищенко Вадим Вячеславович
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА В МЕЖСТЕКОЛЬНОМ ПРОМЕЖУТКЕ ОКНА
Магистерская программа 550102 – Теория и практика организационно-технологических и экономических решений
Направление 550100 – Строительство
Источник: perviydoc.ru