Оптимизация геометрических форм
Оптимизация – процесс максимизации выгодных характеристик, соотношений (оптимизация производственных процессов), и минимизации расходов. Поиск расчета оптимальной технологии, геометрической конструкции, лучшего времени для технологических процессов.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.05.2019 |
| Размер файла | 201,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Проектно-исследовательская работа
Оптимизация геометрических форм
Выполнил: Потошин Георгий
Москва 2018
Введение
Оптимизация - процесс максимизации выгодных характеристик, соотношений (например, оптимизация производственных процессов и производства), и минимизации расходов. Задача оптимизации сформулирована, если заданы: критерий оптимальности (экономический, технологические требования - выход продукта, содержание примесей в нем и др.); варьирующие параметры (например, температура, давление, величины входных потоков в процессах переработки горного и др. сырья), изменение которых позволяет влиять на эффективность процесса; математическая модель процесса; ограничения, связанные с экономическими и конструктивными условиями, возможностями аппаратуры, требованиями взрывобезопасности и др. оптимизация геометрический технологический
Оптимизация заключается в нахождении наилучшего варианта. Методы оптимизации применяются к поиску расчета оптимальной технологии, оптимальной геометрической конструкции, лучшего времени для технологических процессов и подобных задач.
Сегодня многие напитки продаются в различных бутылках. Все они разной формы, объёма, и мне стало интересно, какие бутылки экологичнее производить (на какие бутылки тратится меньше материала в соотношении с объёмом).
Целью данной работы является изучение возможности оптимизации формы емкости с точки зрения уменьшения площади ее поверхности и соответственно экономии материала для создания данной емкости.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
· изучить теоретический материал, необходимый для вычислений,
· изучить технические возможности программы Excel для оптимизации вычислений,
· найти оптимальные размеры для выбранных форм.
Объектом исследования является процесс оптимизации в геометрических задачах.
Предметом исследования является оптимизации геометрических форм для экономии материала при их создании.
Гипотеза исследования состоит в том, что каждая геометрическая форма определенного вида при постоянном объеме имеет оптимальное соотношение размеров, при котором площадь поверхности получается наименьшей.
Методы, используемые в работе: моделирование, сравнение, обобщение, аналогии, изучение Интернет-ресурсов, анализ и классификация информации.
Актуальность данной работы обусловлена проблемой хранения и утилизации бытовых отходов, которых в мире становится с каждым годом все больше и больше.
Для анализа были выбраны 4 фигуры:
1. Цилиндр
Эта форма часто используется для овощных консервов - горошек, фасоль и т.д.
2. Параллелепипед
Эта форма очень часто используется для упаковки молока
3. Конус
Эта форма не часто встречается. Но её анализ важен для анализа более сложной фигуры - "бутылки.
4. "Бутылка".
Очень распространенная форма. Существует множество разных вариантов. Для упрощения анализа я рассматривал "бутылку" как цилиндр и конус на цилиндрической части.
Загрязнения окружающей среды мусором и бытовыми отходами актуальная проблема для всего мира. К примеру, в центре тихого океана был обнаружен остров, состоящий из мусора, покрывающий 15 млн кв. км. Он отравляет воду. Мелкие, размером с песчинку, кусочки пластика попадают внутрь рыб, и они гибнут. А некоторых съедаем мы и отравляемся. И разложится он не скоро. Возможно пройдёт и не одно поколение.
|
Виды мусора |
Сроки разложения |
|
|
Пластиковые бутылки |
Более 100 лет |
|
|
Алюминиевые банки |
500 лет |
|
|
Стекло |
Более 1000 лет |
Этот проект поможет людям сэкономить ресурсы и уменьшить количество мусора на свалках. Он расскажет, как можно сэкономить количество используемого материала с помощью математических расчётов (оптимизации).
В ходе работы мы использовали:
· Excel
· Wikipedia
1. Для анализа мы взяли четыре разные формы: цилиндр, параллелепипед, конус, "бутылка" (цилиндр + конус)
2. С помощью Excel вычислил для разных типов фигур с одинаковым объемом и посчитал минимальную площадь поверхности.
Цилиндр
Формула объёма: hрR^2
Формула площади поверхности: 2рR^2+2рRh
Конус
Формула объёма: 1/3*hрR^2
Формула площади поверхности: рRl+рR^2
Параллелепипед
Формула объёма:ABC
Формула площади поверхности:
2AB+2AC+2CB
"Бутылка" (Цилиндр + Конус)
Формула объёма: рR^2h1+1/3*hрR^2
Формула площади поверхности: рRl+ рR^2+2рRh
По результатам анализа у нас получились следующие результаты:
1. Для цилиндра оптимальным является соотношение высоты цилиндра и диаметра 1:1. Т.е. оптимальным будет цилиндр, в котором высота равна диаметру.
(Обратите внимание, что большинство банок не соответствуют этому правилу. Для овощных консервов высота банки обычно всегда больше диаметра)
2. Для параллелепипеда оптимальным является форма КУБа. Т.е. когда все грани равны.
(Я ни разу не видел упаковку распространенного продукта в виде куба: молоко, сыр, сливки - это всегда неэффективный параллелепипед)
3. Конус мы рассматривали как часть задачи по оптимизации формы "бутылка". Упаковка в виде конуса встречается редко. Оптимальная форма для конуса - 1,4 отношение высоты к диаметру.
4. Форма бутылки - для этой формы оптимальным является вариант с "нулевой" высотой конуса над цилиндром. Чем больше бутылка похожа на цилиндр - тем она эффективней.
5. Интересно отметить, что из этих четырех рассматриваемых фигур наиболее "эффективной" является цилиндр.
Заключение
Таким образом, мы оптимизировали площадь поверхности. Добились экономии материала, из которого создаются бутылки и иная тара.
К сожалению, в сегодняшнем мире экология не является главным ориентиром при создании продукции. Реклама, маркетинг требуют необычных форм упаковки. Бутылки могут делать рифлёными, неровными, неэкономичными, чтобы привлечь внимание покупателя.
Я очень надеюсь, что экологичность производства и способы утилизации станут самым важным при производстве любой продукции. У нас только одна планета и мы не можем её превратить в большую свалку.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Общие положения теории управления технологическими процессами. Моделирование как метод исследования технологических процессов и получение оптимальных решений. Значение эксперимента в моделировании технологических объектов. Основные термины и понятия.
курс лекций [521,1 K], добавлен 27.06.2012Конструкция воздухоохлаждающего маслоохладителя. Составление алгоритма конструктивного расчета. Оптимизация конструкции установки. Анализ влияния входных экономических параметров (стоимость стали, алюминия, электроэнергии) на конструкцию аппарата.
курсовая работа [985,8 K], добавлен 25.10.2012Расчет операций по достижению оптимальных значений чертежных размеров деталей. Оптимизация технологических размеров-координат для минимизации брака деталей в условиях несовмещения конструкторских баз при соблюдении правила единой установочной базы.
лабораторная работа [529,7 K], добавлен 07.06.2012Оптимизация как процесс выбора наилучшего варианта из возможных или приведение системы в наилучшее состояние. Структурная схема простой экономической системы, математическая модель оптимизации. Задача максимизации прибыли фирмы. Распределение ресурсов.
презентация [639,4 K], добавлен 22.10.2014Оптимизация решения на моделях нелинейного программирования. Решение задачи линейного программирования графическим методом. Разработка раскроя древесно-стружечных плит на заготовки. Затраты времени на обработку деталей. Обоснование решений на моделях СПУ.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 17.05.2012Виды производственных процессов, организация производственных процессов в пространстве и во времени. Виды и взаимосвязи производственных процессов в организации по ходу производства. Расчет длительности производственного цикла изготовления изделия.
контрольная работа [44,8 K], добавлен 08.11.2009Определение оптимальной последовательности обработки деталей на двух и четырех станках в течение определенного времени. Гамильтона путь, составление гант-карты. Эвристический метод и метод min и max остаточной трудоемкости. Оптимизация режимов резания.
отчет по практике [108,8 K], добавлен 12.10.2009Физико-химическое содержание процессов, протекающих в шахте печи. Оптимизация процессов ПВП в отстойной зоне. Методы первичной обработки технологических газов в аптейке. Устройство печи для плавки во взвешенном состоянии на подогретом воздушном дутье.
курсовая работа [341,7 K], добавлен 12.07.2012Повышение качества непрерывнолитой заготовки с помощью методов оптимизации в среде Microsoft Excel и программирования в среде Delphi c использованием технологических инструкций ОАО "НКМК" и экспериментальных данных. Математическая модель кристаллизатора.
дипломная работа [6,9 M], добавлен 06.07.2012Краткое описание парового калорифера из гладких труб. Теплофизические свойства теплоносителей. Недостающие и оптимизируемые параметры. Технико-экономический, тепловой и компоновочный расчет теплообменного аппарата. Оптимизация конструкции установки.
курсовая работа [747,7 K], добавлен 16.02.2011Адекватность качества переходных процессов систем автоматического регулирования и систем с дифференцированием сигналов. Оптимизация систем на основе экспериментальной переходной характеристики объекта как произведение опережающего участка на инерционный.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 25.03.2012Проблема минимизации брака деталей по чертежным размерам в условиях несовмещения конструкторских и технологических баз при нарушении условия наименьшей погрешности и правила единой установочной базы. Определение вероятности брака для заданных размеров.
лабораторная работа [142,1 K], добавлен 07.06.2012Анализ динамических характеристик и показателей качества автоматического регулирования для одноконтурной автоматической системы регулирования с оптимальными параметрами настройки П, ПИ и ПИД регуляторов. Оптимизация двухконтурной АСР с дифференциатором.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 14.10.2013Разработка схемы и оптимизация конкретного процесса химической технологии. Основные понятия и определения теории графов. Представление графов с помощью матриц. Потоковый граф ХТС. Вершины материального потокового графа. Параметрические потоковые графы.
лекция [72,2 K], добавлен 18.02.2009Схемы технологических процессов, обеспечивающих контроль и регулирование температуры жидкости и газа. Определение поведения объекта регулирования. Зависимость технологического параметра автоматизации от времени при действии на объект заданного возмущения.
контрольная работа [391,0 K], добавлен 18.11.2015Оптимизация режимов и процессов изготовления машин как важнейшее временное направление развития технологии машиностроения. Особенности построения циклограммы работы автоматической линии. Знакомство с технологическим процессом изготовления валика.
дипломная работа [816,8 K], добавлен 04.05.2014Три вида исходной информации при разработке технологических процессов: базовая, руководящая и справочная. Выполнение рабочего чертежа детали. Тип производства и методы изготовления изделий при разработке технологических процессов с применением ЭВМ.
реферат [1,1 M], добавлен 07.03.2009Задачи оперативно-календарного планирования. Параметры календарных графиков. Календарное планирование в производственных подразделениях машиностроительных предприятий. Установление очередности запуска изделий в производство. Оптимальный график.
реферат [32,7 K], добавлен 08.10.2008Анализ процессов изготовления и монтажа оборудования для вентиляции, отопления и кондиционирования воздуха. Разработка и отладка имитационных моделей в системе GPSS W. Моделирование процессов изготовления и монтажа оборудования по стратегическому плану.
курсовая работа [7,2 M], добавлен 12.03.2013Общие понятия о технологических размерных цепях, их виды. Условия осуществления размерного анализа технологических процессов. Основные методы и этапы расчета технологических размерных цепей. Назначение допусков на размеры исходной заготовки детали.
презентация [774,8 K], добавлен 26.10.2013
