Дальнейшее развитие проведенного исследования предполагает:

· переход от рассмотрения объектов консервативных систем в равновесном состоянии при действии обратимых процессов с существующими в настоящее время гипотезами к рассмотрению реальных систем, в том числе живых систем, в неравновесном состоянии при действии необратимых процессов с учетом системно обобщенных факторов воздействий и взаимодействий на базе данных «непрерывно дискретно изменяемых случайных систем»;

· верификацию методов определения полной энергии открытой деформируемой системы без ограничений изменения начальной формы тела;

· сравнение рассматриваемых различными теориями состояний систем с экспериментальными исследованиями моделей и натурных образцов тел;

· верификацию действующих норм и правил проектирования воздухоопорных, пневмокаркасных и каркасно-тентовых сооружений в части применения энергетических методов расчета объектов, систем и определения их напряженно-деформированного состояния.

Выводы

Результаты работы позволяют:

o достоверно описать изменения формы тела и его напряженно-деформированного состояния;

o обосновать работоспособность тел, изменяемой формы, при действии любых видов нагрузок и воздействий и их сочетаний, в том числе нестационарных и контактных, включая экстремальные виды нагрузок и воздействий;

o перейти от расчетной модели напряженно - деформированного состояния объекта в виде замкнутой материальной системы под действием детерминированных нагрузок и воздействий к реальной или открытой системе, в том числе, в составе с живыми подсистемами;

o рассматривать изменения производства энергии в функции управляющих параметров (вместо аналоговых соотношений) с экспериментальными нецелыми коэффициентами, связанными с длительностью воздействий нагрузок на тело;

o существенно повысить надежность состояний системы, работоспособность и эффективность применения реальных (включая, живые) систем по сравнению с классическими подходами в действующих стандартах к рассмотрению сочетаний механических и термодинамических механических систем;

o за счет учета характеристик изменяемой среды, разделения энергии системы на упорядоченную и неупорядоченную составляющие со свойствами эмерджентности, увеличить надежность реальных систем при действии климатических коллапсов без увеличения капиталовложений и эксплуатационных расходов с изменением подходов к инвестициям;

o оценить необходимости замены действующих норм и правил, учитывающих механическую энергию объекта, нормами, учитывающими действительную работу реальных систем.

Литература

1. D. Beilin. V. Polyakov. Soft shells in air flow: Experiments and computational models (part 1 and 2), Journal «Scientific Israel ? Technological Advantages» Vol.21 №4, 5, 6, 2019;

2. В.П. Поляков. Вопросы синтеза энергии систем. www. BiblioFond.ru. 2013-03-11

3. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Теоретическая физика, том I Механика, ФИЗМАТЛИТ, М., 2004

4. В.П. Поляков. Адекватность методов расчета факторов воздействий и состояния систем. Издательство. Palmarium Academic Publishing, M., 2015. или OZON.ru

5. И.Ш. Коган. Энергетическая система физических величин и понятий (ЭСВП). www. Kogan.iri-as.org. 2009

6. Ю.Ф. Долгий, П.Г. Сурков. Математические модели динамических систем с запаздыванием. Издательство Уральского Федерального Университета, Екатеринбург, 2012

7. В.А. Эткин. Энергодинамика (синтез теорий переноса и преобразования энергии). СПБ. Наука, 2008

8. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Теоретическая физика, том 3 Квантовая механика, ФИЗМАТЛИТ, М., 2004

9. В.П. Поляков. Анализ состояния систем и основные причины отказов, аварий и катастроф. www. bibliofond, 2012.11.29.

10. Ю.Л. Климонтович. Турбулентное движение. «Ком. Книга». М. 2007.

11. Ю.Л. Климонтович. Статистическая теория открытых систем. Том 3. «Янус», М.2001.

12. D. Beilin, V. Polyakov. Study of interaction between air-supported shells and wind flow. Experimental researches. Journal Scientific Israel-Technological Advantage. Vol.16, №4, 2014

13. В.А. Эткин. Термокинетика (термодинамика неравновесных процессов переноса и преобразования энергии). Изд-во Международной академии бизнеса и банковского дела (лицензия ЛР №071526 от 24.10.97 и ПЛР №62-51 от 11.02.99), Тольятти, 1999.https://www.twirpx.com/file/2255440/

14. И.Р. Пригожин. Неравновесная статистическая механика, УРСС. М. 2007.

15. Ю.Л. Климонтович. Введение в физику открытых систем. ЛЕНАНД (Урсс), М. 2019.

16. В.А. Эткин. К единой теории реальных процессов. www. iri-as.org. 2018.

17. В.А. Эткин. Системный подход к механике. http://samlib.ru/e/etkin_w_a/sistemnypodxodkmexanike.shtml

18. В.П. Поляков. Приложение энергодинамики к расчету тонкостенных оболочек. Dna.24. Израиль. 2015 https://docplayer.ru/83398287-Doklady-nezavisimyh-avtorov.html

19. В.А. Эткин. Обобщение принципов механики. Журнал «Доклады независимых авторов», выпуск 27, Россия - Израиль, США, LuluInc. 2014.

20. V. Polyakov. On calculation of the stress-strain state of the pneumatic spherical shell in air flow. Scientific Israel - Technological Advanced v. 13, no.4 (letters), 2011

21. О.Н. Репченко. Полевая физика или как устроен Мир. ГК Галерия. М. 2008.

22. М.А. Леонтович. Введение в термодинамику. Статистическая физика М. Наука.1983.

23. E.J. Davies. G, Schwinger. The Airborne Micro particle, Springer. L.2002.

24. В.А. Эткин. Полная и парциальная энергия системы. Журнал «Вестник Дома Ученых Хайфы» (Израиль), 2016.

25. Г.М. Фихтенгольц. Курс дифференциального и интегрального исчисления (в трех томах). Физматлит. М.2001

26. В.А. Эткин. Теоретические основы бестопливной энергетики. Altaspera (Canada). 2013.

27. В.А. Эткин. К термодинамике ориентируемых систем. www.samlib.ru. 2011-01-15.

28. В.А. Эткин. Энергодинамическая трактовка законов диалектики. www, iri-as.org. Израиль, 2014

29. G.E. Hutchinson. Concluding remarks. Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology. 1957. №22. P.415-427

30. Classics in Theoretical Biology, 1991. Bull of Math. Biol. 53.193-213

31. E.R. Planka, Evolutionary ecology. Harper and Row. N.Y.1981

32. СП 131.13330.2012 СНиП 23-01-99. Строительная климатология. М.2018.

33. СП 20 13330.2018 Нагрузки и воздействия. М.2018.

34. СП 413.1325 800.2018 Здания и сооружения, подверженные динамическим воздействиям. М.2019-05-08

35. СП 118.13330.2012* Общественные здания и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 31-06-2009. М.2012.

36. СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений. М.2016

37. ГОСТ Р. 53613-2009 Воздействия природных внешних условий на технические изделия. Общая характеристика. Осадки и ветер. М.2009.

38. СН 497-77 «Временная инструкция по проектированию, монтажу и эксплуатации воздухоопорных пневматических сооружений» Дата введения: 01.07.1978. Дата актуализации: 01.02.2020. М. 2020

39. ГОСТ Р 54257-2010 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения и требования (с Изменением №1). М.2010.

40. ГОСТ Р 57700.10.2018 Численное моделирование физических процессов. Определение напряженно-деформированного состояния. Верификация и валидация численных моделей сложных элементов конструкций в упругой области. М.2018.

41. ГОСТ Р 56328-2014 Изделия медицинские. Подвижные (передвижные) комплексы медицинского назначения. Общие технические требования и методы испытаний. М.2014.

42. СП 158.13330.2014 Здания и помещения медицинских организаций. Правила проектирования. М.2014.

43. СП 384.1325800.2018 Конструкции строительные тентовые. Правила проектирования. М.2014.

44. ГОСТ Р 56439-2015 Комплекты каркасно-тентовых укрытий для спортивных площадок. Общие требования. М.2015.

45. СП 43.13330.2012 Сооружения промышленных предприятий. М.2012.

46. BSG399 Loadingforbuildings (Британский стандарт по нагрузкам и воздействиям)

47. ET ISO 4354:2009 Wind actions on structures

48. ISO 4355.2013 Bases for design of structures. Determination of snow loads of roofs. IDT.

49. ASCE 7-05 - 2005 (2009); ASCE 7-10-2010. Расчеты на ветровое давление и снег. США.

50. DINEN 1991-1-3 (2010); DINEN 1991-1-4 (2005); DINEN 1991-1-5 Снег, ветер, температура (Германия)

51. DM 16.1.96 Снеговые и ветровые нагрузки, Проницаемость (Италия)

52. SI 412 1992 Load on Structures; Characteristic Loads (Israil)

53. DIN 4134-1983 Air-supported structures; structurat design, construction and operation; 01.02.1973

54. ISO 2394:1998 «General principles on reliability for structures», NEQ

Приложение

К вопросу оценки напряженно-деформированного состояния тела, изменяющего свою форму при воздействии нагрузок

Классическая механика, механика сплошной среды и термодинамика рассматривают модельное состояние частиц тела (или системы для термодинамики) консервативных систем в состоянии равновесия для объектов постоянной формы и структуры.

Методы оценки напряженно-деформированного состояния объектов в соответствие с рекомендациям стандартов предполагают максимально возможные значения напряженно-деформированного состояния моделей конкретных тел (первое предельное состояние) в состоянии равновесия при постоянной форме тела и действии обратимых процессов. Второе предельное состояние (по формоизменению) стандартами не рассматривается, т.к. форма тела остается постоянной.

Классическая механика и механика сплошной среды рассматривают механическую энергию совокупности материальных точек и механическую энергию замкнутой системы, что недостаточно для описания энергетического состояния открытой и живой системы, для которых адекватными являются методы энергодинамики и теории реальных систем.

Исследования автора впервые отражают реальную картину изменения формы и структуры объекта тела с обменами веществом, энергией и информацией, а также необходимость постоянного потребления подведенной энергии с диссипативными процессами для обеспечения жизнедеятельности живых подсистем в составе реальной системы.

Использование методов классической механики для совокупности материальных точек, методов механики сплошной среды и неравновесной статистической механики для замкнутых систем (объектов (тел, изделий)) любого назначения неизбежно приводит:

· к нерациональным затратам и низкой надежности при создании и функционировании системы;

· к отказам, авариям и катастрофам реальных объектов;

· повышению материалоемкости и стоимости (в основном вследствие многочисленных числовых коэффициентов).

Основные причины неадекватности использования классических методов:

· ошибочность концепций классической механики, механики сплошной среды и неравновесной статистической механики относительно системных обобщений применительно к открытым и реальным системам;

· ошибочность детерминированных подходов к представлению сочетаний нагрузок и воздействий с использованием случайных значений нагрузок, многочисленных дискретных и аналоговых величин коэффициентов изменения нагрузок и корреляционных зависимостей (включая пиковые значения нагрузок вне поля системы) и обратимых процессов взаимодействия тела и нагрузок;

· неопределенность исходной информации по источниками нагрузок и воздействий для системных исследований (задание территориальных значений нагрузок и воздействий для координат вне поля действия системы);

· неточность оценки действующих нагрузок и воздействий аналоговыми соотношениями аналитической механики в сочетании с числовыми значениями множества коэффициентов, полученных из рассмотрения модельных состояний стационарных обратимых процессов;

· неопределенности исходной информации в системных исследованиях, в частности неопределенность территориального представления нормативных значений нагрузок и воздействий при отсутствии исходной информации по координатам источника нагрузки и ее воздействия по отношению к объекту или системе;

· отсутствие исходной информации об изменениях нагрузок и воздействий в поле системы и отсутствие данных по контактным взаимодействиям возмущенной среды и объекта системы;

· неполнота исследования состояний тела или системы, использование несостоятельных гипотез, ошибки в физических законах, кинетике и логистике, в т.ч. при системном обобщении процессов и состояний.

Теория открытых систем и методы энергодинамики рассматривают открытые системы или части систем в неравновесном состоянии или в состояниях близких к равновесию, без учета взаимодействия объекта со средами и взаимодействий возмущенной среды с деформированным объектом.

Только теории «Реальные системы» учитывает неравновесные состояния, переходные и необратимые процессы для всех случаев превращения, переноса и диссипации энергии.

Из рассмотренных методов оценки напряженно-деформированного состояния частиц и систем (тел и среды) в потоке и под действием обобщенных сил и моментов можно сделать выводы:

· единственно достоверная и полная оценка напряженно-деформированного состояния адаптируемой системы (не объекта, тела или модели, как принято в стандартах) получается при использовании методов теории реальных систем и / или энергодинамики с некоторыми дополнениями;

· методология теории открытых систем и энергодинамики полностью отвечает требованиям системного анализа открытых систем, но не учитывают контактные воздействия, включая взаимодействия тела и среды при изменении формы тела;

· методы теории «Реальные системы»:

o обобщают методы классической механики на поступательные, вращательные и любые другие виды движения;

o рассматривают необратимые процессы и неравновесные состояния открытых и живых систем;

o учитывают парциальные энергии элементов и подсистем без процессов компенсации при переходе от энергии фрагментов объекта к энергии системы в целом;

o рассматривают влияние на систему системных коллапсов (включая климатические коллапсы в составе), вызванных необратимыми процессами взаимодействия возмущенной среды и изменениями формы объекта системы;

· применение методов теории реальных систем в свою очередь, требует обобщения методов прикладной аэродинамики применительно к любым видам (поступательному и вращательному) движений тела с учетом необратимости процессов взаимодействия тела и среды, контактных взаимодействий и диссипативных процессов;

· теория реальных систем рассматривает открытые системы в неравновесном состоянии с использованием неэнтропийных критериев эволюции неравновесных систем и безгипотезного рассмотрения реальных процессов переноса и преобразования любых форм энергии независимо от их принадлежности к той или иной области;

· расчетные формулы, приведенные в стандартах и рекомендациях, дают неадекватную оценку напряженно-деформированного состояния тела в модельном состоянии равновесия;

· расчетные формулы, полученные методами механики (сопротивление материалов термодинамика, мембранная (безмоментная) теория оболочек, теории мягких оболочек) дают неполную оценку и недостоверную оценку напряженно-деформированного состояния тела, и состояния системы.

Эти методы исследований могут использоваться в качестве методологического материала при изучении эволюции системы в модельном равновесном состоянии.

Эволюция методов оценки взаимодействия тонкостенных оболочек и потока воздуха связана с переходом от феноменологических описаний к исследованию волновых процессов взаимодействия оболочки с потоком среды (воздуха или жидкости) с учетом диссипативных процессов, процессов переноса и преобразования энергии.

Эволюция методов оценки напряженно-деформированного состояния оболочки (системы) связана с анализом материалов исследований от феноменологических описаний процессов воздействия потока на тонкостенные оболочки объекта до исследований адаптируемых интеллектуальных систем методами теории реальных систем (в том числе, волновых процессов физики открытых систем).

Предлагаемый метод оценки напряженно-деформированного состояния тонкостенной оболочки в потоке воздуха как реальной системы «тело-среда» представляет собой переход от стандартного феноменологического описания взаимодействия элементов системы к применению методов теории «Реальные системы» (в том числе, волновых процессов физики открытых и одиночных систем).

Метод оценки напряженно-деформированного состояния должен, независимо от методологии исследований, предоставлять информацию о количественных результатах реальных ситуаций взаимодействия системы (объекта и окружающей среды) без рассмотрения физики процессов, но с использованием их результатов.

В качестве информационных материалов рассматривались феноменологические описания напряженно-деформированного состояния тел, принятые стандартами различных стран, результаты исследований методами классической механики (сопротивления материалов, строительной механики, механики сплошной среды, теорий мягких и безмоментных оболочек).

Как альтернатива, приводятся материалы исследований волновых процессов взаимодействия мягкой оболочки со средой (потоком воздуха) методами теории «Реальные системы».

На основании сравнений материалов исследований даются инженерные оценки процессов и состояний, близкие к реальным условиям взаимодействия системы и показываются направления обобщений основных законов классической механики, необходимые для адекватной оценки состояния.

Делается вывод: в чистом (классическом) виде существующие подходы методов механики, механики сплошной среды, классической термодинамики не позволяют адекватно оценить напряженно-деформированное состояние объекта даже в составе консервативной системы.

В условиях реальных процессов оптимальным является оценка напряженно-деформированного состояния систем волновыми уравнениями методами теории реальных систем и / или методами энергодинамики с дополнениями для состояний живых и открытых систем.

Вещественные компоненты тела с потоками среды рассматривались термодинамическими и кинетическими воздействиями феноменологическими методами.

Вклад составляющих компонент нормами определялся сочетанием детерминированных воздействий территориальных значений с использованием принципов суперпозиций, использованию многочисленных дискретных коэффициентов и корреляционных зависимостей и модельных значений распределения коэффициентов нагрузок на поверхности недеформированных объектов.

Такие подходы в конечном итоге приводят к не адекватным оценкам напряженно-деформированных модельных состояний тела. Неадекватность оценок вызвана неприменимостью принципов суперпозиций к неоднородным неравновесным состояниям систем, с переходными и необратимыми процессами.

Исследования состояний системы методами теории «Реальные системы» и методами энергодинамики позволяют определить производство энергии в функции градиента упорядоченной части энергии, что совпадает с процессами, протекающими в реальных системах, для случаев неравновесных состояний и состояний, близких к равновесию в нестационарном поле среды.

Размещено на Allbest.ru