Введение к работе
Актуальность проблемы. Экспериментально построено большое количество фазовых диаграмм металлических, оксидных, солевых сн- стем, но потребности специалистов в такой информации справочниками удовлетворяются лишь частично. Приблизить информационные массивы к пользователям в виде баз данных или машинных вариантов справочников и разработать дружественное программное обеспечение для обработки данных с целью проведения вычислительных экспериментов, имитационного моделирования, выявления различных закономерностей, прогнозирования результатов химического взаимодействия, т.е. пройти один из этапов на пути к компьютерному проектированию материалов, можно через создание компьютерной системы, которая состоит из базы моделей, применяемых для расчета фазових комплексов тройных диаграмм плавкости, и базы экспериментальных данных по таким диаграммам.
Работа по созданию компьютерной системы для моделирования тройных диаграмм плавкости выполнялась з соответствии с планами научных исследований по темам "Разработка математических осноз, программных и технических средстз экспертных систем в области материаловедения и технологии переработки мінерального сырья" программ фундаментальных исследований СО АН СССР "Химическая информатика" и "Исследование закономерностей синтеза и изучение физико-химических свойств двойных, тройных мслибдатов и вольфра-матов, молибденовых и вольфрамовых гетерополисоединеиий" (номер государственной регистрации 01.86.01.29663).
Цель работы заключалась в: - разработке методики моделирования г.сех элементов фазоных комплексов диаграмм плавкости по аналитическому описанию ликвидуса; -создании базы моделей на основе математической и алгоритмической проработки методов расчета тройных,-диаграмм плавкости и их программной реализации на ЭВМ;
создании базы экспериментальных данных по физико-химически свойствам соединений, таблицам "состав смеси - температура фазового превращения" для диаграмм плавкости двойных и тро ных систем всех известных топологических типов и библиогра фии;
разработке программ-тренааеров для интерактивной работы по. зователя с компьютерной системой в процессе выполнения ВЦЧІ лительного эксперимента и имитационного моделирования.
Научная новизна работы. Впервые предложен принцип модел; роБания БСего фазового комплекса (не только ликвидус, но и пг межуточные линейчатые поверхности кевду ликвидусом И СОЛИДуСС диаграмм плавкости трехкомпокентшгх систем, позволяющий получать в ваде поли- и изотермических сечений геометрические обр зы всех этапов кристаллизации сложных расплавов (первичная, е ричная, т.д.), рассчитывать температуры перехода от одного от па кристаллизации к другому и баланс масс для всех фаз, сосущ ствувсде в разновесных условиях в процессе кристаллизации рас плава.
Jyw обработки и хранения информации созданы база данных ".Диаграммы плавкости" и база моделей. База моделей включает с себя программные комплексы обработки результатов традиционное і активного (планы на симплексе) эксперимента, а таї~;е прогрг.-иную реализацию различных' вариантов термодинамического расчет; фазових диаграмм.
Практическая значимость. Компьютерная система дает возмог, ность пользователю:
- восстановить все.элементы фазового комплекса по имеющемуся аналитическому описаним ликвидуса трой.чых металлических, оксидных, солевых систем или их подспсте:.-;
- ^'С'їій&зіггь границь;.областей Сос'ущес.т^ЪйШг Зйй в равновесных
З'їЖобйлх и последовательность шдел-экня фаз при- охлаждении об
разна данного состава;
«~ определить качествгггкмй и количественный состав равно*ескых образцов с учето.у гсех сосуа-йстг-укцих фаз;
* Построить различные варианты проекций и сечений (изотермический, политермические, одномерные, двукерше,..,) отдельных геометрических элементов или всей диаграммы в целом;
произвести методом вычислительного эксперимента исследование топологической модели и имитировать методику реального химического эксперимента;
осуществить преобразование зависимости состав-свойство для задаваемого перехода "система-подсистема" -или изменения б способе вираженая концентрацнонкнх координат;
моделировать изотермические диаграмму растворимости четверних систем.
Разработка алгоритмов автоматизированного проектироигая
фазошх диаграмм обеспечивает возможность -создания серии прог-
раюяапх продуктов в виде АРМов исследователя, обучащих систеи,
'програж-тршалярад» систем компьютерного дизайна для реисиия
кног-их 1Гр?.:;хгд1йзс задач, Бозникаэдсх- в хккии, материалагедекии,
гєізлогігн, металлургии а осиоьанкых на детайьком изучении фазовой
дг.аграмгш. ' . '
Цр. зенитуі выносится:
кетодига конструирования и исследования .фазскйс комплексов їроГаійх диаграмм плавкости;
{Дгсрптгц моделирования фаэовях кокплехсой диаграмм плавкости я- кашокентных систем (а>3);
-база дакгак по двойка?.! и тройнш диаграмжя плавкости;
- представлен;',? гря.^йЬ'коЯ информации пофзег^дкогра-гйш а
- 4 -памяти компьютера; - база математических, термодинамических, эмпирических моделе! фазовых диаграмм.
Апробация работы. Материалы диссертации долокены и обсуждены на У и УІ Всесоюзных школах "Применение математических мє тодов для описания и изучения физико-химических равновесий" (Ji восибирск, 1985, 1969),/УП и УШ.Всесоюзных совещаниях по физико-химическому анализу (Фрунзе, I98S, Саратов, 1991), УШ Вееео юзной конференции "Использование вычислительных машин в спектр скопии молекул и химических исследованиях" (Новосибирск, 1959) ІУ Всесоюзной школе по теоретическому и экспериментальному изу чению диаграмм состояния металлических систем и их использован) в практическом материаловедении (Одесса, 1990), на ежегодных н; учных сессиях БНЦ СО АН СССР (Улан-Удэ, I988-I99I). По реэульт; там работы опубликовано десять статей и два препринта.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, обсуждения результатов, выводов, списка ці-тируемой литературы (143 наименования) и приложения, содержит 28 рисунков и 20 таблиц. Основной текст составляет 149 страниц.