Численные решения задач устойчивости прямого стержня с при осевом сжатии с кручением

На (рис.4.3) представлены формы исследуемых поперечных сечений.

Рис.4.3

Для каждого вида закрепления арки подставим поочерёдно три поперечных сечения. Виды закрепления и нагружения представлены на (рис.4.4). Будем прикладывать к стержню единичную нагрузку, тогда собственное значение , найденное из системы уравнений (1.33), будет равно критической нагрузке, а собственный вектор , соответствующий собственному значению будет показывать ФПУ.

На (рис.4.5-4.30) даны схемы нагружения и виды ФПУ.

Рис.4.4

Рис.4.5

Рис.4.6

Рис.4.7

Рис.4.8

Рис.4.9



Рис.4.10

Рис.4.11

Рис.4.12



Рис.4.13



Рис.4.14

Рис.4.15



Рис.4.16



Рис.4.18



Рис.4.19



Рис.4.20

Рис.4.21



Рис.4.22

Рис.4.23



Рис.4.25



Рис.4.26

Рис.4.27



Рис.4.28



Рис.4.29



Рис.4.30

Сведём анализ графиков на (рис.4.5-4.30) в таблицу. Пусть

Таблица 4.4

Условия нагружения и закрепление торцов
	жёсткое защемление	2,5·106	4,5·107	2,6·107
	цилиндр.шарнир	8,3·106	1,7·107	2,6·107
	жёсткое защемление	3,3·107	2,2·108	5,7·107
	цилиндр.шарнир	3,3·107	1,6·108	5,7·107
	жёсткое защемление	4·106	1,5·107	8,8·106
	цилиндр.шарнир	2,7·106	5,4·106	8,4·106
	жёсткое защемление	9,2·107	4,4·108	2,2·108
	цилиндр.шарнир	9,5·107	1,9·108	2,3·108

Проведённые численные исследования показывают, что минимальные значения параметра нагрузки ,определяемые численным решением уравнений (3.4) получаются, когда круговое полукольцо при переходе в возмущенное состояние превращается в «восьмёрку». Это показано на графиках (рис.4.5, 4.8, 4.11, 4.15, 4.19, 4.22, 4.25, 4.28). Эти значения для полукольца с параметрами , приведены в таблице 4.4. Видно, что при (т.е квадратном поперечном сечении стержня) полукольцо в возмущённом состоянии изгибается в направлении перпендикулярном своей плоскости. И при этом значение параметра меньшее, чем при потери устойчивости полукольца в своей плоскости.

Следовательно, для реализации плоской изгибно-сдвиговой ФПУ в направлении, перпендикулярном плоскости кольца, (т.е. в направлении оси ), для поперечного сечения полукольца необходимо обеспечить значительно большую изгибную жёсткость, чем в направлении оси , особенно в случае, когда сдвиговая жёсткость намного меньше единицы, и кольцо обладает малой крутильной жёсткостью . Данный вывод является весьма принципиальным, т.к. при проектировании реальных конструкций для шпангоутов всегда обеспечивают выполнение параметра , предполагая, что при действии нагрузки они теряют устойчивость только по плоской изгибной форме. Необходимо, правда, отметить, что данный вывод касается только изолированных колей, т.к. в реальных конструкциях шпангоуты не бывают изолированными и возможность из потери устойчивости по описаны выше формам определяется также и жесткостями соединяемых с ними других элементов конструкций в направлениях осей , и .

Глава 5. Безопасность и экологичность проекта

При создании сложных автоматизированных систем управления все чаще практикуют системное проектирование, на ранних стадиях которого поднимаются вопросы эргономического обеспечения, носящего в себе большие резервы повышения эффективности и надежности всей системы. Это связано с всесторонним учетом человеческого фактора в процессе проектирования. Основной задачей эргономического обеспечения является оптимизация взаимодействия между человеком и машиной не только в период эксплуатации человеко-машинных систем, но и при изготовлении и даже утилизации технических компонентов. Это достигается в результате проведения и выполнения комплекса взаимоувязанных по значению, логике и последовательности эргономических процедур и мероприятий, осуществляемых в ходе разработки системы человек-машина и при ее эксплуатации.

Охрана труда - это система законодательных актов, социально - экономических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранения здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

5.1 Электробезопасность

В соответствии с ГОСТ 12.1.019-796 под электробезопасностью понимают систему организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги и статического электричества. В отличие от других источников опасности электрический ток нельзя обнаружить без специального оборудования и приборов, поэтому воздействие его на человека чаще всего неожиданно.

Значение силы тока, проходящего через организм человека, зависит от напряжения под которым находится человек и от сопротивления участка тела к которому приложено это напряжение. Учитывая, что большинство поражений происходит при напряжении 127, 220 и 380 В, а пробой кожи начинается при напряжении 40-50 В, в качестве безопасного напряжения переменного тока в нашей стране выбрано 42 В, 110 В для постоянного тока.

Основными причинами электротравматизма являются:

случайное прикосновение к токоведущим частям, в результате ведения работ вблизи или на этих частях; неисправность защитных средств, которым пострадавший прикасался к токоведущим частям; ошибочное принятие находящегося под напряжением оборудования как отключенного;

неожиданное возникновение напряжения из-за повреждения изоляции там, где в нормальных условиях его быть не должно; контакт токопроводящего оборудования с проводом, находящимся под напряжением; замыкание фаз на землю и тому подобное;

появление напряжения на токоведущих частях оборудования в результате ошибочного включения тогда, когда на нем выполняют работу; замыкание между отключенными и находящимися под напряжением проводами; наведение напряжения от соседних работающих установок и так далее.

В машинных залах ВЦ при проведении наладочных и профилактических работ есть опасность поражения персонала электрическим током.

Отметим технические средства, обеспечивающие безопасность работ на электроустановках.

1. Защитное заземление. Защитным заземлением называют пренамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Электроустановки необходимо заземлять во всех случаях при переменном токе - 380 В и выше, постоянном токе - 440 В и выше. В помещениях с повышенной переменного тока -42 В, постоянного -110 В.

2. Зануление. Это средства заключается в преднамеренном электрическом соединении с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Зануление применяют в четырехпроводных сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В.

3. Выравнивание потенциалов. Для снижения напряжений прикосновения и шага. Потенциалы выравнивают, как правило, путем устройства контурных заземлителей.

4. Защитное отключение. Защитное отключение представляет собой быстродействующую защиту, обеспечивающую автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения человека электрическим током.

5. Электрическое разделение сети. Это разделение сети на отдельные электрически не связанные между собой участки о помощью разделяющего резко снизить опасность поражения человека током за счет уменьшения емкостной и активной проводимостей сети.

6. Двойная изоляция. Дополнительная вторая изоляция человека от прикосновения к нетоковедущим частям электроустановок, которые могут оказаться под напряжением.

В инженерной проходит проводка, есть лампы, ПЭВМ, следовательно оно относится к помещениям повышенной опасности.

Помещения по степени опасности поражения током из-за характера окружающей среды делятся на классы:

1-й класс -- помещения с повышенной опасностью -- при наличии одного из условий:

а) сырость (относительная влажность воздуха превышает 75%);

б) токопроводящая пыль;

в) токопроводящие полы (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и др.):

г) температура воздуха выше +35°С (помещения с сушилками, котельные и т.д.);

д) возможность одновременного прикосновения человека к металлическим корпусам электрооборудования и к соединенным с землей металлоконструкциям здания, технологическим аппаратам, механизмам;

2-й класс -- особо опасные помещения -- при наличии одного из условий:

а) особая сырость (влажность близка к 100%, при этом потолок, стены, пол и предметы покрыты влагой);

б) химически активная среда (т. е. агрессивные пары, газы, жидкости) или органическая среда, образующая отложения и плесень, разрушающие изоляцию и токоведущие части электрооборудования;

в) одновременно два и более условия повышенной опасности;

3-й класс -- помещения без повышенной опасности -- при отсутствии условий повышенной или особой опасности.

Помещение оператора ЭВМ относится к третьему классу пожарной безопасности.

5.2 Пожарная безопасность

Под пожарной охраной понимают систему государственных и общественных мероприятий, направленных на охрану от огня людей и собственности.

Пожарная безопасность помещений, имеющих электрические сети, регламентируется ГОСТ 12.1.033-81, ГОСТ 12.1.004-85. Работа оператора ЭВМ должна вестись в помещении, соответствующем категории Д пожарной безопасности (негорючие вещества и материалы в холодном состоянии). Огнестойкость здания по СНиП 2.01.02-85 соответствует I степени (стены выполнены из искусственного или натурального камня и являются несущими, в перекрытиях здания отсутствуют горючие материалы).

ЭВМ нельзя располагать вблизи источников тепла или термоизлучателей, на экраны дисплеев не должны падать прямые солнечные лучи. Устанавливать ЭВМ необходимо так, чтобы задняя и боковые стенки отстояли не менее чем на 0.2м от других предметов. Для соблюдения теплового режима в корпусе ЭВМ предусмотрены вентиляционные отверстия и охлаждающий вентилятор. Внутренний монтаж выполнен проводом с повышенной теплостойкостью.

Противопожарная защита помещения обеспечивается применением автоматической установки пожарной сигнализации (ПС-Л1), наличием средств пожаротушения, применением основных строительных конструкций здания с регламентированными пределами огнестойкости, организацией своевременной эвакуации людей, применением средств коллективной и индивидуальной защиты людей.

Организационно-технические мероприятия должны включать организацию обучения служащих правилам пожарной безопасности.

Для этого необходимо установить к какой категории пожароопасности относится помещение. Так как в помещении нет электроустановок, не используется горючие смеси и легковоспламеняющиеся вещества оно относится к категории А, то есть в помещении находятся предметы из материалов, при горении которых образуется уголь. Для этой категории в качестве огнетушащих средств лучше всего подходит вода и пена, затем порошок ПФ, еще меньше CF2Br и, хуже всего порошок ПСБ и СО2 . Теперь примерно определим количество средств пожаротушения. Для вычислительных центров, машинно - счетных станций, производственно - конструкторских бюро площадью до 100 м2 используются углекислотные ручные огнетушители, пенные, химические, воздушно - пенные, жидкостные огнетушители и асбестовая кошма размерами 1 1 м, 2 1,5 м, 2 2 м. Для помещения площадью 62 м2 необходимо иметь: 1 порошковый огнетушитель (ОУП-5).

Нормы оснащения помещений огнетушителями

Категория помещения (по НПБ 105-95)	Предельная защищаемая площадь, м2	Порошковые огнетушители вместимостью, 10 л
А	200	1

S = 62 м2;

n = S/200 = 62/200 = 0,31

Принимаем 1 огнетушитель в помещение.

5.3 Построение дерева отказов

Количественную меру исходных событий выбирают из имеющейся статистики о надежности элементов, технических систем, об отказов. Что касается неправильных действий и ошибок человека - оператора, то количественную меру ошибок выбирают, исходя из анализа произошедших случаев травматизма, аварий и т.д. Количественную меру тех или иных исходных событий можно получить и из статики о подобных или таких же событиях, путем анализа схожих ситуаций, проведенных экспертных оценок.

Определив вероятность реализацию первичных событий, проводят вычисление вероятности наступления завершающего события по всем самостоятельным ветвям.

Для статистически независимых событий при логической схеме «или» вероятность появления завершающего, выходного события в общем случае имеет вид:

,

где - вероятность реализации выходного события,

- вероятность появления i - го входного события, n- число входов.

Если имеется схема с двумя выходами: а и b -статистические независимые события, то вероятность появления выходного события имеет вид:

.

Если произведение очень мало, то полученное выражение (2) приближенно можно записать:

В случае схемы «или» с n выходами можно использовать приближенные соотношения:

Это приближенное выражение дает хорошие результаты, если вероятности появления элементарных событий , , ... очень малы и дает точный результат, если все события a, b, с ... являются несовместимыми.

В случаи схемы «и» для n статистически независимых входных событий определяется по правилу умножения вероятностей:

Таким образом, используя соотношения (1) - (5) для дерева отказов любой протяженности, можно вычислить вероятность наступления головного события, исходя из имеющейся вероятности первичных событий. Определение количественной меры безопасности (опасности) с использованием дерева отказов покажем на примере.

Дерево отказов, построенное для случая поражения человека электрическим током показано на (рис.5.1)

Рис.5.1

5.4 Требования к уровням шума и вибрации

Возникает вопрос о влиянии помех на оператора и характеристиках его «помехоустойчивости». С точки зрения воздействий на оператора помехи могут быть различны. Одни из них постоянны и действуют в течение всего рабочего дня, другие случайны.

Оптимальные показатели уровня шумов в рабочих помещениях конструкторских бюро, кабинетах расчетчиков, программистов определяются по ГОСТ 12.1.003-83 [6].

Характеристики постоянного шума - уровни звукового давления в децибелах в октавных полосах со среднегеометрическими частотами в герцах приведены в таблице 

Уровень, дБ	63	152	250	500	1000	2000	4000	8000
Частота, Гц	71	61	54	49	45	42	40	38

Уровни звукового давления в октавных полосах.

Допустимый уровень шума при умственном труде, требующем сосредоточенности- 50дБ. Для уменьшения шума и вибрации в помещении оборудование, аппараты и приборы устанавливаются на специальные фундаменты и амортизирующие прокладки. Если стены и потолки помещения являются источниками шумообразования, они должны быть облицованы звукопоглощающим материалом.

Снижение шума в источнике излучения можно обеспечить применением упругих прокладок между основанием машины, прибора и опорной поверхностью. В качестве прокладок используется резина, войлок, пробка, различной конструкции амортизаторы. Под настольные шумящие аппараты, счетные, перфорационные машины можно подкладывать мягкие коврики из синтетических материалов, а под ножки столов, на которых они установлены, - прокладки из мягкой резины, войлока толщиной 6-8 мм. Крепление прокладок возможно путем приклейки их к опорным частям. Замена прокладок из резины производится через 4 - 5 лет, из войлока через 2 - 2.5 года.

Рациональная планировка помещения, размещение оборудования в ВЦ является важным фактором, позволяющим снизить шум при существующем техническом обеспечении ЭВМ. При планировке ВЦ машинный зал, помещения с сервисным и тому подобным оборудованием необходимо располагать вдали от шумящего или вибрирующего оборудования. Снижение уровней шума, проникающего в производственные помещения извне, может достигнуто увеличением звукоизоляции ограждающих конструкций.

Звукопоглощение является наиболее и в то же время достаточно эффективным способом уменьшения шума в производственных помещениях ВЦ. Способность материалов поглощать падающие на них звуковые волны характеризуется коэффициентом звукопоглощения: , где , и - соответственно интенсивность поглощенной и падающей звуковых волн. При = 1 вся звуковая волна поглощается материалом и отраженная волна отсутствует.

Наряду со звукопоглощающим облицовками применяют объемные (штучные) звукопоглотители (их применение целесообразно, когда не хватает облицовочной площади). Они представляют собой геометрические тела объемной формы, либо целиком состоящие из звукопоглощающих материалов, либо состоящие из акустических прозрачных оболочек, заполненных звукопоглощающим материалом.

5.5 Пыль и вредные химические вещества

К ядовитым газовым примесям атмосферного воздуха относят:

оксид углерода (II) - угарный газ (ПДК - 20 мг/м3);

сероводород (ПДК - 10 мг/м3);

аммиак (ПДК - 20 мг/м3);

выхлопные газы автомобилей и так далее.

Помимо газов в воздухе могут находиться мельчайшие частицы твёрдого вещества размерами от тысячных долей до одного миллиметра. Загрязнение воздуха пылью ухудшает санитарно-гигиенические условия труда. Такой воздух может стать причиной ряда болезней.

В целях борьбы с пылью и загрязнением в рабочем помещении каждый день должна проводится влажная уборка.

5.6 Микроклимат

Наиболее значительным фактором производительности и безопасности труда является производственный микроклимат, который характеризуется температурой и влажностью воздуха, скоростью его движения, а также интенсивностью радиации, и должен соответствовать ГОСТ 12.1.005-88 и СНиП 2.04.05-86 .

Параметры микроклимата	Значения параметров
	Зимой	летом
1. Температура, °C	22-24	23-25
2. Скорость воздушных масс, м/с	0.1	0.1-0.2
3. Относительная влажность, %	40-60	40-60

Требования к параметрам микроклимата в производственном помещении.

Относительная влажность в пределах 40 - 60% мало сказывается на состоянии человека. При влажности 99 - 100% практически выключается регулирующий механизм потоотделения и быстро наступает перегревание.

В помещениях предполагающих эксплуатацию системы требования к параметрам микроклимата в целом выполнены.

Особенно большое влияние на микроклимат оказывают источники теплоты, существующие в помещениях ВЦ, основными из которых являются:

ЭВМ и вспомогательное оборудование, приборы освещения и обслуживающий персонал. Нужно учитывать и внешние источники теплоты.

Наибольшее количество теплоты выделяют ЭВМ и вспомогательное оборудование. Так, в машинном зале ЭВМ средняя величина тепловыделений на 1 м2 пола составляет 310 Вт/м2; в помещении подготовки данных - 125 Вт/м2, Тепловыделения от приборов освещения также велики. Удельная величина тепловыделений составляет 35 - 60 Вт/м2. При этом, чем больше уровень освещенности в помещении ВЦ, тем выше удельные величины тепловыделений. Количество теплоты от обслуживающего персонала ВЦ незначительно. Оно зависит от числа работающих в помещении, микроклиматических условий и интенсивности работы, выполняемой человеком.

Климатические условия являются важным фактором надежной работы средств вычислительной техники и высокой работоспособности обслуживающего персонала.

С целью обеспечения комфортных условий для обслуживающего персонала и высокой надежности технологического процесса в ВЦ СН 512 -78 устанавливает следующие требования к воздушной среде производственных помещений ВЦ. Так, в машинном зале температура воздуха должна быть 20±2 С. Относительная влажность воздуха рекомендуется 55 ±5%.

Организация вентиляции в машинном зале ВЦ является сложной задачей в связи с большими тепловыделениями (до 140 Вт/м2 зала и более), большими кратностями воздухообменов (30 - 90 1/ч) и сложным распространением конвективных и струйных потоков в объеме машинного зала. При организации воздухообмена стремятся к тому, чтобы приточный воздух кратчайшим путем поступал в стойки ЭВМ и рабочую зону, а нагретый удалялся через вытяжные отверстия также по возможно кратчайшему пути, минимально задевая рабочую зону машинного зала.

Работа инженера относится к категории легких работ - энергозатраты организма до 172 ккал/час. Характеристика работы: производимая сидя, стоя и связанная с ходьбой, но не требующая систематического физического напряжения.

При естественной вентиляции воздух поступает в помещение и удаляется из него вследствие разности температур, а также под действием ветра. Аэрация - это организованная естественная вентиляция, выполняющая роль общеобменной.

5.7 Эргономические принципы при создании ПО АСУ

1) Принцип минимального рабочего усилия.

Человек-оператор (ЧО) должен выполнять только ту работу, которая необходима, но не может быть выполнена системой. Не должно быть повторения уже сделанной работы. Данный аспект предъявляет соответствующие требования и к рабочей документации. Она должна обладать доступностью, полнотой, целенаправленностью на решение определенной задачи или комплекса задач; структурированностью.

2) Принцип максимального взаимопонимания.

Система обеспечивает полную поддержку пользователю, то есть ЧО не должен заниматься поиском информации; выдаваемая на видеоконтрольное устройство информация не требует интерпретации или перекодировки.

3) Принцип минимального объема оперативной памяти пользователя.

От ЧО требуется, чтобы он запоминал как можно меньше. Это объясняется тем, что скорость переработки информации оператором и его пропускная способность ограничены. На них влияет множество факторов, начиная от качества средства взаимодействия человека с техническими средствами АСУ и всей информационной моделью и кончая уровнем напряженности операторской деятельности и общим психофизическим состоянием человека.

4) Принцип минимального расстройства человека-оператора.

Расстройство пользователя (производственные причины), может возникнуть:

из-за какого-то препятствия в решении поставленной задачи;

из-за появления и обнаружения ошибок.

5) Принцип учета профессиональных навыков пользователя.

В процессе эргономического обеспечения системы на ранних этапах проектирования предусматриваются и проводятся мероприятия, учитывающие облик некоторого абстрактного человека, который планируется разработчиками к взаимодействию с компонентами системы.

6) Принцип максимального различия человеческих характеров.

Мышления людей, их характеры различны, поэтому терминальная информация от системы по-разному может восприниматься пользователями. Поэтому целесообразно, чтобы система содержала, к примеру, способы как наглядного, так и слухового воздействия на конкретного ЧО, различимые пользователем.

7) Принцип максимального контроля со стороны человека-оператора.

Данный принцип можно охарактеризовать следующими требованиями к функционированию ЧО:

пользователь должен иметь возможность изменить очередность обработки, выполняемой системой;

пользователь должен контролировать последовательность работы и особенно там, где нет последовательно определенных операций;

пользователь должен иметь возможность создавать свои программные модули и хранить их в памяти системы для использования в будущем.

5.8 Эргономические требования к системам отображения информации

Эргономические требования определяют необходимые параметры яркостных, временных и пространственных характеристик зрительной информации.

Оценка яркостного режима включает нормирование уровня яркости, ее перепадов в поле зрения наблюдателя для достижения требуемых показателей эффективности обработки зрительной информации. Оптимальным считается такое значение уровня яркости, при котором обеспечивается максимальное проявление конкретной чувствительности. При установке оптимального диапазона яркостей, находящихся в поле зрения оператора, необходимо обеспечить перепад яркостей, близкий к уровню адаптации.

Максимально допустимый перепад яркостей в поле зрения оператора не должен превышать 1:100. Оптимальными же являются соотношения 20:1 между источником света и ближайшим окружением и 40:1 между самым светлым и самым темным участками изображения. Контрастность изображения снижается при внешнем освещении тем значительнее, чем ниже яркость экрана и чем больше яркость, создаваемая освещением. Контраст между системой отображения информации и его непосредственным окружением не должен превышать соотношения 3:1.

Средства отображения информации отвечают следующим техническим требованиям:

яркость свечения экрана не менее 100 Кд/м2;

минимальный размер точки растра не более 0.6 мм для цветного монитора;

контрастность изображения не менее 0.8;

частота регенерации изображения в текстовом режиме не менее 72 Гц;

количество точек растра на строку не менее 640;

наличие антибликового покрытия экрана;

размер экрана не менее 31 см по диагонали;

высота символов на экране не менее 3.8 мм;

расстояние от глаз оператора до экрана 40-80 см;

монитор должен быть оборудован поворотной подставкой, позволяющей перемещать его в горизонтальной и вертикальной в пределах 130-200 мм и изменять угол наклона экрана на 10-15.

5.9 Описание зрительной работы оператора

Качество зрительного восприятия определяется энергетическими, пространственными и временными характеристиками сигналов, поступающих к оператору. В соответствии с названными характеристиками сигналов выделяются группы основных параметров зрительного анализатора:

энергетические - диапазон воспринимаемых яркостей, контраст, слепящая яркость;

пространственные - острота зрения, поле зрения, объем восприятия;

временные - латентный период реакции, время адаптации, критическая частота мельканий.

1) Энергетические параметры.

При практических расчетах для повышения надежности проектируемых систем «человек-машина» рекомендуется исходить из максимального порога чувствительности, равного 5,2  10-6 Кд/м2.

Субъективная оценка яркостей воспринимаемого сигнала зависит от яркости окружающего фона, поэтому для практических целей используется относительный порог (порог контрастной чувствительности). Различают прямой контраст, рассчитываемый для светлого объекта на темном фоне, и обратный контраст - для светлого объекта на темном фоне. Для нормальной работы зрительного анализатора значение контраста должно находиться в диапазоне от 0.65 до 0.95.

2) Пространственные параметры.

Пространственные характеристики зрительного анализатора определяются воспринимаемыми глазом размерами предметов и их местоположением в пространстве. В эти группы включают остроту зрения, поле зрения, объем зрительного восприятия.

Поле зрения определяется при фиксированном взгляде как пространство в пределах которого возможна проекция изображения на сетчатку глаза. Оно зависит от возможностей оптической системы глаз, площади и характера распределения фоторецепторов, выступающих частей лица. Условно поле зрения можно разбить на три зоны:

центрального зрения (размером 4-7, соответствующим желтому пятну сетчатки), где возможно наиболее четкое различение деталей;

ясного видения (30-35), где при неподвижном глазе можно распознать предмет без различных мелких деталей;

периферического зрения (75-90), где предметы обнаруживаются, но не распознаются.

Зона периферического зрения играет важную роль в ориентации во внешней обстановке. Объекты, попавшие в эту зону, могут быть быстро перемещены в зону ясного видения с помощью установочных движений глаз.

Объем восприятия определяется числом объектов наблюдения, которое может охватить оператор в течение одной зрительной фиксации. При предъявлении человеку не связанных между собой объектов наблюдения объем восприятия составляет 4-8 элементов.

3) Временные параметры.

Временные характеристики зрительного анализатора определяются временем, необходимым для возникновения зрительного ощущения при определенных условиях работы оператора. В группу этих характеристик входят: латентный (скрытый) период зрительной реакции, длительность инерции ощущения, критическая частота мельканий, время адаптации.

Длительность инерции ощущения определяется интервалом времени между моментом окончания воздействия раздражителя и моментом исчезновения зрительного ощущения, то есть это время сохранения воздействия света на сетчатку после окончания этого воздействия. Оно зависит от яркости и угловых размеров объекта. Если возникает необходимость в последовательном реагировании оператора на дискретно появляющиеся сигналы, то период их следования должен быть равен не меньше времени сохранения ощущения (равного 0.2 - 0.5 с).

Время адаптации определяется ее видом и находится в пределах от нескольких секунд до нескольких минут при световой адаптации и десятков минут при темновой. Яркость поля адаптации определяет вид освещения:

ночное (менее 0.01 Кд/м2);

сумеречное (от 0.01 до 10 Кд/м2);

дневное (более 10Кд/м2).

Им соответствует ночное, сумеречное, дневное зрение.

5.10 Эргономическое обеспечение рабочего места оператора ЭВМ

Дисплей. Положение тела обычно соответствует направлению взгляда; дисплей, расположенные слишком низко или под неправильным углом, являются основными причинами появления сутулости. Расстояние от дисплея до глаз должно лишь немного превышать привычные для вас расстояние между книгой и глазом.

Кресло. Формы спинки кресла должна повторять формы вашей спины. Устанавливать кресло надо на такой высоте, чтобы не чувствовать давление на кобчик (кресло расположено слишком низко) или на ребра (кресло расположено слишком высоко). Специалисты по эргономики считают, что угол между бедрами и позвоночником должен составлять 90 градусом, однако недавно проведенные исследования показали, что большинство людей предпочитают сидеть слегка откинувшись.

Клавиатура. Ваши руки должны располагаться так, чтобы они находились на расстояние нескольких сантиметров от туловища. Установите кресло и клавиатуру так, чтобы вам не надо было далеко тянуться. При изменение положения тела (например, с вертикального на наклонное), обязательно переменное положение клавиатуры и дисплея. В этом случае может оказаться полезной регулируемая подставка клавиатуры, благодаря которой можно без всякого напряжения работать о манипулятором «мышь». Но можно поставить клавиатуру и на колени, в перспективе использования «переламываемой клавиатуры», которая хотя бы частично облегчает болевые ощущения в плече.

Рабочий стол. Удобная высота стола особенно важно в том случае, когда на нем располагается клавиатура. Если у вашей клавиатуры отсутствует подставка, а высоту стола нельзя изменить, и он слишком высок, то постарайтесь повыше скамеечку или что - то другое. Если стол слишком низок, то подставьте что - ни будь под ножки. Рекомендуемая высота стола 58 - 71 см,

Оригиналодержатель. Если при работе часто приходится смотреть на документы, установите подставку с оригиналом документа в одной плоскости с экраном и на одной высоте с ним. Если надо чаще смотреть на оригинал, чем на экран, поверните свое кресло или экран таким образом, чтобы прямо перед вами располагался оригинал, а не экран компьютера.

Рабочее место оператора организовано в соответствии с требованиями стандартов и технических условий по безопасности труда.

При взаимном расположении элементов рабочего места учитывается:

рабочая поза человека - оператора;

пространство для размещения оператора, позволяющее осуществлять все необходимые движения;

физические, зрительные и слуховые связи между оператором и оборудованием;

возможность обзора пространства за пределами рабочего места;

возможность ведения записей, размещения документации и материалов, используемых оператором.

Конструктивное и внешнее оформление оборудования создает условия для минимальной утомляемости. Конструкция рабочей мебели должна обеспечивать возможность индивидуальной регулировки соответственно росту работающего для поддержания удобной позы и соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.032-78 [9], ГОСТ 22269-76 [10]. При правильной организации рабочего места производительность труда операторов ЭВМ увеличивается на 8-20%.

Рис. 5.2. Схема рабочего места

Рис.5.3. Зоны досягаемости моторного поля тела человека.

Рис. 5.4. Зоны досягаемости и оптимальной зоны моторного поля.

Для снижения нагрузки на глаза, дисплей должен быть установлен наиболее оптимально с точки зрения эргономики: верхний край дисплея должен находится на уровне глаз, а расстояние до экрана должно составлять от 28 до 60см. Мерцание экрана должно происходить с частотой fмер>70 Гц.

5.11 Освещение производственных помещений ВЦ

Основная задача освещения на производстве - создание наилучших условий для видения. Эту задачу возможно решить только осветительной системой, отвечающей следующим требованиям:

1. Освещенность на рабочем месте должна соответствовать характеру зрительной работы.

2. Необходимо обеспечить достаточно равномерное распределение яркости на рабочей поверхности, а также в пределах окружающего пространства.

3. На рабочей поверхности должны отсутствовать резкие тени.

4. В поле зрения должна отсутствовать прямая и отраженная блескость.

5. Величина освещенности должна быть постоянной в течение всего времени.

6. Следует выбирать оптимальную направленность светового потока.

7. Следует выбирать необходимый спектральный состав света. Приведем расчет искусственного освещения. Размеры комнаты: А = 10 м (длина комнаты), В = 6 м (ширина), Н = З м (высота).

Используем потолочные светильники типа УСП-35 с двумя люминесцентными лампами ЛБ-40. Коэффициент отражения светового потока =70%, стен = 50%, пола = 10%.

Определить: число светильников при общем равномерном освещении.

h = Н - 0,8 - высота рабочей поверхности, h = 3 - 0,8 = 2,2 м.

У светильников УСП-35

= 1,3 - 1,4; = L/h,

где L - расстояние между рядами светильников,

h - высота подвеса над рабочей поверхностью,

тогда L =   h = 1,4 2,2 3 м.

Располагаем светильники вдоль длинной стороны помещения. При ширине помещения 6 м имеем число рядов n = В/L = 2. Норма освещенности на рабочем месте Е = 400 лк.

Геометрический размер помещения:

м.

Коэффициент использования светового потока (из таблиц) = 0,45.

Номинальный световой поток лампы ЛБ-40 Фл = 3120 лм.

Тогда, световой поток светильника

Фсв < 2Фл = 6240лм.

Определяем необходимое число светильников:

N = (EKзSz)/(nФсв),

где E - нормируемая минимальная освещенность, лк;

Кз - коэффициент запаса, учитывающий запыление и износ источников света, Кз = 1,4-1,5;

S - освещаемая площадь, м2;

z - коэффициент неравномерности освещения, z = 1.1 -1.2;

п - число рядов светильников; п =2,

Фсв - номинальный световой поток светильника, лм;

- коэффициент использования излучаемого светильника светового потока;

- коэффициент затенения,  = 0,8 - 0,9.

Тогда:

.

Так как светильники располагаются в два ряда, выбираем количество светильников 10 штук.

Длина светильника УСП-35 с лампами ЛБ-40 1-1,27м.

Рис.5.5

Допускается установка светильников местного освещения для подцветки документов. Местное освещение не должно создавать блики на поверхности экрана и увеличивать освещение экрана более 300 лк.

Освещенность на рабочем месте должна соответствовать зрительным условиям труда согласно гигиеническим нормам. Так, в соответствии с ГОСТ 12.1.006-84 [11], освещенность при работе с дисплеем должна быть 200 лк, а в сочетании с работой с документами - 400 лк.

Светильники местного освещения должны иметь не просвечивающий отражатель с защитным углом не менее 40°.

5.12 Электромагнитное воздействие

Электромагнитное поле -- область распространения электромагнитных волн. Электромагнитное поле характеризуется частотой излучения f, Гц, или длиной волны л, м.

Электромагнитная волна распространяется в воздухе со скоростью света с = 300 000 км/с , и связь между длиной и частотой электромагнитной волны определяется зависимостью л = с/f.

К источникам ЭМП на производстве относятся:

изделия, специально созданные для излучения электромагнитной энергии: радио- и телевизионные вещательные станции, радиолокационные установки, физиотерапевтические аппараты, системы радиосвязи, технологические установки в промышленности;

устройства, не предназначенные для излучения электромагнитной энергии в пространство, но в которых при работе протекает электрический ток: системы передачи и распределения электроэнергии (линии электропередачи, трансформаторные и распределительные подстанции) и приборы, потребляющие электроэнергию (электродвигатели, электроплиты, холодильники, телевизоры и т.п.).

Электростатические поля создаются в энергетических установках и при электротехнических процессах. В зависимости от источников образования они могут существовать в виде собственно электростатического поля (поля неподвижных зарядов) или стационарного электрического поля (электрическое поле постоянного тока).

В промышленности ЭСП широко используются для электрогазоочистки, электростатической сепарации руд и материалов, электростатического нанесения лакокрасочных и полимерных материалов.

Статическое электричество образуется при изготовлении, транспортировке и хранении диэлектрических материалов, в помещениях вычислительных центров, на участках множительной техники. Электростатические заряды и создаваемые ими электростатические

поля могут возникать при движении диэлектрических жидкостей и некоторых сыпучих материалов по трубопроводам.

Магнитные поля создаются электромагнитами, соленоидами, установками конденсаторного типа, литыми и металлокерамическими магнитами и другими устройствами.

В ЭМП различаются три зоны, которые формируются на различных расстояниях от источника ЭМИ.

Первая зона -- зона индукции (ближняя зона) охватывает промежуток от источника излучения до расстояния, равного примерно л /2п = 1/6 л. В этой зоне электромагнитная волна еще не сформирована и поэтому электрическое и магнитное поля не взаимосвязаны и действуют независимо.

Вторая зона -- зона интерференции (промежуточная зона) располагается на расстояниях примерно от л/2п до 2п л. В этой зоне происходит формирование электромагнитной волны и на человека действует электрическое и магнитное поля, а также оказывается энергетическое воздействие.

Третья зона -- волновая зона (дальняя зона) располагается на расстояниях свыше 2пл. В этой зоне электромагнитная волна сформирована, электрическое и магнитное поля взаимосвязаны. На человека в этой зоне воздействует энергия волны.

5.13 Методы защиты от электромагнитных полей

Общими методами защиты от электромагнитных полей и излучений являются следующие:

уменьшение мощности генерирования поля и излучения непосредственно в его источнике, в частности за счет применения поглотителей электромагнитной энергии;

увеличение расстояния от источника излучения;

уменьшение времени пребывания в поле и под воздействием излучения;

экранирование излучения;

применение СИЗ.

Излучающие антенны необходимо поднимать на максимально возможную высоту и не допускать направления луча на рабочие места и территорию предприятия.

Для защиты от электрических полей промышленной частоты необходимо увеличивать высоту подвеса фазных проводов линий электропередач, уменьшать расстояние между ними и т.д. Путем правильного выбора геометрических параметров можно снизить напряженность электрического поля вблизи ЛЭП в 1,6... 1,8 раза.

Уменьшение мощности излучения обеспечивается правильным выбором генератора, в котором используют поглотители мощности (рис. 8.17), ослабляющие энергию излучения.

Поглотителем энергии являются специальные вставки из графита или материалов из графита или углеродистого состава, а также специальные диэлектрики.

Для сканирующих излучателей (вращающихся антенн) в секторе, в котором находится защищаемый объект -- рабочее место, применяют способ блокирования излучения или снижение его мощности. Экранированию подлежат либо источники излучения, либо зоны нахождения человека. Экраны могут быть замкнутыми (полностью изолирующими излучающее устройство или защищаемый объект) или незамкнутыми, различной формы и размеров, выполненными из сплошных, перфорированных, сотовых или сетчатых материалов.

Отражающие экраны выполняют из хорошо проводящих материалов, например стали, меди, алюминия толщиной не менее 0,5 мм из конструктивных и прочностных соображений.

Поглощающие экраны выполняют из радиопоглощающих материалов. Естественных материалов с хорошей радиопоглощающей способностью нет, поэтому их выполняют с помощью конструктивных приемов и введением различных поглощающих добавок в основу. В качестве основы используют каучук, поролон, пенополистирол, пенопласт, керамико-металлические композиции и т.д. В качестве добавок применяют сажу, активированный уголь, порошок карбонильного железа и др. Все экраны обязательно должны заземляться для обеспечения стекания образующихся на них зарядов в землю.

Для увеличения поглощающей способности экрана их делают многослойными и большой толщины, иногда со стороны падающей волны выполняют конусообразные выступы.

Наиболее часто в технике защиты от электромагнитных полей применяют металлические сетки. Они легки, прозрачны, поэтому обеспечивают возможность наблюдения за технологическим процессом и излучателем, пропускают воздух, обеспечивая охлаждение оборудования за счет естественной или искусственной вентиляции.

В таблице приведен предельно допустимый уровень электромагнитного поля, установленный ГОСТ 12.1.002-84

Источник	Диапазон	Значение ПДУ	Примечание
Видеодисплейный терминал ПЭВМ	5 Гц - 2 кГц	Епду = 25 В/м Впду = 250 нТл	Условия измерения: расстояние 0,5 м вокруг монитора ПЭВМ
	2 - 400 кГц	Епду = 2,5 В/м Впду = 25 нТл
	поверхностный электростатический потенциал	V = 500 В	Условия измерения: расстояние 0,1 м от экрана монитора ПЭВМ

5.14 Охрана окружающей среды

На предприятиях целесообразно разграничивать затраты на охрану окружающей среды, связанные с производством продукции и с доведением продукта до определенного уровня экологического качества, либо с заменой его другим, более экологичным.

Существует связь между качеством продукции и качеством окружающей среды: чем выше качество продукции (с учетом экологической оценки использования отходов и результатов природоохранной деятельности в процессе производства), тем выше качество окружающей среды.

Обоснование экологичности представляется неотъемлемой частью системы управления, влияющей на выбор приоритетов в обеспечении народного хозяйства природными ресурсами и услугами в пределах намечаемых объемов потребления.

Различие производственных интересов и отраслевых заданий определяет особенности взглядов специалистов на проблему экологизации производств, применяемой и создаваемой техники и технологии.

Предпринимаются попытки на основе единого методического подхода, расчетом частных и обобщающих показателей выразить взаимосвязь натуральных и стоимостных характеристик в принятии экономически целесообразного и экологически обусловленного (приемлемого) решения. Приоритетность натуральных параметров, показателей отвечает потребностям ресурсообеспечения общественного производства. Стоимостные показатели должны отражать результативность усилий по снижению (или повышению) техногенной нагрузки на природу. С их помощью производится расчет экологического ущерба и оценивается эффективность мер по стабилизации режима природопользования.

Надо сказать, что кроме этого принимаются и такие меры, как:

обеспечение организации производства нового, более совершенного оборудования и аппаратуры для очистки промышленных выбросов в атмосферу от вредных газов, пыли, сажи и других веществ;

проведение соответствующих научных исследований и опытно-конструкторской работ по созданию более совершенной аппаратуры и оборудования для защиты атмосферного воздуха от загрязнения промышленными выбросами;

осуществление на предприятиях и организациях монтажа и наладки газоочистного и пылеулавливающего оборудования и аппаратуры;

осуществление государственного контроля за работой газоочистных и пылеулавливающих установок на промышленных предприятиях.

5.15 Расчёт коэффициента безвредности

Безвредность работы на ЭВМ характеризуется параметрами санитарно-гигиенических и психо-физических производственных факторов условий труда, действующих на работников при выполнении работы. Определение коэффициентов безвредности труда (КБВ) осуществляется на основании научных разработок НИИ труда, согласно которым состояние условий труда на рабочем месте по характеру и степени вредного воздействия производственных факторов на работающих может осуществляться одной из шести категорий тяжести труда (КТi).

Для определения показателей безвредности составляем таблицу с оценками санитарно-гигиенических и психо-физических условий труда. В графе 2 учитываются только те вредные факторы, которые имеют фактическое значение, соответствующее категории тяжести КТi > I балла по классификационной таблице 5.1.

Таблица 5.1

№ П/П	Наименование действующего вредного фактора	ПДК, ПДУ	Фактическое значение параметра условий труда	КТi (балл)	КБВ= 1- (КТi/6)
1	Температура воздуха на рабочем месте оС в тёплый период года в холодный период года	+(18-20) +(22-20)	+(20-22) +(20-17)	2	1-2/6=0,67
2	Электромагнитные поля радиочастот	Ї	на уровне ПДУ	2	1-2/6=0,67
3	Рабочее место, рабочая поза и перемещения в пространстве	_	Стационарное рабочее место, поза свободная (смена позы «стоя-сидя» по усмотрению работника)	2	1-2/6=0,67
4	Напряжение зрительной работы	_	Средняя	3	1-3/6=0,5
5	Длительность сосредоточенного наблюдения в % от времени смены при освещённости соответствующей нормативам	_	От 25 до 50	2	1-2/6=0,67
6	Режим труда и отдыха	_	Отсутствует обоснованный режим труда и отдыха	3	1-3/6=0,5
7	Нервно эмоциональная нагрузка	_	Простые действия по заданному плану с возможностью коррекции, благоприятный психологический климат	2	1-2/6=0,67
8	Интеллектуальная нагрузка	_	Решение простых альтернативных задач	2	1-2/6=0,67

Интегральный показатель вредных производственных факторов:

балл.

Категория тяжести труда- допустимая (от 34 до 45).

Определяем интегральный коэффициент безвредности труда технологического процесса

Графическое представление таблицы 5.1 дано на диаграмме (рис.5.6).

Рис.5.6

Выводы

В соответствии с выше изложенными требованиями к рабочему месту и помещению с точки зрения безопасности и экологичности рассмотрим, в какой степени этим требованиям соответствует рабочее место, на котором производилась работа.

Требования электробезопасности, в рабочем помещении полностью соблюдены.

Пожарная безопасность обеспечена не в полной мере - отсутствует пожарная сигнализация. Из средств пожаротушения имеются по одному гидранту на каждом этаже здания. Также на каждом этаже вывешен план эвакуации людей в случае пожара.

Шумы и вибрации на рабочем месте практически отсутствуют. Рабочее помещение расположено окнами во двор, поэтому уличных шумов и вибраций нет. Шум и вибрация в помещении создаются только работающими ПЭВМ, но они создают максимальный уровень шума до 35дБ (по техническому паспорту), что соответствует СНиП 2.01.02-85 (меньше 50дБ).

Концентрация вредных веществ в воздухе рабочего помещения ничтожно мала и не опасна для здоровья. Содержание обычной пыли в атмосфере помещения также невелико, так как ежедневно производится влажная уборка помещения.

Требования к микроклимату и вентиляции обеспечиваются автономным кондиционером КБ2-2.24В-11Т2. Данный кондиционер осуществляет автоматическое поддержание заданной степени охлаждения или нагрева, осушение, вентиляцию и очистку воздуха от пыли. Производительность обработки воздуха у кондиционера 500 м3/ч, что позволяет поддерживать оптимальный микроклимат в помещении объемом 180 м3. В ввиду того, что все рабочие помещения имеют относительно небольшую площадь, то в теплое время года приемлемым является проветривание открытием окон перед началом рабочего дня и в течение обеденного перерыва.

Конструкция рабочего места и взаимное расположение всех его элементов (сиденье, органы управления, средства отображения информации) соответствуют антропометрическим, физиологическим и психологическим требованиям, а также характеру работы.

Рабочее место расположено перпендикулярно оконным проемам, это сделано с той целью, чтобы исключить прямую и отраженную блесткость экрана от окон и приборов искусственного освещения, которыми являются лампы накаливания.

Интенсивность энергетических воздействий от ПЭВМ не превышает норм, установленных ГОСТ 12.1.002-84, допускающих работу в помещении в течение всего рабочего дня.

На основании вышесказанного можно сделать вывод, что рабочее место удовлетворяет экологическим нормам и требованиям безопасности.

Глава 6. Расчёт затрат и цены на разработку программызадач устойчивости методом конечных сумм

Современные тенденции развития авиации: усложнение всех видов летательных аппаратов, рост их стоимости и времени разработок привели к необходимости использовать ЭВМ.

Затраты на производство современной авиационной техники достигают огромных величин. В настоящее время даже целое развитое уже не может позволить с «нуля» создать, например, современный пассажирский авиалайнер, а также военный самолёт. Для этого нужные целые отрасли, которые были бы заняты только одним проектом. Современная рыночная экономика, вряд ли может это позволить. Яркий пример этому- авиаконцерн Airbus. Созданием новейшего конкурента Boeing-787 Dreamliner занималась вся Европа, а также Китай, Япония и Россия. Примеров тому можно привести не мало.

В этом развитии событий огромное место занимает расчёт и проектирование конструкций самолётов с использованием ЭВМ. В настоящей дипломной работе был разработан алгоритм численного решения неклассических задач устойчивости прямолинейных и криволинейных плоских стержней.

С помощью данного алгоритма, написанного на языке MatLab, в достаточно короткое время можно оценить прочностные характеристики элементов конструкции СЛА, расчётной схемой которых является стержень.

В этой главе произведен расчет затрат на разработку данного алгоритма численного решения неклассических задач устойчивости методом конечных сумм и определена стоимость данной программы. Расчет осуществляется по следующим статьям:

заработная плата инженера-программиста;

затраты на машинное время;

отчисления на социальное страхование и обеспечение с заработной платы;

накладные расходы

Нормирование труда в процессе создания программного обеспечения вызывает трудности. Творческие элементы труда практически не нормируются, они могут быть определены либо на основе экспертных оценок опытных программистов, либо жестко заданными сроками разработки, в которое программист обязан найти решение. Технические элементы труда программирования достаточно хорошо поддаются нормированию.

Анализ различных подходов к нормированию процесса программирования показал, что в качестве основного фактора, определяющего трудоемкость и длительность разработки, может использоваться базовая модель.

Будем считать, что данная программа создается в бюджетной организации (КГТУ им. А. Н. Туполева) и принимаем заработную плату инженера-программиста равную 6500 рублей, научного руководителя равной 9500 рублей. В данный проект входит расчет заработанной платы инженера-программиста и научного руководителя.

6.1 Расчет затрат на оплату труда инженера-программиста

Сумма затрат на оплату труда инженера - программиста определяется из временных затрат на выполнение работ и квалификации исполнителя. Квалификация исполнителя определяет величину почасовой оплаты. Таким образом, сумма затрат на оплату труда инженера - программиста рассчитывается по формуле:

З = ВЗ ПО,