Анализ состояния систем и основные причины отказов, аварий и катастроф

Так как определяющее уравнение для расчета потенциальной энергии положения иное, чем для расчета потенциальной энергии, связанной с противодействием жесткости, то рассматриваются два вида потенциальной энергии (потенциальная энергия положения и потенциальная энергия жесткости).

Полная энергия системы - сумма внешней и внутренней энергии. Внешняя энергия является упорядоченной энергией системы как целого. Внутренняя энергия - зависит от внутреннего состояния системы и не включает в свой состав виды энергии системы как целого.

В соответствии с формами движения материи различают формы энергии (в т.ч. волновые процессы):

- механическая;

- гидравлическая;

- тепловая;

- электромагнитная;

- химическая;

- ядерная или излучательная (слабого и сильного взаимодействия) и т.д.

ТД рассматривает внутреннюю энергию и другие ТД потенциалы.

Химическая кинетика рассматривает законы химических реакций, величины в виде энергии связи и энтальпии, отнесенные к количеству вещества (химический потенциал).

Физическая кинетика рассматривает процессы в неравновесных средах, в микроскопическом масштабе. Если известна функция распределения частиц системы по координатам и импульсам в функции времени, то можно определить все характеристики неравновесной системы.

Энергия равновесного состояния системы (элемента) рассматривает состояния, в которых все процессы условно прекращены. Энергия стационарного состояния системы (элемента) рассматривает состояния со стационарными (близкими к равновесию, медленными) процессами. Энергия нестационарного состояния системы (элемента, частицы) рассматривает неравновесные необратимые процессы (реальные процессы). В системе, находящейся в НС происходят необратимые процессы переноса (теплопроводность, диффузия, трение и т.д.). Эти процессы стремятся вернуть систему в состояние равновесия (ТД или статистического), если нет препятствующих факторов (отвода или подвода энергии и вещества). В противном случае система стремится перейти к стационарному состоянию (производство энтропии в системе компенсируется ее отводом из системы).

4.3.2 Уравнения баланса энергии открытой системы

Для определения энергии методами CM' в состоянии равновесия использовались соотношения (4.2.13?16) для полной энергии системы и полной механической энергии системы как целого.

Уравнение баланса OS имеет вид

где:- полная энергия системы для локального или детального состояния равновесия;

- добавочный член, учитывающий характер изменения состояния во времени (функция внутренней энергии и флуктуаций полезной внешней работы).

где:- полная механическая энергия системы как целого

- механическая энергия объекта (сумма кинетической и потенциальной энергий объекта (тела));

- упорядоченная (полезная) работа против внешних сил (теплообмена, температуры, трения, систем электроэнергии);

- неупорядоченная (непревратимая) работа (энергия), вызванная теплообменом, объемной и линейной деформацией, трением, электрическим потенциалом;

- элементарная полезная (упорядоченная) работа;

- результирующая сила по каждому виду воздействия;

- перемещение, вызванное действием ;

- обобщенный потенциал (температура, давление, деформация, электрический потенциал);

- экстенсивная координата состояния.

Полная энергия OS системы [13,19] в неравновесном состоянии определяется соотношением

где: функции в составе соотношения являются функциями времени;

- упорядоченная энергия системы как целого;

- неупорядоченная энергия системы как целого;

- полная механическая энергия системы как целого;

- кинетическая энергия информации (часть энергии информации, влияющая на );

- внутренняя энергия системы;

- часть энергии информации, связанная с внутренним взаимодействием частей системы.

где: - полная энергия тела (объекта) системы;

- кинетическая энергия системы в целом;

- потенциальная энергия системы в целом;

- внутренняя энергия системы

- энергия неравновесного состояния;

- давление в объеме системы;

- объем;

- химический потенциал;

- количество частиц;

Изменение кинетической энергии системы

.

Кинетическая энергия, часть энергии механической системы, зависящая от скоростей движения точек

где: - масса частицы системы;

- скорость движения частицы

- масса системы;

- скорость центра масс;

- кинетическая энергия движения системы вокруг центра масс:

- момент инерции тела;

- угловая скорость тела.

Из сравнения уравнения состояния газа и основного уравнения кинетической теории следует

Поэтому среднее значение энергии имеет вид:

Из соотношения следует

Изменение потенциальной энергии системы, взятое с обратным знаком, соответствует работе внутренних консервативных сил: .

Изменение полной механической энергии:

В общем случае кинетическая энергия не является функцией массы и скорости и зависит от внутренних процессов, происходящих в системе (например, инфильтрации, имплантации частиц среды).

Для случая конечных перемещений под действием нагрузки, можно рассмотреть изменение кинетической энергии в виде суммы

где: - изменение кинетической энергии, вызванные полезной работой;

- одностороннее самопроизвольное изменение кинетической энергии, вызванное внутренними процессами. Эта часть изменения энергии может быть положительной или отрицательной.

Внутренняя энергия - энергия системы, зависящая только от ее внутреннего состояния и не включающая в себя виды энергии системы как целого. Внутренняя энергия включает в себя формы энергии всех форм движения системы и все виды энергии каждой формы энергии, взятой в отдельности

где: и - внутренняя энергия, энтропия неравновесного состояния (для состояний локального или детального равновесия используется индекс «o»);

- свободная энергия.

Изменение внутренней энергии системы

где: - внутренняя энергия, объем, энтропия;

- температура , давление;

- химический потенциал, число молей вещества в системе.

Пусть система совершает работу механического характера , и элементарную работу не механического характера, уравнение (4.3.13) примет вид

Энергия Гиббса как изобарно-изотермический потенциал определится в виде

Соотношение Гиббса-Дюгема записывается в виде

Из соотношений (4.3.12)-(4.3.16) следует

Поэтому если распространить соотношения классической (равновесной) механики на ОS, то их свободная энергия может оказаться равной нулю. От этого несоответствия можно избавиться, если свободную энергию ОS определять не по «обратному балансу» (за вычетом равновесной части энергии), а путем представления свободной энергии через параметры их неравновесности.

В составе исследуемой системы имеется подсистема, энергия которой зависит от энергии химически реагирующих сред. Для длительных процессов эта часть энергии приводит к уменьшению величины работы, способную воспринимать системой, что равносильно уменьшению энергии системы. Рассмотрим свободную энергию химических реагирующих сред.

Пусть в закрытой неравновесной системе протекают гомогенные химические реакции. Текущие концентрации веществ в реагирующей смеси с начальными концентрациями связывает соотношение

где: - стехиометрические коэффициенты веществ в реакции;

- степень полноты в реакции.

Вместо параметра можно использовать экстенсивную координату химического неравновесного состояния

Величину можно считать незавершенностью реакции. Дополнительные параметры неравновесности обращаются в нуль и соотношение (4.3.18) можно переписать в виде

где: - концентрация вещества до завершения реакции.

Изменения в OS происходят вследствие:

- диффузии веществ, которые не участвуют в химической реакции (массообмен в состоянии равновесия);

- химических превращений веществ, участвующих в реакции;

- имплантации твердых и жидких фаз среды на поверхность объекта.

Эти процессы могут считаться независимыми:

- массообмен в равной мере изменяет концентрации и оставляет ;

- химические реакции изменяют и оставляют неизменными .

Учитывая, что член в соотношении (4.3.15) можно представить в виде

где: - удельное химическое сродство химической реакции.

В химически реагирующих средах внутреннюю энергию можно разложить на составляющие:

- внутренняя энергия равновесного состояния

- внутреннюю энергию неравновесного состояния

Величина (свободная энергия химически реагирующих систем или химическая энергия) характеризует часть внутренней энергии, способную к химическому превращению и к совершению полезной внешней работы. В отличие от (энергии Гиббса) выражается только через параметры , так что ее величина не изменяется в процессах диффузии веществ, которые не участвуют в химической реакции.

Объединенное уравнение 1-го и 2-го начал термодинамики ОС принимает вид

где: характеризует элементарную работу, которую может совершать система за счет убыли внутренней химической энергии.

Величина (энергии химических реакций) не зависит от протекающих в системе процессов теплообмена и массообмена в равновесном состоянии и не зависит от объемной деформации.

Изменение (убыль) химической энергии определяет величину возможной работы в любых условиях процесса (не только при или ).

Выделение с помощью параметров равновесной и неравновесной составляющих внутренней энергии определяет разницу между процессами массообмена в состоянии равновесия и в неравновесном состоянии.

Если в процессе массообмена изменяются только равновесные концентрации реагирующих веществ , т.е. в систему поставляются продукты реакции, то другим процессом является увеличение координаты , когда в систему поставляются реагенты, удаляющие системы от состояния химического равновесия. Равновесный массообмен (аналогично теплообмену) изменяет равновесную (непревратимую или неработоспособную) часть внутренней энергии системы.

Неравновесный массообмен содержит в себе увеличивающуюся химическую энергию , которая системой воспринимается как часть работы, совершаемой над системой.

Виды энергии системы, определяемые внутренним состоянием:

- внутренняя энергия неравновесного состояния



- связанная энергия : - энтропия; температура ;

- свободная энергия: .

Из теоретической механики действие определяется соотношением:

где: - действие;

- живая сила;

- скорость движения частицы;

- скорость движения частицы под действием внешних сил;

- скорость действия частицы на среду;

- элемент пути за время

Принцип наименьшего действия:

где: - обобщенные координаты;

- обобщенные (сопряженные) импульсы;

- функция Гамильтона.

В механике сплошной среды считается, что частица не имеет воздействия на среду.

Первый закон Ньютона - существуют инерционные системы отсчета (ИСО), относительно которых материальная точка при отсутствии внешних сил сохраняет величину и направление скорости бесконечно долго;

Второй закон Ньютона - в ИСО ускорение прямо пропорционально равнодействующей сил и обратно пропорционально массе: ;

Третий закон Ньютона - материальные точки действуют друг на друга силами.

Силы должны:

- иметь одинаковую природу;

- иметь направление по прямой, соединяющей точки (частицы);

- быть равными по модулю и противоположными по направлению:

Если физическая система изолирована, то ее состояние, определяемое макроскопическими переменными , необратимо эволюционирует и инвариантному во времени состоянию, и в этом состоянии в системе не наблюдается никаких физических или химических изменений. Температура во всех частях системы, находящейся в таком состоянии, одинаковая. Считается, что такое состояние можно считать равновесным.

Равновесие механической системы, - все силы полностью уравновешены (гасят друг друга).

Равновесным называется состояние термодинамической систем (ТДС), характеризующееся при постоянных внешних условиях неизменяемостью параметров во времени и отсутствием в системе потоков (общее начало термодинамики).

Стационарным состоянием системы считается состояние, когда характеристики системы не меняются со временем. Для открытых систем стационарным считается состояние, когда энергия системы не меняется со временем. Степень неупорядоченности системы характеризуется энтропией.

Эволюция произвольного состояния к равновесному состоянию происходит вследствие необратимых процессов. В равновесном состоянии работа внешних сил определяется выражением

При рассмотрении диссипативной структуры работа внешних сил определяется соотношением



где: - диссипативный порядок траектории.

Таким образом, равновесные системы характеризуются:

- равномерным распределением температуры;

- функциями состояния, - энергия и энтропия.

Требование постоянства в распределении температуры не входит в число требований, при выполнении которых энтропия или энергия системы становятся определенной.

В неравновесных системах температура распределяется неравномерно, но вполне определенным образом, а распределение энтропии, энергии или вещества связано с плотностью распределения термодинамических потенциалов

где: - плотность энтропии на единицу объема;

- плотность внутренней энергии на единицу объема;

- число молей на единицу объема.

Неравновесным называется такое состояние, при переходе через которое из одного состояния равновесия в другое смежное, бесконечно близкое состояние равновесия, совершаемая работа меньше величины максимальной работы, совершаемой при переходе между теми же равновесными состояниями через промежуточное равновесное состояние. В окрестности любого равновесного состояния имеются смежные, бесконечно близкие неравновесные состояния, которые не могут быть достигнуты путем квазистатического равновесного перехода.

Убыль термодинамического потенциала

где: - максимальная работа в равновесном состоянии;

- фактическая работа неравновесной системы.

Считается, что зависит от начального и конечного состояний, и не зависит от пути (предположение относится к закрытым системам).

Принцип локального равновесия

где: - термодинамический потенциал неравновесного состояния;

- потеря работы системой.

В зависимости от вида системы можно записать:

- изолированная система (IS)

- закрытая система (CS)

- открытая система (OS)



5. Результаты анализа методов определения состояния систем, основные причины отказов систем

5.1 Результаты анализа методов определения состояния систем (в части НДС и ТД)

Классическая механика (физика) и теплотехника, включая рассмотрение недеформируемого и деформируемого тела, предполагают одновременное удовлетворение 22 гипотезам и 13 принципам, которые ограниченно описывают состояния модели изолированной системы для равновесных процессов.

Механика сплошной среды и линейная термомеханика предполагают одновременное удовлетворение 9 гипотезам и 7 принципам.

Методы (CM' and TM) позволяют рассматривать консервативные системы в замкнутом состоянии (закрытые системы) методами линейной термодинамики для равновесных и квазистационарных процессов. Использование в расчетах методов конечных элементов (один из приближенных методов решения дифференциальных уравнений) любой структуры приводит к необходимости применения средних значений макроскопических переменных, что отражается на точности расчетов прочности и деформативности и информационной безопасности систем.

Открытые системы и энергодинамика предполагают удовлетворение 2 гипотезам и 9 взаимосвязанным принципам.

Гипотеза - предполагаемое направление решения задачи (может быть заведомо ложной и/или истинной).

Принцип - основное полагающая истина, начало.

Полностью удовлетворить одновременно всем гипотезам в любом из методов и всем сочетаниям гипотез и принципов (начал) не представляется возможным.

В случае неудовлетворения какой-либо гипотезе имеет место отказ (компенсируемый или некомпенсируемый), в случае неудовлетворения нескольким гипотезам имеет место авария объекта в системе.

В случае полного удовлетворения всем гипотезам, получаем пустое множество.

При неполном удовлетворении получаем системные ошибки и неудовлетворительные решения.

Для эволюции системы число принципов должно быть больше числа гипотез.

Таким образом, определить напряженно-деформированное состояние сложной системы в течение срока службы можно только методами теории открытых систем.

Современные методы расчета термодинамического состояния систем также зависят от методов определения НДС.

Инженерная теплотехника (термостатика, термокинематика) и классическая физика (механика, теория сооружений, строительная механика) рассматривают:

- гомогенные системы, - системы, механические связи которых сводятся к геометрическим связям (простые однородные системы);

- консервативные системы (неконсервативные силы, сопротивление среде и трение нулевые);

- изолированные системы (любые другие системы приводятся к изолированным системам путем замены действия среды конкретными силовыми, тепловыми и иными воздействиями);

- любые процессы в состоянии равновесия (на текущий момент времени все действия в системе прекращены).

Техническая термодинамика стационарных процессов (равновесная термодинамика) и механика сплошной среды (включая: теорию упругости, теорию оболочек и пластин) с постулатами классической физики рассматривают:

- гетерогенные (неоднородные) системы в стационарном состоянии;

- консервативные системы с использованием неконсервативных сил (трение) взаимодействия со средой;

- закрытые системы в стационарном состоянии (состоянии близком к равновесию), при расчете НДС приводятся к изолированным (замкнутым) системам;

- любые процессы в состоянии локального равновесия.

Теория открытых систем (физическая кинетика) и энергодинамика (выражения энергии в терминах ТД (координат состояния и потенциалов)) рассматривают:

- гетерогенные (неоднородные) системы в стохастическом состоянии;

- открытые системы (обмен со средой и другими телами энергией, веществом и информацией);

- вопросы трансляции (переноса) и превращения видов энергии;

- любые процессы в неравновесном состоянии (для стационарных процессов используются детальное и локальное равновесия).

В Природе и реальных системах изолированные и закрытые системы не встречаются и, поэтому, результаты расчетов методами классической механики и технической теплотехники (как и расчеты, методами механики сплошной среды и линейной термодинамики) всегда будут отличаться от реальных состояний системы и фактических объемов энергии реальной системы.

Классическая механика представлена системой, в постулаты которой находится закон сохранения импульса, остальные законы (например, закон динамики Ньютона) являются конкретизацией закона сохранения.

Системы, рассматриваемые классической физикой (механика Ньютона), относятся к простым системам,- отличаются однородностью, линейностью и устойчивостью протекающих процессов.

Эволюция простой системы позволяет иметь часть информации и по любому моментальному состоянию однозначно предсказать будущее и восстанавливать прошлое в условиях обратимости во времени (отсутствует признак инвариантности). Только в простых консервативных системах с использованием состояний равновесия и общих экстремальных принципов можно предсказать состояния, к которым переходит система. Реальные системы сложные, поливариантные, неконсервативные и методами, используемыми в настоящее время для расчета зданий и сооружений рассчитать в течение всего срока службы невозможно.

Рассмотрение простых систем не решает вопросов эволюции сложной системы.

Теория OS рассматривает процессы неоднородные, нелинейные, неустойчивые, имеющие необратимый характер [19]. OS характеризуются неопределенностью и непредсказуемостью.

Энергодинамический метод исследования состоит в рассмотрении энергетической стороны любого явления и приложении к ней общей теории процессов переноса и преобразования энергии.

Здания с источниками поставки отдельных форм энергии является частью системы, в основной состав которой входит среда. Поэтому для форм энергии необходимо рассматривать не здания, а систему в целом при действии стохастических интенсивных переменных состояния.

Основные принципы общей теории систем[20]:

- целое есть нечто большее, чем сумма частей (тем более, одной части);

- целое определяет природу частей;

- части не могут быть познаны при рассмотрении их вне целого;

- части находятся в постоянной связи и взаимодействии.

- системная сложность не подлежит упрощению или исследованиям путем сведения целого к его составляющим;

- формулировки, принятые в классической физике плохо подходят к изучению систем являющихся открытыми;

- не следует противопоставлять содержание объекта его структуре, так как свойства, не отраженные в структурной модели, могут быть описаны как функции микроструктуры объекта.

В настоящее время принято считать, что для системы и среды является безразличным вид источника формы энергии. По определенному объему формы энергии считается, что можно заменять первичные источники локальными и или альтернаторами (например, солнечными батареями на поверхности здания или источниками ветроэнергетики).

Для системы в целом такие замены являются не безразличными, так как остаются вопросы распределения по видам (шестой уровень) энергии и проблемы, связанные с изменением диссипативной и связанной энергий неравновесного состояния.

С точки зрения энергодинамической системы физических величин и понятий (ЭСВП) [13;16?18] проблемы, рассматриваемые в части энергообеспечения зданий и сооружений, относятся к пятому уровню иерархической структурной схемы (по формам энергии системы) [10].

Рассматриваемые проблемы не являются системными и не исследуются связи с другими формами энергии и взаимодействия тела (здания) со средами. Не исследуются состояние видов энергии отдельных форм движения, перераспределения, которые происходят между видами энергии отдельных форм движения. Т.е. считается, достаточно в существующей системе на 5-ом иерархическом уровне добавить (заменить) источник одной или двух формы энергии (электрической и тепловой), то решится вопрос энергосбережения и энергоэффективности. Считается, что общая энергия открытой системы останется постоянной и не произойдет перераспределений форм движения энергии на шестом иерархическом уровне.

При подходе к решению проблемы методами классической механики и теплотехники:

- не рассматривается система (среда плюс здание), а рассматривается отдельно не связанные со средами здания методами классической механики (в части прочности и деформативности) и методами теплотехники (линейной термодинамики с исключением из исследований среды).

Система в классической механике считается изолированной. Термодинамические (электромагнитные) процессы - линейные, стационарные. Процессы считаются обратимыми во времени. Нестационарные, необратимые процессы не рассматриваются.

Здания и сооружения взаимодействуют с детерминированными нагрузками (в Природе действуют нагрузки стохастические). Характеристики зданий, элементов и оборудования инженерного обеспечения определяются соответствующим видом формы энергии на основе принципов экстремума. Максимальная работа внутренних сил соответствует полной механической энергии, обеспечивающий соответствующий уровень характеристик здания в течение срока службы. Инженерные подсистемы здания по видам форм энергий (тепловая, электрическая) определяются, как и механическая энергия, как сумма максимальных значений (с коэффициентом запаса) по каждому виду энергии. Подход не учитывает возможность перераспределения между видами энергий и влияние перераспределения на общую энергию системы.

Для использования теории открытых систем необходимы:

- функции распределения координат и импульсов (скоростей) частицы (элемента);

- флуктуации значений функции распределения;

- стохастические (вероятностные) характеристики материалов, элементов с флуктуациями;

- описания последовательности и характеристик необратимых процессов.

5.2 Основные причины отказов (аварий и катастроф) систем в течение всего срока службы

Термины отказы (аварии и катастрофы) и необратимое изменение надежности взяты из [21] и [22].

При составлении выводов был проведен анализ отказов, аварий и катастроф в России и других стран за период 1985-2012г. По результатам анализа отказов и настоящей работы можно сделать выводы, что причинами аварий, прежде всего, являются подходы к обоснованию прочности, деформативности и надежности. А именно существующие методы расчета НДС и состояний системы, включая:

- методы классической физики.

Известно, что классическая физика (времен Аристотеля и Ньютона) неприменима для рассмотрения неравновесных термодинамических систем с необратимыми процессами, но на практике постоянно методами классической физики определяются функции состояния реальных систем, в которых:

- нагрузки и воздействия принимаются по статистическим данным прошедших периодов (принцип обратимости во времени);

- характеристики материалов и оборудования, феноменологические детерминированные, не изменяемые во времени (оценка работоспособности по выборочным статистическим материалам прошлых периодов);

- характеристик прочности (полная механическая работа) и объема потребляемой энергии (теплотехника) в настоящее время определяются из состояния простой системы в место того, чтобы рассматривать общую энергию системы (сумма полной механической и внутренней энергий системы).

В методах классической физики не учитываются и не рассматриваются:

- процессы обмена веществом и химических превращений при использовании композиционных материалов в условиях антропогенного воздействия на внешнюю и внутреннюю среду здания (химических превращений веществ от переменного количества людей, рассеяния компонентов композиционных материалов с учетом изменения структуры);

- химические превращения, реакции, протекающие в материалах и оборудовании подсистем;

- не рассматривает набор условий медицинского характера, которым должны удовлетворять здания (здания возводятся для людей, а простое пребывание людей в помещениях с композитами и рассеивающимися характеристиками бывает опасно для здоровья);

- роль управляющих параметров и энтропии информации в неравновесных системах.

Информационное обеспечение методов классической физики:

- состав стандартов и нормативных (документы [7]) является неполным, так как:

- не учитывает стохастический характер процессов;

- не учитывает необратимые процессы в системе;

- не учитываются основные принципы обмена веществом и информацией;

Долговременная прочность и деформативность элементов (объекта) современным подходом обеспечивается расчетным значением массы на произведение (от 1 до 10) коэффициентов, подобных энтропии информации, (типа коэффициентов надежности нагрузок, коэффициентов сочетаний нагрузок, коэффициентов условия работ, коэффициентов запаса прочности и т.п.). Современные методы расчета учитывают, что масса структура и порядок симметрии материала (элементов) в зданиях и сооружениях являются постоянными в течение срока службы (исключается из процессов обмен веществом, информацией и превращения форм энергии). Этот подход в сочетании детерминированным состоянием среды и экстремальными принципами является причиной отказа и разрушения систем.

Отказы (аварии и катастрофы) также вызваны применением в расчетах НДС систем методов классической физики. Эти методы пригодны для методического обоснования некоторых взаимодействия модельных объектов с ограниченной номенклатурой нагрузок и полностью непригодны для расчетов реальных систем. Из анализа ТД состояния систем следует, что методы теплотехники (термостатики), методы равновесной ТД (термокинематики) основанные на условиях равновесия являются частными (идеализированными) случаями ТД неравновесного состояния OS. Отказы (аварии и катастрофы) происходят не по линейным расчетным зависимостям, а по реальным процессам бифуркаций, свойственным диссипативным структурам.

В современных конструкциях зданий и сооружений широко используются композитные материалы и покрытия. При создании таких материалов используются опасные для человека вещества, которые излучаются и рассеиваются по всему объему сооружения и части среды в течение длительного времени до изменения структуры материала и ряда химических превращений.

Любые сложные системы (существующие, возводимые и проектируемые), в том числе здания и сооружения, при расчетах которых использовались методы классической физики и линейной термодинамики, независимо от страны дислокации системы, климатических условий и назначения систем, находятся вне пределов зоны разумного риска и представляют реальную опасность для людей во внутреннем объеме объекта (здания). Спектры частот колебаний частиц (элементов) системы и спектр частот диссипативных структур, объединенные общими процессами, образовывают коллективные действия, которые влияют на психофизическое состояние людей внутри объекта.

Нормами (например, [1,2]) выдвигаются требования расчета зданий и сооружений по предельным состояниям. Предельные состояния рекомендуется определять общими экстремальными принципами простых консервативных систем в состоянии равновесия, рассчитываемых методами классической физики и ТД. Состояние систем, определенное суммой экстремальных значений отдельных категорий состояний пригодно только для однородных систем, не учитывает неравновесные и необратимые процессы, процессы порядка последовательности воздействий на систему и процессы бифуркации диссипативных структур.

Эти процессы решаются только путем использования управляющих уравнений в процессе эволюции OS.

Отсюда возникает вопрос о целесообразности модернизации систем, ограниченных состояниями равновесия, и много вопросов к подходам к их созданию.

Озвучиваемые отказов систем (компенсируемые, управляемые или дискретные) в виде несоответствия материалов (качества), порядка технологических нарушений в процесс создания системы (ненадлежащего исполнения порядка производства работ) и ссылки на природные аномалии еще раз подтверждают необходимость перехода к рассмотрению открытых систем. Классические физика и ТД рассматривают системы в состоянии равновесия с дискретными значениями параметров и показателей. Только теория открытых систем рассматривает флуктуации (отклонения) переменных и образование диссипативных структур, в том числе с необратимыми и неравновесными процессами. Отметим, что по сути рассматриваемых и решаемых проблем ЭД является составной частью теории OS.

Становятся явными причины отказов и энергетического кризиса и необоснованные постоянные ссылки на Природные условия и катаклизмы. Большой расход форм энергии является также видом отказа системы и компенсируется внешними источниками, что в конечном итоге ведет к энергетическому кризису.

Из так называемого «энергетического кризиса» есть единственный рациональный выход, - переход на рассмотрение состояний систем методами теории открытых систем с использованием процессов синтеза теорий переноса и превращения энергии (энергодинамики или методами физической и химической кинетики OS) состояний или для особо важных объектов с большим числом посетителей методами энергокинетики.



Литература

1. Стандарт. Нагрузки и воздействия 36554501-015-2008

2. СНиП Нагрузки и воздействия 2.01.07.-85

3. ENV 1991-1-3; Еврокод 1. Часть 1-1. Общие воздействия - плотность, собственный вес, нагрузки, приложения. Часть 1-3. Общие воздействия - снеговые нагрузки; Часть 1-4. Общие воздействия - ветровые воздействия.

4. Надежность строительных конструкций и оснований. ГОСТ 27751-88.

5. Надежность в технике. ГОСТ 27.002-89 и ГОСТ Р. 53480-2009

6. Надежность в технике. Расчет надежности. Основные положения. ГОСТ 27.301-95

7. Стандарт. Здания и сооружения объектов энергетики. Методы оценки технического состояния. СТО 17230282.27.010.001-2007.

8. 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.

9. В. Поляков. Расчет напряженно-деформированного состояния тела в потоке воздуха. www.knowledge.allbest.ru/physics/, 2012.

10. В.Поляков. К вопросу энергосбережениях и повышения энергоэффективности систем. www.knowledge.allbest.ru/physics/, 2012

11. И. Пригожин. Неравновесная статистическая механика. М. УРСС. 2005.

12. В. Эбелинг, А. Энгель, Р. Файстель. Физика процессов эволюции - синергетический подход. М. УРСС. 2001

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

14. И. Дьярмати. Неравновесная термодинамика. Теория поля и вариационные принципы. М Мир, 1974

15. Вопросы управления сложными системами. www.market-journal.com.

16.И.Ш. Коган. Систематизация и классификация определений и дополнений к понятию «энергия». Автоматизация и IT в энергетике (журнал АВИТЭ). 2-3.с.с. 56-63, 2009.

17. И.Ш. Коган. Обобщение и систематизация физических величин и понятий. Хайфа. 207 с., 2006.

18. В.А. Эткин. Термодинамика неравновесных процессов переноса и преобразования энергии. Саратов. СГУ, 1991

19. Ю.Л. Климонтович. Статистическая теория открытых систем. Т1,Т3.М., Янус-К.,1995,2001

20. L.Von Bertalanffy. General System Theory, General Systems, 1, 2 . 1956

21. В.И. Арнольд. Теория катастроф. М. МГУ, 1983.

Размещено на Allbest.ru