книги / Современные методы исследования свойств строительных материалов. Ч. 1
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию
Пермский государственный технический университет
С.В. Раскопин, Т.А. Кырова
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Часть 1
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве конспек^ФЛШШй]
Издательство Пермского государственного технического университета
2006
УДК 691.7 Р24
Рецензенты:
канд. техн. наук, доцент И. Ф. Кочуров
(Пермский государственный технический университет); канд. техн. наук, доцент А.Г Мелехин
(Пермский государственный технический университет)
Раскопин, С.В.
Р24 Современные методы исследования свойств строитель ных материалов: конспект лекций / С.В. Раскопин, Т.А. Кырова. - Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2006. - Ч. 1. - 60 с.
Изложены общие понятия научных исследований и методы приня тия решений. Описаны современные методы исследования свойств строительных материалов, рассмотрены химические и физико химические методы анализа, изложена методика проведения испытаний. Приведены методы анализа и моделирования объектов и явлений.
Предназначено для студентов дневного и заочного отделения спе циальности.
УДК 691.7
©Пермский государственный технический университет, 2006
|
Оглавление |
|
1. Основные понятия и определения |
4 |
|
2. |
Классификация и основные этапы научно-исследователь |
|
|
ских работ |
7 |
3. |
Научные учреждения и кадры |
9 |
4. |
Методы выбора и оценка тем научных исследований |
11 |
5. |
Научно-техническая информация............................................... |
13 |
6. |
Проработка и анализ информации, формулирование задач |
|
|
научного исследования................................................................... |
15 |
7. |
Методы теоретических исследований |
17 |
8. |
Модели исследования |
21 |
9. |
Аналитические методы исследования |
27 |
10. |
Вероятностно-статистические методы исследования |
36 |
11. |
Методы экспериментальных исследований |
44 |
12. |
Разработка плана-программы эксперимента......................... |
46 |
13. |
Методы и средства измерений |
50 |
14. |
Проведение эксперимента........................................................... |
54 |
15. |
Методы графического изображения результатов измере |
|
|
ний |
56 |
Список литературы |
59 |
1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Наука - это непрерывно развивающаяся система знаний
объективных законов природы, общества и мышления, полу чаемых и превращаемых в непосредственную производитель ную силу общества в результате специальной деятельности людей.
Не всякое знание можно считать научным. Нельзя назвать научными те знания, которые человек получает лишь на основе простого наблюдения. Эти знания играют в жизни людей важ ную роль, но они не раскрывают сущности явлений, взаимосвя зи между ними, которая позволяла бы объяснить, почему данное явление протекает так или иначе, и предсказать дальнейшее его развитие.
Цель науки - познание законов развития природы и обще
ства, и воздействие на природу на основе использования знаний для получения полезных обществу результатов.
Развитие науки идет от сбора фактов, их изучения, систе матизации, обобщения и раскрытия отдельных закономерностей к связанной, логически стройной системе научных знаний, ко торая позволяет объяснить уже известные факты и предсказать новые.
Факты систематизируют и обобщают с помощью про стейших абстракций-понятий (определений). Наиболее широ кие понятия называют категориями. Это самые общие абстрак ции. Важная форма знаний - принципы (постулаты), аксиомы.
Это исходные положения какой-либо отрасли науки. Они явля ются начальной формой систематизации знаний (аксиомы Евк лидовой геометрии, постулат Бора в квантовой механике).
Важнейшим составным звеном в системе научных знаний являются научные законы. Они отражают наиболее существен
ные, устойчивые, повторяющиеся объективные внутренние свя зи в природе, обществе и мышлении.
Наиболее высокой формой обобщения и систематизации знаний является теория. Под теорией понимают учение об
обобщенном опыте, формулирующие научные принципы и ме тоды, которые позволяют обобщить, познать существующие процессы и явления, проанализировать действие на них разных
факторов и предложить рекомендации по использованию их в практической деятельности людей.
Наука включает в себя также методы исследования. Под
методом исследования понимают способ теоретического иссле дования или практического осуществления какого-либо явления или процесса. Метод исследования - это инструмент для реше
ния главной задачи науки - открытия объективных законов дей ствительности. Опираясь на общие и частные методы исследо вания, ученый получает ответ на то, с чего надо начинать иссле дования, как относиться к фактам, каким путем идти к выводам.
В настоящее время все большее значение приобретает ма тематический метод исследования, т.е. изучение явлений и про цессов при помощи ЭВМ. Когда ученые не располагают доста точным фактическим материалом, то в качестве средства дости жения научных результатов они используют гипотезы - научно
обоснованные предположения, выдвигаемые для объяснения ка кого-либо процесса, которые после проверки могут оказаться истинными или ложными. Большинство законов было сформу лировано на основе гипотез.
Формой осуществления и развития науки является науч ное исследование - изучение с помощью научных методов явле
ний и процессов, анализ влияния на них различных факторов, а также изучения взаимодействия между явлениями с целью по лучать убедительно доказанные и полезные для науки и практи ки решения с максимальным эффектом.
Цель научного исследования - определение конкретного
объекта и всестороннее, достоверное изучение его структуры, характеристик и связей на основе разработанных в науке прин ципов и методов познания, а также получение полезных для деятельности человека результатов, внедрение в производство и получение эффекта.
Основой разработки каждого научного исследования яв ляется методология, т.е. совокупность методов, способов, прие
мов и их определенная последовательность, принятая при раз работке научного исследования.
В конечном счете, методология - это схема, план, реше ние поставленной научно-исследовательской задачи. Важную
роль в научном исследовании играют познавательные задачи, возникающие при решении научных проблем. Наибольший ин терес представляют эмпирические и теоретические задачи.
Эмпирические задачи направлены на выявление, точное
описание и тщательное изучение различных факторов изучае мых явлений и процессов. Они решаются различными методами познания - наблюдением и экспериментом.
Наблюдение - это метод познания, при котором объект
изучают без вмешательства в него; фиксируют, измеряют лишь свойства объекта, характер его измерения. Пример - осадка зда ния и т.д.
Эксперимент - это наиболее общий эмпирический метод
познания, в котором производят не только наблюдения и изме рения, но и осуществляют перестановку, изменение объекта ис следования и т.д.
Теоретические исследования (задачи) направлены на изу
чение и выявления связей, зависимостей, позволяющих устано вить поведение объекта, определить и изучить его структуру, характеристику на основе разработанных в науке принципов и методов познания. В результате полученных знаний формули руют законы, разрабатывают теорию, проверяют факты и т.д.
Теоретические познавательные задачи формулируют та
ким образом, чтобы их можно было проверить эмпирически. Каждое научное исследование имеет тему. Темой могут быть различные вопросы науки и техники. Обоснование темы - это важный этап в разработке научного исследования. С чего начи нать исследование, как его организовать, каким образом кон тролировать? Предмет исследования - объект, который мог быть известен или неизвестен ранее. Выявление такого предме та - главная составная часть научного исследования, которая формулируется как с использованием старых, так и с использо ванием новых идей. Осмысление, формулирование научной проблемы является существенной предпосылкой для после дующей оптимизации научно-исследовательской работы.
2. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ
Классификация:
1.По видам связи НИР с общественным производством:
-работы, направленные на создание новых процессов, машин, конструкций;
-работы, направленные на улучшение производствен ных отношений, повышения уровня организации производст венных отношений, баз создания новых средств труда;
-теоретические работы в области общественных, гума нитарных и других наук.
2.По степени важности:
-работы, выполненные по государственному плану России (важнейшие);
-работы, выполненные по плану министерств и ве
домств;
-исследования по плану научно-исследовательских ор ганизаций.
3.В зависимости от источников финансирования:
-работы госбюджетные;
-работы хоздоговорные.
4.По длительности разработки:
-работы долгосрочные;
-работы на несколько лет;
-работы краткосрочные (менее 1 года).
5.По целевому назначению:
-работы теоретические;
-работы прикладные;
-разработки.
Теоретические исследования направлены на создание но
вых принципов. Это обычно фундаментальные исследования. Цель их - расширить знания общества, более глубоко познать законы природы.
Прикладные исследования направлены на создание новых
методов, разработку новых материалов, машин, оборудования, способов производства и организацию работ.
Разработки направлены на преобразование прикладных
или теоретических исследований в техническое приложение. Они не требуют получения новых научных исследований. Ко нечная цель разработки - подготовить материал для внедрения.
Процесс выполнения исследовательских работ включает в себя 6 этапов:
1 этап. Формулирование темы. Общее ознакомление с
проблемой, по которой предстоит выполнить исследование. Предварительное ознакомление с литературой, классификация важнейших направлений. Формулирование темы научного ис следования. Составление аннотации (краткого содержания) на учно-исследовательской работы (НИР). Разработка техническо го задания. Составление общего календарного плана НИР. Предварительное определение ожидаемого экономического эф фекта.
2 этап. Формулирование цели и задач исследования. Под
бор и составление библиографических списков, отечественной и зарубежной литературы. Составление аннотаций источников. Составление рефератов по теме. Анализ, сопоставление, крити ка прорабатываемой информации. Собственные суждения по каждому анализируемому источнику. Обобщение информации и освещение состояния вопроса по теме. Формулирование мето дических выводов по обзору информации, цели и задачи иссле дования.
3 этап. Теоретическое исследование. Изучение физиче
ской сущности. Формулирование гипотезы и выбор физической модели. Математизация модели. Получение аналитических вы ражений. Теоретический анализ полученных выражений.
4 этап. Экспериментальные исследования. Разработка це
ли и задач эксперимента. Планирование эксперимента. Разра ботка методики программы. Выбор средств измерений. Конст руирование приборов, макетов, аппаратов, моделей стендов, ус тановок и других средств эксперимента. Обоснование способов измерений. Проведение эксперимента в лаборатории, на опыт ных участках или заводах.
5 этап. Анализ и оформление научных исследований. Об
щий анализ теоретико-экспериментальных исследований. Со поставление эксперимента с теорией. Анализ расхождений.
Уточнение теоретических моделей исследований и выводов. Превращение гипотезы в теорию. Формулирование выводов. Составление научно-технического отчета. Рецензирование, со ставление доклада. Исправление рукописи.
6 этап. Внедрение и экономическая эффективность. Вн
дрение результатов на производстве. Определение экономиче ского эффекта.
3. НАУЧНЫЕ УЧРЕЖДЕНИЯ И КАДРЫ
Научные учреждения. В нашей стране исследования ве
дутся в следующих учреждениях:
-научно-исследовательские институты, входящие в со став Академии наук России, отраслевые академии;
-высшие учебные заведения;
-научно-исследовательские институты отраслевых ми нистерств;
-проектно-конструкторские бюро и институты, техноло гические институты;
-обсерватории, лаборатории, опытные станции;
-музеи, библиотеки, архивы, заповедники и т.д.
Высшим научным учреждением страны является Акаде
мия наук. Она осуществляет общее научное руководство иссле дованиями по важнейшим проблемам естественных и общест венных наук, проводимых в НИИ, вузах и других научных уч реждениях. Основным органом научно-исследовательской дея тельности, согласно уставу Академии наук, является институт. Наряду с проведением научных исследований, институт коор динирует свою работу с исследованиями других учреждений, готовит научные кадры, организует дискуссии, конференции и совещания, пропагандирует научные знания и широко инфор мирует о полученных результатах. Основными структурными подразделениями институтов являются отделы, лаборатории, секторы, вычислительные центры, экспериментальные базы. В состав Академии наук России входят около 200 научных учреж дений. Около 200 научных учреждений входят в состав отрасле вых академий.
Разнообразные фундаментальные и прикладные исследо вания выполняются в вузах. Среди высших учебных заведений выделяются университеты, политехнические институты и специализированные (отраслевые) институты.
В нашей стране около 800 вузов, насчитывающих более 300 тысяч научно-педагогических работников, в том числе око ло 15 тысяч докторов и 120 тысяч кандидатов наук. Большинст во вузов страны входят в состав Министерства образования Рос сии. Некоторые вузы (медицинские) подчинены отрасли.
Важным преимуществом вузов в вопросах выполнения научной работы по сравнению с другими научными организа циями является наличие комплекса специалистов, что позволяет проводить крупные научные исследования на стыках научных дисциплин. Наряду с этим вузы имеют большие возможности отобрать талантливую молодежь.
Основным структурным подразделением вуза, осуществ ляющим учебную и научную работу является кафедра. Научны ми подразделениями в вузах руководит НИЧ или НИС.
Проблемные лаборатории создаются для решения акту альных проблем науки и техники.
Важным средством по внедрению результатов научных работ являются хозяйственные договоры вузов с предприятиями и учреждениями. Эти договоры взаимовыгодны.
Научные кадры. К научным кадрам и научным работни
кам относят лиц имеющих высшее образование и ведущих на учно-исследовательскую или научно-педагогическую работу.
Научным работникам, успешно выполняющим в соответ ствии с установленными требованиями научную и педагогиче скую работу, присуждают ученые степени и ученые звания. В нашей стране установлены две ученые степени - кандидат наук и доктор наук. Они присуждаются ученым после успешной за щиты диссертации, содержащей результаты самостоятельной научно-исследовательской работы соискателя ученой степени.
Ученые звания в России - академик и член-корреспондент АН РФ, действительный член и член-корреспондент отраслевых академий, профессор, доцент, старший научный сотрудник, младший научный сотрудник, ассистент. Требования высокие.