Ví dụ minh họa nguyên tắc của sáng tạo kỹ thuật

Ví dụ minh họa nguyên tắc của sáng tạo kỹ thuật

Bài 1

ví dụ minh hoạ các nguyên tắc của sáng tạo kỹ thuật

Đối tợng là chiếc máy Fax hiệu Panasonic đặt tại Văn phòng cơ quan Tôi đang công tác

1 Đổi cách hoạt động:

Hiện tại máy điều khiển bằng cách dùng tay nhấn trực tiếp vào các nút công tác trên máy Cách điều khiển này có nhợc điểm là mau hỏng các nút công tác, kích thớc bộ phận điều khiển lớn

Đổi cách hoạt động bằng cách điều khiển các nút công tác của máy bằng Remod

2 Khép thêm chức năng vào cá thể:

Hiện tại máy chỉ Fax và nhận Fax với kích thớc giấy khổ A4 và không có chức năng photo

- Bổ sung thêm bộ phận điều chỉnh có thể Fax và nhận Fax với kích thớc giấy khổ A4 và A3

- Bổ sung thêm chức năng photo cho máy cả kích thớc giấy khổ A4 và A3

3 Minimum hoá, Maximum hoá:

Tăng tối đa kích thớc Fax và nhận Fax của máy, thêm chức năng photo nhng giảm tối đa kích thớc thân máy và trọng lợng máy

4 Ap dụng nhiều nguồn năng lợng:

Máy có thể sử dụng nguồn điện từ: Ăcqui dự trữ, nguồn điện lới 220-:-240V, 110V

5 Thay đổi đợc vị trí các bộ phận:

Có thể tách riêng bộ phận điều khiển và bộ phận Fax và nhận Fax của máy

6 Dùng nhiều vật liệu tổng hợp:

Vỏ máy có thể dùng nhiều loại vật liệu tổng hợp khác nhau nh nhựa tổng hợp bền với nhiều điều kiện môi trờng, màu sắc đẹp và sáng

7 Chuyển đổi trạng thái hoạt động:

Lắp thêm bộ phận cân điều chỉnh máy thăng bằng, ổn định Chân máy có thể nâng lên, hạ xuống đợc

đề xuất thêm 1 nguyên tắc:

* Ap dụng nguyên tắc phỏng sinh học:

Vị trí đặt máy Fax thờng là tại Văn phòng hành chính hoặc gần vị trí lãnh đạo Vậy cần kết hợp với chức năng trang trí, nâng cao tính thẩm mỹ đợc áp dụng trong kỹ thuật

Với chiếc máy Fax này có thể cấu tạo theo hình 1 bức tranh điện ( cầu treo, tháp, ,)

Bài 2 BàI TOáN TốI ƯU HOá MặT CắT KếT CấU TƯờNG chắn đất trọng lực

I GIớI THIệU TổNG QUAN Về BàI TOáN:

Đây là bài toán tính toán thiết kế tối u các thông số mặt cắt của kết cấu tờng chắn đất trọng lực Kết quả bài toán sẽ cho biết những kích thớc tối u của kết cấu tờng chắn đất trọng lực, tơng ứng với giá thành kết cấu là rẻ nhất

II NộI DUNG Kỹ THUậT CủA BàI TOáN:

Thông thờng khi thiết kế kết cấu kết cấu tờng chắn đất trọng lực thì ngời kỹ s thờng chọn trớc các kích thớc của tờng theo cấu tạo và kinh nghiệm, sau đó tính duyệt và sửa đổi dần đến lúc kết quả là chấp nhận đợc Điều này chắc chắn cha thể cho phép ngời kỹ s chọn đợc các kích thớc tối u của bài toán và nh vậy đơng nhiên là giá thành công trình sẽ không phải là thấp nhất

Cấu tạo về hình dạng của kết cấu tờng chắn đất trọng lực rất đa dạng, tuỳ thuộc vào yêu cầu về vật liệu, yêu cầu về mỹ quan, yêu cầu về cờng độ, yêu cầu về chiếm dụng mặt bằng,

mà ta có thể chọn nhiều dạng hình cấu tạo khác nhau nh lng tờng đứng, lng tờng xuyên, mặt t-ờng đứng, mặt tt-ờng xuyên,

Ta chọn mặt cắt tờng có dạng đơn giản nhất nh hình vẽ bên:

Tờng bằng bê tông M150 chiều cao H, đặt trên nền đá gốc

Nh vậy bài toán đặt ra là yêu cầu phải xác định đợc các kích

thớc tối u của mặt cắt này Điều kiện các kích thớc này phải

thoả mãn sao cho mặt cắt cho giá thành rẻ nhất nhng vẫn đảm

bảo các yêu cầu về cờng độ

Cụ thể hoá các công thức nh sau:

G = F * LT * GBT

Trong đó: + G : giá thành công trình (đồng)

+ F : diện tích mặt cắt ngang tờng (m2)

+ LT : chiều dài tờng (m)

+ GBT : giá thành 1 m3 bê tông M150 đá 2x4 (đồng/m3)

 Điều kiện về cấu tạo: tg0 = (X7 – X6)/(X1 + X2 + X3 + X4 + X5) < 120

X2,X4 và X5  25 cm; X6  50 cm;

Xi là các kích ghi chú theo hình vẽ (cm)

 Kiểm toán ổn định trợt phẳng theo đáy tờng (Ktr  K tr yc ):

+ Ktr : hệ số chống trợt theo đáy tờng

+ yc

tr

K : hệ số chống trợt yêu cầu

+ m: hệ số tính toán đối với trọng lợng tờng

+ : góc ngoại ma sát (độ)

+ Ea : áp lực đất tác dụng lên tờng (tấn/m)

+ BT : trọng lợng riêng của bê tông M150 đá 2x4 (tấn/m3)

+ f: hệ số ma sát giữa bê tông và nền đá

Trọng lợng 1m dài tờng :

V = m * BT * F * 1 tg = X3/H  arctg(X3/H)

Eax = Ea * cos( Eay = Ea * sin(

Hệ số ổn định trợt :

 ay o ax

o ax ay tr

tg E V E

f tg E E V K





*

*

*









 Nếu Ktr  K tr yc : đạt.

Nếu Ktr < yc

tr

K : không đạt, trở về chọn lại Xi

X2 X3

X5

X1

X4

 Kiểm toán ổn định chống lật quanh mép móng (Kl  yc

l

K ):

+ Kl : hệ số ổn định lật

+ yc

l

K : hệ số ổn định lật yêu cầu

+ Z1 : cánh tay đòn của V (m)

+ Z2 : cánh tay đòn của Eax (m)

+ Z3 : cánh tay đòn của Eay (m)

Hệ số ổn định lật :

2

3 1

*

*

*

Z E

Z E Z V K

ax

ay l





Nếu Kl  yc

l

K : đạt;

Nếu Kl < K l yc: không đạt, trở về chọn lại Xi

 Kiểm tra bền bản thân tờng (n < Rn và (k < Rk) :

+ n : ứng suất nén lớn nhất (daN/cm2)

+ k : ứng suất kéo lớn nhất (daN/cm2)

+ Rn : khả năng chịu nén cho phép của bê tông M150 (daN/cm2) + Rk : khả năng chịu kéo cho phép của bê tông M150 (daN/cm2) + Zx : khoảng cách từ Eax đến chân tờng (m)

+ Zy : khoảng cách từ Eay đến điểm giữa của bề rộng chân tờng (m) Mô men uốn tại tiết diện chân tờng:

Mu = Eax * Zx - Eay * Zy

Lực dọc tiết diện:

N = Eay + V Diện tích tiết diện:

S = b * 1; với b = X1 + X2 + X3

Mô men chống uốn của tiết diện:

W = 1 * b2 /6

- Ưng suất nén lớn nhất:

W

M S

n  



Nếu n < Rn : đạt

Nếu n > Rn : không đạt, trở về chọn lại Xi

- Ưng suất kéo lớn nhất:

W

M S

k  



Nếu k < Rk : đạt

Nếu k > Rk : không đạt, trở về chọn lại Xi

 Tính toán hàm mục tiêu : G = F * L T * G BT

 Kiểm tra hàm mục tiêu : G = min(Gi )

IIi mô hình bàI toán thiết kế tối u tơng ứng:

Hàm mục tiêu :

G = giá thành = G (X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7)

 Hàm ràng buộc :

* tg0 = (X7 – X6)/(X1 + X2 + X3 + X4 + X5) < 120

* X2,X4 và X5  25 cm; X6  50 cm;

 ay o ax

o ax ay tr

tg E V E

f tg E E V K





*

*

*









tr

K

* 2 =

2

3 1

*

*

*

Z E

Z E Z V K

ax

ay l



l

K

* 3 =

W

M S

n  

 < Rn

* 4 =

W

M S

k  

 < Rk

IV LựA CHọN PHƯƠNG PHáP GIảI:

Vậy ta chọn phơng pháp thử nghiệm độc lập Đây là phơng pháp rất đơn giản dễ thực hiện và rất thuận tiện trong tính toán trên máy vi tính Nhng kết quả của phơng pháp này không phải là chính xác nhất và khi số ẩn của bài toán tăng lên nhiều thì khối lợng thực hiện là rất lớn, nhng với sự hỗ trợ của máy tính hiện đại, tốc độ ttính toán rất cao, chúng ta có thể giải quyết nhanh chóng và cho kết quả chấp nhận đợc

v sơ đồ khối chơng trình:

BEGIN

NHậP Số LIệU + Số liệu xác định: LT,BT , GBT,K tr yc, K l yc,

m,  , R n, R k , Ea và f

+ Số liệu điều chỉnh: X1, X2, X3, X4,

X5, X6 và X7

ổn định

trợt phẳng

Ktr  yc

tr

K

ổn định chống lật

Kl  K l yc

ứng suất nén lớn nhất

n < Rn

ứng suất kéo lớn nhất

k < Rk Không đạt

Đạt

Không đạt

Đạt

Đạt Không đạt

Đạt Không đạt

TÝnh to¸n hµm môc tiªu

Kh«ng tèi u

Tèi u KiÓm tra hµm môc tiªu

XuÊt sè liÖu

END