1.1 Словарь основных понятий и определений системного анализа

Цель – потребность человека или общества, предназначенная (выделенная) ими для реализации.

Материальное тело (техническая система) – система элементов, подчиняющаяся законам гравитации.

Система есть множество взаимодействующих материальных объектов, отличающееся инвариантностью одной или нескольких характеристик, например, сохранение состава, структуры, функций, свойств, границ.

Ранг – это системный уровень сложности, число, увеличивающееся при объединении систем в надсистему и ставшей на единицу выше по сравнению с ранѳе выделенной и наиболее сложной из объединенных систем. Нулевой ранг имеет физический вакуум, система - состав и структура которой науке в настоящее время неизвестны и рассматриваемая как неделимое целое.

Вещество – неоднородная материальная система производного ранга, способная быть источником и носителем поля, взаимодействовать с полем и преобразовывать энергию одного поля в энергию другого поля.

Поле - энергетически однородная материальная система способная изменять количество переносимой энергии путем обмена с другими системами через посредство вещества. Источником и носителем поля является вещество, энергетически однородная система переносящая один конкретный вид энергии. Поле – это энергия, рассматриваемая с ее носителем.

Силовое физическое поле – это поле потенциальной энергии, преобразующееся при взаимодействии с веществом в движение вещества, носителем силового поля являются кванты физических полей (гравитационного, электромагнитного, сильных и слабых взаимодействий).

Кинетическое поле – поле кинетической энергии движущегося вещества, носитель – вещество.

Изделие - элемент (объект), для преобразования которого используется некая техническая система.

Инструмент – пара элементов (объектов), обеспечивающая требуемое преобразование.

Техническое противоречие – противоречие между характеристиками, параметрами, свойствами, функциями технической системы.

Физическое противоречие – противоречие между требуемыми противоположными физическими состояниями, свойствами, функциями изменяемого элемента.

Физический эффект (явление) – это процесс (взаимодействие вещества и поля). Результатом эффекта является преобразование энергии и сопровождающие его изменения структуры и свойств вещества.

Физический принцип действия – это структура объединенных физических эффектов, обеспечивающая преобразование начальных входных воздействий в заданный конечный результат.

Техническая система – это система, созданная человеком для удовлетворения своих потребностей в веществе, энергии и информации.

Декомпозиция технической системы как объекта исследования, используя структурные единицы устройства – при декомпозиции сложного объекта экспертизы техническая система (техническое устройство) делится на узлы, механизмы, детали которые становятся предметом анализа. Для простых устройств весь объект в целом становится предметом экспертной оценки.

В случае наличия большого количества позиций, выделенных структурных единиц технической системы, в качестве предмета экспертизы предпочтительней брать ту позицию, которая оказывает наибольшее влияние на конфликтность в режимах долговечности и безотказности работы рассматриваемого технического устройства (изделия).

Активные, внешние силы и напряжения в твёрдом теле. Сила – вектор, представляющий собой количественную меру взаимодействия тел, не зависящая от их движения. Приложенные к одной и той же точке тела силы складываются по правилу параллелограмма. Проявление одной и той же силы может осуществляться в изменении движения или возникновения движения, или их деформации, при помощи которых сила и измеряется. Если тела взаимодействуют друг с другом соприкасаясь, то силы называются силами соприкосновения или контактными. Если тела действуют друг на друга на расстоянии, то силы называются дальнодействующими. Особое место в механике занимают гравитационные силы (действующие по закону всемирного тяготения), представляющие взаимодействие тел на расстоянии, независимо от их физического состояния. Все тела, подверженные гравитационным силам, называются материальными.

Материальная точка представляет собой геометрическую точку, снабженную массой. Это может быть макрочастица сплошной среды, тогда её масса бесконечно мала, может быть модель космических объектов, тогда масса её конечна и её геометрической точкой будет центр масс, в некоторых случаях материальная точка – модель микромира, например, электрона.

Механическая система – совокупность взаимодействующих материальных точек. Абсолютно твердое тело будет механической системой, условием взаимодействия точек которой будет неизменность их расстояния. Сплошные среды, моделирующие деформируемые тела или жидкости будут механическими системами, для конкретизации которых нужны дополнительные условия взаимодействия их материальных точек, что выделяет механику деформируемых сред в самостоятельный раздел.

Связь в механической системе представляет собой ограничение, наложенное на движение механической системы. Она реализуется материальными телами (например, точка движется по поверхности). Следовательно, действия связи на механическую систему представляет собой взаимодействия тел или силу, которая называется реакцией связи и зависит от характера связи и движения механической системы. Механическая система называется свободной, если на нее не наложены связи. Очевидно, что если действие связей заменить реакциями связей, то механическую систему можно рассматривать как свободную.

Определение понятия пространство и время дополнят реальность событий в системе материальных точек и создадут условия существования механической системы.

Пространство – однородно, изотропно, безгранично. Не меняет своих свойств от расположения и движения в нем тел, подчиняется аксиомам и теоремам евклидовой геометрии. Перемещение тех или иных объектов в пространстве, где одинаковы все точки, можно фиксировать только как перемещение одного объекта относительно других. Таким образом движение относительно. Введение системы отсчета представляет собой арифметизацию пространства, где за единицу длины принят метр, происхождение которого связано с измерением парижского меридиана.

Время – скаляр, категория независимая от пространства и его различных систем отсчета, течет всюду одинаково равномерно. Измеряется по периодическим процессам в природе. В качестве единицы принята секунда, связанная с понятием средних суточных суток.

Внешние силы - это мера взаимодействия тел, или это силы, приложенные к внешним поверхностям покоящегося тела. Эти силы должны ощущаться внутри тела. Дисперсная внутренняя структура реального тела перераспределяет внешнюю (активную) силу дроблением на весь объем. Другими словами, небольшой элемент объема внутри тела подвергается на своей поверхности действию сил, которые передаются через весь объем тела, вызывая внутренние напряжения, уравновешивая внешние силы. Это и есть отклик тела на внешнее воздействие. В процессе анализа свойств реологического тела необходимо различать массовые силы (силы тяжести и инерции) и полезные технологические силы (силы от действия рабочего инструмента).

Равновесие внутреннее. В недеформируемом теле расположение молекул соответствует состоянию его теплового равновесия. При этом все его части находятся друг с другом в механическом равновесии. Это значит, что если выделить внутри тела какой-нибудь объём, то равнодействующая всех сил, действующих на этот объём со стороны других частей, равна нулю.

При деформировании же расположение молекул меняется, и тело выводится из состояния равновесия, в котором оно находилось первоначально. В результате в нём возникают силы стремящиеся вернуть тело в состояние равновесия. Эти возникающие при деформировании внутренние силы называются внутренними напряжениями. Если тело деформировано, то внутренние напряжения в нём отсутствуют. Можно сказать, что силы, обуславливающие внутренние напряжения, являются в теории упругости силами «близкодействующими» передающимися от каждой точки только к ближней с нею. Отсюда следует, что силы, оказываемые на какую-нибудь часть тела со стороны окружающих её частей, действуют только непосредственно через поверхность этой части. Напряжение или внутренние силы – это приращение сил взаимодействия между частицами, возникающее в теле под действием внешней нагрузки. Интенсивность внутренних сил передающихся в точке через выделенную площадку, называется напряжением на данной площадке. В общем случае на площадке могут возникать два вида напряжений: нормальное  и касательное . Нормальное напряжение  возникает в плоскости сечения перпендикулярном действию силы. Касательное напряжение  возникает в плоскости сечения параллельной действию силы.