Учебные материалы кафедры «Разработка месторождений полезных ископаемых» Горного факультета Института горного дела и геологии Донецкого национального технического университета (г. Донецк)
1. Содержание
практических занятий по курсу "Компьютерное обеспечение инженерных расчетов"
Указания к практическим занятиям.
1. Каждый студент(ка) создает для себя индивидуальный лист в EXCEL, указывает группу, фамилию и имя.
В этом листе будут последовательно выполняться все упражнения и контрольные работы.
2. Основой для выполнения упражнений служит пособие "Компьютерное обеспечение инженерных расчетов",
Стрельников В.И. Донецк, ДонНТУ, 2013 год.
3 Текст пособия выложен на рабочий стол компьютера в аудитории 9.512. Студент(ка) должен иметь текст
пособия на домашнем компьютере, более желательным есть самостоятельный перевод текста на бумажный носитель.
3 Студент выполняет все упражнения в одном листе, преподаватель в конце урока проверяет работу. Рабочий лист
студента является основой для получения зачета по курсу.
Урок №1 Статистическая обработка результатов наблюдений или расчетов.
Цель урока - научить студента использованию EXCEL-программы для получения математической .
зависимости при одной переменной величине
Последовательность выполнения работы:
1. Копировать из Пособия таблицу № 1 и перенести ее в созданный студентом персональный лист EXCEL.
2. Преобразовать таблицу таким образом, чтобы она размещалась в двух столбцах: столбец А - Ширина раскоски, м,
столбец В - трудоемкость проведения штрека, человеко-смен на 1 м3
.
3. Используя возможности EXCEL ("мастер диаграмм") установить возможные формы зависимости, для каждой из них
установить уравнение зависимости y=f(x), где y - трудоемкость работ, х - размер раскоски
4. Составить таблицу, указав в ней вид зависимости, уравнение зависимости, среднеквадратичное отклонение R2
5. Сделать вывод о наиболее приемлемом варианте вида зависимости.
6. Показать график зависимости для наиболее целесообразного варианта.
7. Пользуясь ранее описанным алгоритмом работы необходимо найти зависимость величины смещений пород U
от величины соотношения глубины работ Н и прочности пород R. Исходные данные копировать из соответствующей
таблицы Пособия (страница 11).
Урок №2 Структура программы. Ввод исходных данных. Функция ЕСЛИ.
Цель урока - ознакомиться со структурой программы, предотвращением несанкционированного ввода исходных данных,
изучить принцип использования функции ЕСЛИ, составить простейшую программу.
Последовательность выполнения работы:
1. В персональном листе EXCEL расширить столбец А для записи в нем наименований входных данных
и результатов вычислений.
2. Составить программу для вычисления величины запасов шахтного поля Z по формуле
Z=S*H*m*γ*c
где S - размер шахтного поля по простиранию, м
H - размер шахтного поля по падению, м
m - мощность пласта, м
γ - плотность угля, т/м3
c - коэффициент извлечения запасов (для пологого падения - 0,87, для крутого - 0,75)
В данном случае коэффициент с не относится к исходным данным. Исходным является характеристика угла
падения пласта, т.е. пологое или крутое.
Студент должен понять принцип ввода данных о залегании пласта, принцип определения величины коэффициента
извлечения запасов. Необходимо защитить программу от ввода несанкционированных условных величин,
характеризующих угол залегания пласта.
3. Испытать работу программы при различных значениях исходных данных.
2. 4. Составить программу вычисления стоимости проведения 1 м штрека по приведенным формулам
при применении проходческого комбайна k=c1(2572+136,4F)(0,16(120/V)+0,84)
при применении буровзрывных работ k=c1(2599+160,39F)(0,105(120/V)+0,895)
где с1 – коэффициент, учитывающий период строительства выработки
Если выработка проводится в период строительства шахты – с1 = 2,55, если в период капитальных работ
на действующей шахте – с1 – 1,84, если в период эксплуатации шахты – с1 = 1,17.
F - площадь поперечного сечения выработки при ее проведении, м
2
Пределы применения переменных: 6<=F<=18, 30<=V<=200
5. Преобразовать программу в модель и установить, начиная с какой скорости проведения штрека
применение проходческого комбайна выгоднее, чем применение БВР.
Урок 3. Ввод в программу таблично заданных исходных данных.
Цель урока - научить студента использовать в программе таблично заданные исходные данные путем:
а) программирования таблицы
б) обращения программы к таблице, являющейся частью программы.
1. Используя таблицу №1.5 Пособия (страница 18) составить программу нахождения группы рабочих скоростей
подачи комбайна в зависимости от скорости подачи.
В данной задаче студент должен освоить навыки использования функцииЕСЛИ и закрепить
знания о запрете ввода недозволенных величин исходных данных.
Для выполнения этого упражнения таблица 1.5 переносится в лист программы, но в программе
не принимает участия. (после выполнения задания таблицу не удаляйте, она пригодится!)
2. Непосредственное обращение программы к табличным данным используется как в одномерных,
так и в двумерных таблицах. В этом случае используется функцияИНДЕКС.
Перенесите в персональный лист таблицу 1.7 Пособия. В таблице представлены данные о норме
обслуживания механизированного комплекса по добыче угля в лаве. Это 2-й столбец таблицы.
Норма обслуживания зависит только от группы средних рабочих скоростей подачи комбайна (столбец 1
в таблице). Таким образом, мы имеем одномерную таблицу!
В столбцах таблицы от 3 до 10 размещены данные о комплексной норме выработки рабочих, т.е.
о количестве тонн добытого угля бригадой рабочих в составе, соответствующем норме обслуживания,
которое должен этот состав бригады добыть, чтобы каждый член бригады получил плату в размере
тарифной ставки. Как видно, величина нормы выработки зависит как от группы средних рабочих
скоростей, так и от мощности пласта. Таким образом, таблица в столбцах от 3 до 10 и в строках
от 1 до 6 является двумерной!
Целью данной части работы является освоение использования функции ИНДЕКС,
Задание - составить программу вычисления величины нормы выработки и нормы обслуживания
по данным таблицы 1.7, используя функции ЕСЛИ и ИНДЕКС при непосредственном участии таблицы
в программе. В этом случае программа должна иметь все три блока: Ввод данных, Вычисления,
Информационные материалы.
Урок 4. Аппроксимация табличных данных математической формулой.
Цель урока - При определенных условиях заменить табличные данные математической формулой, которая
может использоваться не только в данной задаче, но и другими пользователями.
Этот прием используют в тех случаях, когда не требуется особо высокая точность расчетов.
Выполняется работа на примере данных таблицы 1.5 Пособия (таблица уже использовалась в уроке 3)
Этапы выполнения работы:
1. Используя возможности "Мастер диаграмм" получить математическую зависимость группы
рабочих скоростей от скорости подачи комбайна (обратите внимание на запись формулы).
2. Составить программу определения группы рабочих скоростей с использованием полученной
в п.1 зависимости.
V - скорость проведения выработки, м/мес.
3. 3. Сравнить результаты вычислений по программе урока 3 с результатами вычислений по составленной программе.
Урок 5. Множественная регрессия. Другие способы получения зависимости от нескольких переменных
Цель урока - Освоить принципы составления регрессионной таблицы и получения математической зависимости
от многих переменны с использованием приема "регрессия".
Непосредственная задача - установить математическую зависимость величины затрат Ск на сооружение костров
для охраны штрека при различных величинах мощности пласта m, сменной тарифной ставки рабочего Т,
стоимости 1 м3 крепежного леса Ц и числа рядов костров N пользуясь Талицей результатов наблюдений
( Пособие .., таблица 1.14, стр. 32).
Этапы выполнения работы:
1. Перенести таб. 1.14 в рабочий лист.
2. Перегруппировать строки таблицы таким образом, чтобы в таблице можно было выделить участок, в котором
имеются переменные значения только одной влияющей величины (например, начните с величины мощности пласта)
3. Установить наилучшую форму зависимости (линию тренда) величины Ск от переменной, по которой проведена
перегруппировка таблицы в п. 2 Сделать вывод о форме зависимости, привести уравнение.
4. Возвратиться к п.2 (перегруппировка таблицы) и выполнить п. 2 для следующей переменной (например для
тарифной ставки рабочего)
5. Снова возвратиться к п. 2, выполнить п. 3 для следующей переменной (например - стоимости крепежного леса),
затем выполнить те же действия для следующей переменной.
6. На основании выводов по п.п. 2 - 5 дать окончательное заключение о форме зависимости Ск от каждой переменной.
7. Составить корреляционную таблицу
8. Используя возможности EXCEL ("Сервис" - "Анализ данных" - "Инструменты анализа" - "Регрессия") получить
уравнение множественной регрессии.
9. Вставить в перенесенную из Пособия.. таблицу столбец, в котором произвести вычисления величины Ск при
табличных значениях влияющих факторов.
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
Составить программу определения нормы выработки и нормы обслуживания комплекса для заданных
условий. а
Цель работы - проверить усвоение студентом
1 Навыков создания EXCEL - программы - структура программы, внешний вид (интерфейс)
2 Умение студента использовать ввод в программу данных, задаваемых как конкретными числовыми величинами, так и данных
качественно.
3 Умение студента использовать табличные исходные данные
4 Вторая и третья задача заключается в умении применить функции "ЕСЛИ" и "ИНДЕКС".
НОРМА ВЫРАБОТКИ - тот объем добычи, который за одну смену должна получить бригада горнорабочих в численном составе, равном НОРМЕ ОБСЛУЖИВАНИЯ.
В таблицах указаны нормы для каких-то конкретных условий.
Эти условия указаны в листе "Таблицы норм выработки". Если конкретные условия отличаются - применяют ПОПРАВОЧНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ,
Норма выработки для конкретных условий Nк = Nтаб*Πki,
Nк - норма в конкретных условиях,
Nтаб - норма табличная
ki - поправочный коэффициент, учитывающий конкретные условия поI фактору
Конкретных факторов, по которым табличная норма отличается от фактической может быть несколько.
Πki - произведение поправочных коэффициентов.
Таким образом, для нахождения фактической нормы выработки и фактической нормы обслуживания комплекса необходимо:
1 Установить поправочный коэффициент по каждому фактору (факторы указываются в таблицах норм);
4. 2. Вычислить произведение этих коэффициентов - так называемый интегральный поправочный коэффициент;
3. Вычислить табличную норму выработки и табличную норму обслуживания.
4 Вычислить фактическую в задаваемых условиях норму выработки и норму обслуживания.
При выполнении контрольной работы студент переносит в свой рабочий лист исходные данные:
тип комплекса, схема работы комбайна, режим работы комбайна, диапазон длины лавы. и
таблицу норм выработки, соответствующую заданным условиям.
В рабочем листе студент составляет программу, таблица норм является составной ее частью.
Задание на контрольную работу - составить программу определения нормы обслуживания комплекса и нормы выработки
для заданного комплекса, схемы работы комбайна и режима работы комбайна при заданном диапазоне длины лавы (указан в ячейке).
Тип компл
Схема
работы
комбайн
а
Режим
работы
комбайн
а при
погрузке
угля
требуется
остановка
комбайна
не
требуется
остановка
комбайна
требуется
остановка
комбайна
не
требуется
остановка
комбайна
требуется
остановка
комбайна
не
требуется
остановка
комбайна
требуется
остановка
комбайна
не
требуется
остановка
комбайна
требуется
остановка
комбайна
не
требуется
остановка
комбайна
требуется
остановка
комбайна
не
требуется
остановка
комбайна
требуется
остановка
комбайна
не
требуется
остановка
комбайна
требуется
остановка
комбайна
не
требуется
остановка
комбайна
требуется
остановка
комбайна
не
требуется
остановка
комбайна
требуется
остановка
комбайна
не
требуется
остановка
комбайна
№ в
списке
группы
1 161-340 м
2 160-280м
3 100-280м
4 100-280 м
5 80 -200 м
6 80 -200 м
7 80 -200 м
8 80 -200 м
9 101-150 м
10 100-200 м
11 101-150 м
12 100-200 м
13 121-200 м
14 100-180 м
15 100-180 м
16 100-180 м
17 101-280 м
18 101-280 м
19 101-280 м
20 101-280 м
21 100-280 м
22 100-280 м
23 160-340 м
24 160-340 м
25 101-250 м
26 101-250 м
27 101-250 м
Комплексы КМ-87 и КМ-88 Комплекс КМТ Комплекс МК-75 Комплекс Глинник Комплекс КМК
односторонняя
работа комбайна
челноковая работа
комбайна
челноковая работа
комбайна
односторонняя
работа комбайна
устойчивая кровля
челноковая работа
комбайна
устойчивая кровля
односторонняя
работа комбайна
односторонняя
работа комбайна
челноковая работа
комбайна
односторонняя
работа комбайна
односторонняя
работа комбайна
5. 28 101-250 м
Тип комплекса -
Схема работы комбайна -
Остановка комбайна при погрузке -
Диапазон длины лавы -
(далее текст программы)
Исходные данные
…………
Вычисления
…………
Справочно-информационный материал
……………….
(см. лист Таблицы норм с коэффициентами)
Урок 6. Разработка программы для расчета затрат на проведение 1 м печи по элементу затрат «заработная плата с начислениями»
Цель урока - Освоить принципы составления программных блоков
Программирование следует рассматривать не как цель, а как инструмент достижения цели.
В данном примере целью является установление величины затрат на проведение печи. Для этого и разрабатывается программа.
В данном примере зарплата рабочим выплачивается за следующие виды работ:
- бурение вентиляционной скважины
- отбойка угля
- перекидка отбитого угля от забоя печи
- крепление печи
- доставка крепежных материалов к месту крепления.
программа в общем виде состоит их трех блоков
«Исходные данные», «Вычисления» и «Справочно-информационный материал».
Прежде всего, следует перенести в EXCEL-таблицу все данные о нормах выработки и о поправочных коэффициентах к ним.
( Пособие .., таблица 1.18, стр. 38).
по аналогии составить программные блоки
( Пособие .., таблица 1.20, стр. 43-44).
6. КМ-87 и КМ-88
Нормы выработки рассчитаны при следующих условиях:
Ширина захвата комбайна 0,63 м;
Плотность угля в пределах 1,33 - 1,39 т/м3
Угол падения пласта до 20°
Породы кровли устойчивые и средней устойчивости
Почва пласта ровная или слабоволнистая
При других условиях применять поправочные коэффициенты
1. При ширине захвата комбайна 0,5 м - К=0,794, при ширине захвата 0,8 м К=1,27
2. При угле падения пласта 21 - 25 градусов К=0,95, при угле падения 26 градусов и более К=0,9
3. При неустойчивой кровле К=0,85
4. При волнистой гипсометрии почвы К=0,85
0,9-
1,0
1,01-
1,1
1,11-
1,2
1,21-
1,3
1,31-
1,4
1,41-
1,5
1,51-
1,6
1,61-
1,7
1,71-
1,8
1,81-
1,9
1,91-
2,0
2,01и
более
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
8 5,432 137 152 166 181 195 210 224 239 253 267 282 296
9 5,742 150 166 182 198 214 229 245 262 277 292 308 324
10 6,062 163 181 198 215 233 250 267 285 301 318 336 353
11 6,415 178 197 216 235 253 272 291 311 328 347 366 384
12 6,777 193 214 234 254 275 295 315 337 356 376 396 417
13 7,139 207 230 252 274 296 318 340 362 383 405 427 449
14 7,513 223 247 271 294 318 341 364 389 411 439 458 482
15 7,89 238 264 289 314 339 364 389 416 440 465 490 515
16 8,39 253 280 307 334 360 387 413 441 467 493 520 546
17 8,933 266 295 323 351 379 407 435 464 491 519 547 575
При способе транспортирования угля от погрузочного пункта лавы, не требующем остановки комбайна для обмена составов вагонеток
Длина лавы 100 - 160 м
Нормы выемки и нормы обслуживания комплекса при выемке угля одним комбайном по односторонней схеме и передвижке конвеера уча
Группа
средних
рабочих
скоростей
Норма
обслужива
ния
комплекса
Вынимаемая мощность пласта, м
Норма выработки, т