中聯(lián)試驗技術(shù)培訓資料

1、2021/2/61工工 程程 試試 驗驗 技技 術(shù)術(shù) 試驗檢測技術(shù)系列培訓試驗檢測技術(shù)系列培訓22021/2/6n試驗計劃與組織n試驗設計方法n基于相似原理的模型試驗n整機性能試驗n試驗技術(shù)案例講解 試驗技術(shù)培訓內(nèi)容試驗技術(shù)培訓內(nèi)容32021/2/6試驗測試技術(shù)案例講解試驗測試技術(shù)案例講解n機械設計的參數(shù)試驗n理論計算的驗證試驗n整機性能控制試驗n大型機械系統(tǒng)的模型試驗n產(chǎn)品性能檢測分析試驗2021/2/64試驗計劃與組織 試驗檢測技術(shù)系列培訓試驗檢測技術(shù)系列培訓52021/2/6試驗研究的目的試驗研究的目的 以試驗研究為基礎以試驗研究為基礎, ,或是經(jīng)過試驗來檢驗新技術(shù)、成果的應或是經(jīng)過試驗

2、來檢驗新技術(shù)、成果的應用用, ,推動技術(shù)創(chuàng)新及新型產(chǎn)品的開發(fā)設計。推動技術(shù)創(chuàng)新及新型產(chǎn)品的開發(fā)設計。2. 2. 解決產(chǎn)品開發(fā)研究過程中無法通過理論計算和分析得到有解決產(chǎn)品開發(fā)研究過程中無法通過理論計算和分析得到有效解決的問題效解決的問題, ,如結(jié)構(gòu)強度分析如結(jié)構(gòu)強度分析, ,抗撞性研究抗撞性研究, ,空氣動力性能等?？諝鈩恿π阅艿?。62021/2/61.按試驗目的分類1）品質(zhì)檢查試驗2）新產(chǎn)品定型試驗3）科研性試驗工程機械試驗的分類工程機械試驗的分類72021/2/62.按試驗對象分類1）整車試驗整車試驗 考核評定整車的主要性能,測出各項技術(shù)性能指標,如:動動力性力性,經(jīng)濟性經(jīng)濟性,平順性平順

3、性,制動性制動性及通過性通過性等,也包括基本參數(shù)基本參數(shù)的測定。2）總成試驗總成試驗 主要考核機構(gòu)及總成的工作性能和耐久性,如:發(fā)動機功率、變速器效率、懸架裝置的特性以及強度結(jié)構(gòu),疲勞壽命和耐久性等。3）零部件試驗零部件試驗 主要考核其設計和工藝的合理性,測試其剛度、強度、磨損和疲勞壽命以及材料的選用。82021/2/63.按試驗方法分類1）實驗室試驗2）室內(nèi)臺架試驗3）試驗場試驗4）作業(yè)現(xiàn)場試驗92021/2/6試驗計劃試驗計劃試驗計劃與組織1 1）調(diào)查研究調(diào)查研究2 2）制定試驗大綱和試驗設計）制定試驗大綱和試驗設計3 3）試驗室準備）試驗室準備（傳感器、輔助裝置、標定設備、輔助用品）（傳

4、感器、輔助裝置、標定設備、輔助用品）4 4）試驗室標定）試驗室標定5 5）現(xiàn)場準備）現(xiàn)場準備6 6）檢驗性試測）檢驗性試測7 7）試驗開展程序）試驗開展程序8 8）數(shù)據(jù)處理）數(shù)據(jù)處理9 9）試驗總結(jié)與試驗報告編寫）試驗總結(jié)與試驗報告編寫試驗準備、試驗實施和試驗總結(jié)試驗準備、試驗實施和試驗總結(jié)102021/2/6試驗計劃表序序號號日日 期期工工 作作 項項 目目負責人負責人參加人參加人備注備注起起至至123調(diào)查研究調(diào)查研究:制定試驗大綱制定試驗大綱:試驗計劃與組織112021/2/6試驗計劃與組織n 試驗準備階段試驗準備階段制定試驗大綱制定試驗大綱試驗大綱試驗大綱是指導試驗的重要技術(shù)文件是指導試

5、驗的重要技術(shù)文件,對試驗中各重對試驗中各重要環(huán)節(jié)進行論證和計算要環(huán)節(jié)進行論證和計算,使試驗環(huán)節(jié)具有科學根據(jù)。使試驗環(huán)節(jié)具有科學根據(jù)。試驗大綱應依據(jù)的國家試驗標準編制試驗大綱應依據(jù)的國家試驗標準編制,經(jīng)討論、審批經(jīng)討論、審批后實施后實施。122021/2/61 1）試驗目的和任務）試驗目的和任務 明確規(guī)定試驗必須完成的任務（如解決的技術(shù)問題、明確規(guī)定試驗必須完成的任務（如解決的技術(shù)問題、測取的數(shù)據(jù)及觀察的現(xiàn)象等）以及要求達到的目的。試驗測取的數(shù)據(jù)及觀察的現(xiàn)象等）以及要求達到的目的。試驗的目的決定了實驗的類型、試驗的規(guī)模與內(nèi)容。的目的決定了實驗的類型、試驗的規(guī)模與內(nèi)容。2 2）試驗內(nèi)容與條件）試驗

6、內(nèi)容與條件 為了完成試驗任務所需的試驗內(nèi)容、試驗程序以及試為了完成試驗任務所需的試驗內(nèi)容、試驗程序以及試驗工作量。對每項試驗內(nèi)容和條件應作簡要說明驗工作量。對每項試驗內(nèi)容和條件應作簡要說明, ,必要時應必要時應附有試驗原理圖。附有試驗原理圖。n 試驗準備階段試驗準備階段試驗大綱試驗大綱試驗計劃與組織132021/2/63 3）試驗設計）試驗設計 多因素指標試驗應采用正交試驗設計多因素指標試驗應采用正交試驗設計; ;強度試驗應進行強度試驗應進行力學簡化力學簡化, ,確定最壞工況和被測部件受力部位確定最壞工況和被測部件受力部位; ;性能試驗應性能試驗應確定傳感器選型、標定方法、試驗次數(shù)等。確定傳感

7、器選型、標定方法、試驗次數(shù)等。4 4）試驗項目及測量參數(shù)）試驗項目及測量參數(shù)根據(jù)試驗內(nèi)容詳細列出必須進行的試驗項目和每個項目中根據(jù)試驗內(nèi)容詳細列出必須進行的試驗項目和每個項目中必須測量的試驗參數(shù)必須測量的試驗參數(shù), ,并說明由測量參數(shù)求得最后性能指標并說明由測量參數(shù)求得最后性能指標的方法的方法, ,附必要的計算公式。附必要的計算公式。試驗計劃與組織n 試驗準備階段試驗準備階段試驗大綱試驗大綱142021/2/65 5）試驗儀器選配）試驗儀器選配 根據(jù)試驗項目和測量參數(shù)根據(jù)試驗項目和測量參數(shù), ,選擇試驗儀器設備選擇試驗儀器設備, ,并提出其并提出其精度要求。精度要求。6 6）試驗程序和數(shù)據(jù)處理

8、方法）試驗程序和數(shù)據(jù)處理方法 大綱中規(guī)定的試驗有關技術(shù)事項、試驗的方法和步驟大綱中規(guī)定的試驗有關技術(shù)事項、試驗的方法和步驟, ,特特別要遵守標準的或法規(guī)規(guī)定的試驗程序和方法。給出數(shù)據(jù)處別要遵守標準的或法規(guī)規(guī)定的試驗程序和方法。給出數(shù)據(jù)處理方法和計算公式。理方法和計算公式。試驗計劃與組織n 試驗準備階段試驗準備階段試驗大綱試驗大綱152021/2/67 7）人員組織和分工）人員組織和分工 參加試驗人員按專業(yè)水平和工作需要進行分工參加試驗人員按專業(yè)水平和工作需要進行分工, ,使每個使每個人都有明確的職責人都有明確的職責, ,組成試驗組織系統(tǒng)。組成試驗組織系統(tǒng)。試驗計劃與組織n 試驗準備階段試驗準備

9、階段試驗大綱試驗大綱8 8）試驗進度計劃）試驗進度計劃 根據(jù)試驗任務和目的以及各個項目進行的次序根據(jù)試驗任務和目的以及各個項目進行的次序, ,確定進確定進度日程計劃度日程計劃, ,以便使試驗工作協(xié)調(diào)和有計劃地進行。以便使試驗工作協(xié)調(diào)和有計劃地進行。162021/2/6根據(jù)試驗大綱要求,準備好所需儀器設備。例如對整車試驗例如對整車試驗,則應準備好各種傳感器和記錄儀器等。則應準備好各種傳感器和記錄儀器等。對室內(nèi)臺架試驗對室內(nèi)臺架試驗,則要準備好各種輔助支架、連接件、測則要準備好各種輔助支架、連接件、測量儀器、動力設備以及測功設備等。量儀器、動力設備以及測功設備等。所有測試儀器與設備都應滿足試驗的測

10、量范圍、容量所有測試儀器與設備都應滿足試驗的測量范圍、容量和精度的要求。和精度的要求。試驗前應對各種傳感器、測試儀器進行標定試驗前應對各種傳感器、測試儀器進行標定,標定的數(shù)標定的數(shù)據(jù)應記錄并填入試驗報告中。據(jù)應記錄并填入試驗報告中。n 試驗準備階段試驗準備階段儀器設備的準備儀器設備的準備試驗計劃與組織172021/2/6根據(jù)試驗項目和測試數(shù)據(jù)根據(jù)試驗項目和測試數(shù)據(jù),配備參加試驗人員配備參加試驗人員,明確每人明確每人的任務和相互間的配合的任務和相互間的配合,熟練掌握儀器設備的操作方法熟練掌握儀器設備的操作方法,并并擬定試驗記錄表格和數(shù)據(jù)處理表格。擬定試驗記錄表格和數(shù)據(jù)處理表格。對自動打印或記錄的

11、測試系統(tǒng)對自動打印或記錄的測試系統(tǒng),要求設計好打印格式、要求設計好打印格式、記錄圖形的方式與規(guī)格、數(shù)據(jù)結(jié)果文件的命名規(guī)則。記錄圖形的方式與規(guī)格、數(shù)據(jù)結(jié)果文件的命名規(guī)則。試驗計劃與組織n 試驗準備階段試驗準備階段人員配備和記錄表格準備人員配備和記錄表格準備182021/2/6 整機起動預熱整機起動預熱、工況監(jiān)測工況監(jiān)測、采樣讀數(shù)采樣讀數(shù)和校核數(shù)據(jù)校核數(shù)據(jù)1 1）不論是整車試驗還是總成、部件測試）不論是整車試驗還是總成、部件測試, ,除另有規(guī)定外除另有規(guī)定外, ,都必須經(jīng)過起動預熱過程都必須經(jīng)過起動預熱過程, ,使試驗設備和被試整機或總使試驗設備和被試整機或總成都達到正常工作狀態(tài)成都達到正常工作狀

12、態(tài), ,一般負荷由小到大一般負荷由小到大, ,轉(zhuǎn)速由低到轉(zhuǎn)速由低到高進行試驗。高進行試驗。2 2）試驗進行中）試驗進行中, ,必須隨時監(jiān)測車輛和設備的運轉(zhuǎn)工況必須隨時監(jiān)測車輛和設備的運轉(zhuǎn)工況（如發(fā)動機水溫、機油溫度等）（如發(fā)動機水溫、機油溫度等）, ,檢查測試儀器的工作檢查測試儀器的工作狀況。狀況。試驗計劃與組織n 試驗實施階段試驗實施階段192021/2/63 3）按試驗大綱規(guī)定）按試驗大綱規(guī)定, ,在指定工況下采樣讀數(shù)和記錄。在指定工況下采樣讀數(shù)和記錄。在穩(wěn)態(tài)試驗中在穩(wěn)態(tài)試驗中, ,要讀取或記錄在一定時間內(nèi)的穩(wěn)定值。要讀取或記錄在一定時間內(nèi)的穩(wěn)定值。在動態(tài)瞬時試驗中在動態(tài)瞬時試驗中, ,要

13、使被試件的動作和記錄同步。要使被試件的動作和記錄同步。4 4）在試驗結(jié)束后）在試驗結(jié)束后, ,立即匯總主要測試數(shù)據(jù)立即匯總主要測試數(shù)據(jù), ,檢查、校檢查、校核各參數(shù)測定值核各參數(shù)測定值, ,及時作出試驗是否有效的判斷。若及時作出試驗是否有效的判斷。若發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)遺漏、偏差過大或數(shù)據(jù)互相矛盾發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)遺漏、偏差過大或數(shù)據(jù)互相矛盾, ,明顯不合明顯不合理理, ,則要分析原因則要分析原因, ,采取改進措施采取改進措施, ,重新進行試驗。重新進行試驗。試驗計劃與組織n 試驗試驗實施實施階段階段202021/2/6試驗現(xiàn)場不得臨時改變項目或內(nèi)容試驗現(xiàn)場不得臨時改變項目或內(nèi)容, ,以避免考慮不周、準備以避免考慮

14、不周、準備不足而發(fā)生意外事故。不足而發(fā)生意外事故。試驗中發(fā)現(xiàn)設備及儀器故障試驗中發(fā)現(xiàn)設備及儀器故障, ,應停止試驗應停止試驗, ,進行檢修。進行檢修。試驗大綱中規(guī)定的允許最大負荷、最高轉(zhuǎn)速、最大壓力及試驗大綱中規(guī)定的允許最大負荷、最高轉(zhuǎn)速、最大壓力及最大車速等極限值最大車速等極限值, ,試驗人員應明確試驗人員應明確, ,任何情況下不得超過。任何情況下不得超過。測試數(shù)據(jù)應隨時觀察測試數(shù)據(jù)應隨時觀察, ,及時匯總處理及時匯總處理, ,發(fā)現(xiàn)問題及時在試驗發(fā)現(xiàn)問題及時在試驗中解決。中解決。對確保人身安全必須做出明確規(guī)定對確保人身安全必須做出明確規(guī)定, ,同時還要采取相應的安同時還要采取相應的安全措施。

15、全措施。試驗計劃與組織n 試驗試驗實施實施階段階段遵守的原則遵守的原則212021/2/6試驗完成后的總結(jié)工作試驗完成后的總結(jié)工作,包括對實驗中觀察到的現(xiàn)象和發(fā)現(xiàn)包括對實驗中觀察到的現(xiàn)象和發(fā)現(xiàn)的問題進行定性的分析研究的問題進行定性的分析研究,對測得的數(shù)據(jù)進行處理對測得的數(shù)據(jù)進行處理,獲取必獲取必要的信息和參數(shù)要的信息和參數(shù),以確定試測所得的性能指標和參數(shù)間的關系。以確定試測所得的性能指標和參數(shù)間的關系。在完成上述工作后在完成上述工作后,對試驗數(shù)據(jù)和資料再進一步歸納上升至對試驗數(shù)據(jù)和資料再進一步歸納上升至理論高度理論高度,取得規(guī)律取得規(guī)律,對被試件作出評估對被試件作出評估,并得出結(jié)論并得出結(jié)論,

16、撰寫試驗撰寫試驗報告和研究報告。報告和研究報告。試驗計劃與組織n 試驗試驗總結(jié)總結(jié)階段階段222021/2/6試驗計劃與組織n 試驗試驗總結(jié)總結(jié)階段階段試驗報告內(nèi)容（便于試驗結(jié)果的比較和應用結(jié)果時參考）問題的提出和簡要測試方案問題的提出和簡要測試方案試驗條件描述試驗條件描述,如地面狀況、測試工況、氣溫、風向和風速等。如地面狀況、測試工況、氣溫、風向和風速等。試驗方案設計與試驗方法試驗方案設計與試驗方法;測試系統(tǒng)儀器選配測試系統(tǒng)儀器選配;傳感器標定傳感器標定;數(shù)據(jù)處理方法、處理結(jié)果與誤差范圍數(shù)據(jù)處理方法、處理結(jié)果與誤差范圍;試驗結(jié)果分析試驗結(jié)果分析;結(jié)論結(jié)論;存在問題和進一步的改進意見存在問題和

17、進一步的改進意見;附錄附錄,如典型試驗記錄曲線、數(shù)據(jù)處理結(jié)果表、試驗規(guī)律曲線及工況如典型試驗記錄曲線、數(shù)據(jù)處理結(jié)果表、試驗規(guī)律曲線及工況照片等。照片等。2021/2/623試驗技術(shù)基本理論 試驗設計242021/2/6一、試驗設計基本概念試驗設計試驗設計:是在進行試驗之前,根據(jù)試驗的目的和要求,按照試驗所具有的條件,合理地設計試驗方案,力求以較少的試驗次數(shù),迅速而圓滿地得到令人滿意的結(jié)果。 試驗次數(shù)盡可能少 試驗數(shù)據(jù)推出的正確結(jié)論可信度高252021/2/6試驗指標試驗指標:試驗中用來衡量試驗效果的量,用表示,可理解為試驗過程中的因變量。分為定定性指標性指標和定量指標定量指標。單指標試驗單指標

18、試驗多指標試驗多指標試驗綜合平衡法綜合平衡法綜合評分法綜合評分法試驗設計基本概念262021/2/6試驗指標試驗指標由于存在試驗誤差,我們只能得到觀測值,而不是指標的真值。試驗誤差試驗誤差: y式中:y觀測值由于:式中:總均值影響效應于是有:y試驗設計基本概念272021/2/6n 因子與水平因子與水平因子（因素）因子（因素）:試驗中影響指標試驗中影響指標的量。因子間可以有交互作用。的量。因子間可以有交互作用。水平水平:每個因子在試驗中所處的狀態(tài)或取值。每個因子在試驗中所處的狀態(tài)或取值。用大寫字母A、B、C、D等代表因子用大寫字母下標1、2、等表示因子的不同水平,如:A1、A2、A3、B1、B

19、2、B3試驗設計基本概念282021/2/6n 因子與水平因子與水平A（接地壓力） A1=0.18,A2=0.21,A3=0.23B（履帶板型式） B1無間隔,B2間隔大,B3間隔小C（重心位置） C1中點,C2前120,C3后120試驗設計基本概念例例:推土機濕地通過性試驗推土機濕地通過性試驗三水平三因子試驗（三水平三因子試驗（33型）型）33型試驗總計型試驗總計27種組合試驗種組合試驗292021/2/6不可控因子不可控因子:狀態(tài)不能控制可控因子可控因子:實驗室條件下可控一般只對可控因子的水平變化在試驗前作出設計試驗設計基本概念n 因子與水平因子與水平302021/2/6n試驗方案的擇優(yōu)問

20、題試驗方案的擇優(yōu)問題單因素優(yōu)選法0.618法、對半法、分數(shù)法雙因素優(yōu)選法平行線法、交替法、調(diào)優(yōu)法多因素優(yōu)選法正交試驗設計法試驗設計基本概念312021/2/6二、正交試驗設計方法二、正交試驗設計方法因素的主次關系指標與因素關系較好的組合方案進一步的試驗方向正交試驗設計方法選做最有代表性的試驗正交試驗設計方法選做最有代表性的試驗,并給并給出了科學分析試驗結(jié)果的方法。出了科學分析試驗結(jié)果的方法。322021/2/6正交設計方法正交表L9(34)1234111322211133123412215223363212713138232293331正交試驗設計方法332021/2/6正交表的特點正交表的特

21、點1）正交性:正交表中任意兩列橫向各因素搭配所出現(xiàn)的次數(shù)相同,可保證試驗的典型性2）均衡性:任一列中不同水平個數(shù)相同,這使得不同水平下的試驗次數(shù)相同3）獨立性:沒有重復的試驗,任意兩個試驗結(jié)果之間不能直接比較L9(34)正交表代號表中行數(shù)，需要做的試驗次數(shù)因素的水平數(shù)表中列數(shù)，安排的因素數(shù)正交試驗設計方法342021/2/6正交設計方法正交表的優(yōu)點正交表的優(yōu)點試驗方案具有代表性,比較全面地反映各因素各水平對指標影響的大致情況。分類分類規(guī)則表、不規(guī)則表如L18(2X37)表示由1個2水平的因素和7個3水平的因素構(gòu)成的表。正交試驗設計方法352021/2/6 正交設計的基本方法正交設計的基本方法1

22、.1. 試驗方案的確定試驗方案的確定1）確定試驗因子及其水平2）選擇合適的正交表3）表頭設計4）將列中的數(shù)字,換成對應因子的各個水平,得到試驗方案5）按試驗號逐個進行試驗正交試驗設計過程362021/2/6 三、正交試驗設計過程推土機濕地通過性試驗372021/2/6水平水平因子因子A 接地壓力（接地壓力（kgf/cm2)B履帶板形式履帶板形式C重心位置（重心位置（mm)1水平水平A1 0.18A2 0.21A3 0.23B1 無間隔B2 間隔大B3 間隔小C1 0C2 -120C3 +1202水平水平3水平水平因素（因子）水平表因素（因子）水平表推土機濕地通過性試驗A（接地壓力）（接地壓力）

23、 A1=0.18,A2=0.21,A3=0.23B（履帶板型式）（履帶板型式） B1無間隔無間隔,B2間隔大間隔大,B3間隔小間隔小C（重心位置）（重心位置） C1中點中點,C2前前120,C3后后120正交試驗設計過程382021/2/6試驗方案表設計試驗號試驗號因子因子 A 接地壓力接地壓力B履帶板形式履帶板形式C重心位置重心位置123456789A1 A2A3A1A2A3A1A2A3B1B1B1B2B2B2B3B3B3C3C1C2C2C3C1C1C2C3正交試驗設計過程392021/2/6試驗方案表試驗號試驗號因子因子A 接地壓力（接地壓力（kgf/cm2)B履帶板形式履帶板形式C重心位

24、置（重心位置（mm)1234567890.180.210.230.180.210.230.180.210.23無間隔無間隔無間隔無間隔無間隔無間隔間隔大間隔大間隔大間隔大間隔大間隔大間隔小間隔小間隔小間隔小間隔小間隔小+1200-120-120+12000-120+120正交試驗設計過程402021/2/6正交試驗設計 四、隨機區(qū)組和裂區(qū)試驗設計四、隨機區(qū)組和裂區(qū)試驗設計 隨機區(qū)組試驗設計目的隨機區(qū)組試驗設計目的針對某些未被選做針對某些未被選做試驗因素的影響因素不可控試驗因素的影響因素不可控,隨機區(qū)組試驗設計用隨機區(qū)組試驗設計用于控制試驗條件差異于控制試驗條件差異,減小某些差異對試驗結(jié)果的減小

25、某些差異對試驗結(jié)果的影響。影響。412021/2/6隨機區(qū)組試驗設計 在推土機通過性試驗中在推土機通過性試驗中,濕地試驗場地表硬度濕地試驗場地表硬度逐漸變化逐漸變化,為控制地表硬度變化對試驗結(jié)果的影響為控制地表硬度變化對試驗結(jié)果的影響,采用隨機區(qū)組試驗設計。采用隨機區(qū)組試驗設計。C1C2C3C3C1C2C2C3C1區(qū)組I區(qū)組II區(qū)組III下層軟下層硬422021/2/6隨機區(qū)組試驗設計 當試驗場長寬比大時當試驗場長寬比大時C1C2C3C3C1C2C2C3C1區(qū)組I區(qū)組II區(qū)組III下層軟下層硬可以認為下層硬度的影響對C1、C1、C1相同,試驗條件受控。A和B因素如上法一樣劃分。432021/2

26、/6推土機通過性試驗方案表試驗號試驗號 A 接地壓力接地壓力B履帶板形式履帶板形式區(qū)組區(qū)組C重心位置重心位置123456789A1 A2A3A1A2A3A1A2A3B1B1B1B2B2B2B3B3B3312231123C2C1C3C1C3C2C3C2C1隨機區(qū)組試驗設計試驗方案將因素的各水平合理分配在各區(qū)組小區(qū)內(nèi)442021/2/6隨機區(qū)組試驗設計 現(xiàn)場試驗方案排列圖現(xiàn)場試驗方案排列圖2號試驗A2B1C16號試驗A3B2C27號試驗A2B1C1區(qū)組I區(qū)組II區(qū)組III3號試驗A3B1C34號試驗A1B2C18號試驗A2B3C21號試驗A1B1C25號試驗A2B2C39號試驗A3B3C1測試區(qū)4

27、52021/2/6正交試驗設計n 裂區(qū)試驗設計裂區(qū)試驗設計 由于每次試驗都需改變?nèi)齻€因素的水平由于每次試驗都需改變?nèi)齻€因素的水平,而有些改變水而有些改變水平的工作量相當大平的工作量相當大,采用裂區(qū)試驗設計減小更改因素水平采用裂區(qū)試驗設計減小更改因素水平的次數(shù)。的次數(shù)。 進行裂區(qū)試驗設計時進行裂區(qū)試驗設計時,首先根據(jù)改變因素水平時的難易首先根據(jù)改變因素水平時的難易程度程度,將因素分組將因素分組,例如例如 組組1:改變水平時最困難因素改變水平時最困難因素;（B履帶板形式更換）履帶板形式更換） 組組2:改變水平時較困難因素改變水平時較困難因素;（A改變接地壓力）改變接地壓力） 組組3:改變水平時較方

28、便因素。（改變水平時較方便因素。（C改變重心位置）改變重心位置） 462021/2/6推土機通過性試驗方案表試驗號試驗號 A 接地壓力接地壓力B履帶板形式履帶板形式區(qū)組區(qū)組C重心位置重心位置123456789A1 A2A3A1A2A3A1A2A3B1B1B1B2B2B2B3B3B3312231123C2C1C3C1C3C2C3C2C1隨機區(qū)組和裂區(qū)試驗設計上面正交表中,第2列為整區(qū),其它列為整區(qū)分裂成的裂區(qū)。472021/2/6隨機區(qū)組和裂區(qū)試驗設計正交表的列,可以分為若干區(qū)（或群）,即整區(qū)、裂區(qū)、再裂區(qū)等。例如L32(231) 整區(qū)為第1列,1、2水平各出現(xiàn)16次;而16個“1”（ “2”相

29、同）對應裂區(qū)（第2、3列）中任一列的8個“1”和8個“2”;其它各區(qū)之間的關系類似。482021/2/6五、極差分析法（一）單指標試驗的極差分析法試驗分析 通過性能指標通過性能指標:行走阻力、滑轉(zhuǎn)率、下限深度行走阻力、滑轉(zhuǎn)率、下限深度 單指標試驗單指標試驗:針對單個指標進行試驗針對單個指標進行試驗 單指標試驗的極差分析法單指標試驗的極差分析法:采用正交表來分析單個采用正交表來分析單個 指指標的試驗結(jié)果標的試驗結(jié)果492021/2/6 行走阻力單指標試驗的極差分析法試驗分析502021/2/6 行走阻力單指標試驗的極差分析法試驗分析 在在A1、A2、A3各自所在組中各自所在組中,后三個因素的水平

30、各出現(xiàn)后三個因素的水平各出現(xiàn)1次次512021/2/6 行走阻力單指標試驗的極差分析法試驗分析因素分析因素分析 : A因素因素 I = 638+681+627=1946 II =632+838+615=2085 III =816+773+632=2221 同樣方法分析同樣方法分析B、C因素因素 極差計算極差計算: A因素因素 R=2221-1946=275 B因素因素 R=2292-1874=418 區(qū)組區(qū)組 R=2112-2032=80 C因素因素 R=2281-1945=336522021/2/6 行走阻力單指標試驗的極差分析法試驗分析各因素對指標影響各因素對指標影響 : 根據(jù)極差大小排出

31、因素的主次順序根據(jù)極差大小排出因素的主次順序: B 、C、 A各因素水平的選取各因素水平的選取 : 通過性試驗要求行走阻力越小越好通過性試驗要求行走阻力越小越好,因次選因次選取每個因素里取每個因素里I、II、III中最小的水平中最小的水平,即即 A1、 B 3、C1 532021/2/6 行走阻力單指標試驗的極差分析法試驗分析較好組合方案的確定較好組合方案的確定 : 對于主要因素必須按有利于指標的要求選對于主要因素必須按有利于指標的要求選取水平取水平,對于較次要因素對于較次要因素,應按優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗應按優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和符合生產(chǎn)實際要求來選取水平和符合生產(chǎn)實際要求來選取水平,如如 A1、 B

32、 3、C2隨各因素水平改變指標的變化規(guī)律隨各因素水平改變指標的變化規(guī)律 542021/2/6 行走阻力單指標試驗的極差分析法試驗分析隨各因素水平改變指標的變化規(guī)律隨各因素水平改變指標的變化規(guī)律 變化規(guī)律變化規(guī)律 指出了進一步試驗方向指出了進一步試驗方向 552021/2/6 五、極差分析法（二）多指標試驗的極差分析法試驗分析 通過性能試驗是三指標的試驗通過性能試驗是三指標的試驗:行走阻力、滑轉(zhuǎn)率、下行走阻力、滑轉(zhuǎn)率、下限深度。限深度。綜合加權(quán)評分法對多個指標綜合評分綜合加權(quán)評分法對多個指標綜合評分,將多指標綜合轉(zhuǎn)將多指標綜合轉(zhuǎn)化為單指標。化為單指標。562021/2/6多指標試驗的綜合加權(quán)評分

33、法試驗分析 綜合加權(quán)評分值綜合加權(quán)評分值Yi的計算公式的計算公式 Yi=bi1Yi1+bi2Yi2+bijYijbij-系數(shù)系數(shù)_Yij -試驗指標試驗指標 i -第第i號試驗號試驗 j -第第j號試驗指標號試驗指標572021/2/6 多指標試驗的綜合加權(quán)評分法582021/2/6綜合加權(quán)評分法-試驗數(shù)據(jù)計算試驗分析（1）確定系數(shù)）確定系數(shù)bij系數(shù)系數(shù)bij表示各項指標在綜合加權(quán)評分中應占的權(quán)重。表示各項指標在綜合加權(quán)評分中應占的權(quán)重。例如在推土機通過性能試驗中例如在推土機通過性能試驗中,行走阻力占行走阻力占50分分（50%）,滑轉(zhuǎn)率占滑轉(zhuǎn)率占30分（分（30%）,下陷深度下陷深度20分分

34、（20%）。）。計算各試驗指標的變化范圍計算各試驗指標的變化范圍K,即最大值和最小值之即最大值和最小值之差。差。計算系數(shù)計算系數(shù)bij: bij=分值分值/K如如: bi1=50/223=0.22, bi2=30/7.1=4.2, bi3=20/7.5=2.6592021/2/6綜合加權(quán)評分法試驗分析（2）對每號試驗計算綜合加權(quán)評分值）對每號試驗計算綜合加權(quán)評分值某項指標的各指標值都同乘或同除一數(shù)某項指標的各指標值都同乘或同除一數(shù),其趨勢規(guī)律不變。其趨勢規(guī)律不變。將行走阻力指標值都減去將行走阻力指標值都減去610,再計算綜合加權(quán)評分值。再計算綜合加權(quán)評分值。 Y1=0.2228+4.24.1+

35、2.68.0=44.2 Y2=0.2222+4.23.3+2.610.7=46.5 Y3=0.22206+4.29.1+2.610.6=111.1 : : Y9=0.2222+4.25.8+2.612.5=61.7602021/2/6綜合加權(quán)評分法試驗分析（3）計算因素各水平的綜合評分和）計算因素各水平的綜合評分和 I =44.2+65.5+40.9=150.6 II=46.5+129.9+50.2=226.6 III=111.1+99.9+61.7=272.3I、II、III為每水平三次綜合評分和的平均值為每水平三次綜合評分和的平均值,即即I=I/3612021/2/6綜合加權(quán)評分法試驗分析

36、（3）計算極差）計算極差R 由每列的由每列的I、II、III中最大值和最小值之差中最大值和最小值之差,計算極差。計算極差。（4）計算總和值）計算總和值 計算每列計算每列I、II、III的總和的總和,效驗各列計算中有無差錯。效驗各列計算中有無差錯。622021/2/6試驗分析（1）因次主次）因次主次 根據(jù)極差大小排出因素的主次順序。根據(jù)極差大小排出因素的主次順序。 B,A,C（2）每個因素的較優(yōu)水平）每個因素的較優(yōu)水平推土機通過性能試驗中推土機通過性能試驗中,要求綜合評分越小越好要求綜合評分越小越好,取每個取每個因素中最小指標的水平因素中最小指標的水平,即即 A1, B3,C1綜合加權(quán)評分法-試

37、驗結(jié)果分析632021/2/6試驗分析（3）較好的組合方案）較好的組合方案 各因素中較好水平的組合各因素中較好水平的組合 A1 B3C1（4）指標）指標-水平變化規(guī)律水平變化規(guī)律各因素各水平的綜合加權(quán)評分和各因素各水平的綜合加權(quán)評分和,隨各水平變化規(guī)律。隨各水平變化規(guī)律。綜合加權(quán)評分法-試驗結(jié)果分析（5）進一步試驗）進一步試驗642021/2/6 六、方差分析極差分析法的局限試驗分析 沒有把試驗過程中試驗條件改變所引起的數(shù)據(jù)波動沒有把試驗過程中試驗條件改變所引起的數(shù)據(jù)波動,與與由試驗誤差引起的數(shù)據(jù)波動區(qū)分開。由試驗誤差引起的數(shù)據(jù)波動區(qū)分開。沒有提供一個標準沒有提供一個標準,用來判斷所考察的因素

38、的作用是否用來判斷所考察的因素的作用是否顯著。顯著。652021/2/6數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型ijkiy式中:jkii試驗序號總均值第j列第k水平的效應試驗誤差試驗結(jié)果的方差分析試驗分析662021/2/6單因素試驗實例單因素試驗實例方差分析基本過程試驗分析21SSST672021/2/6（1）試驗誤差引起的數(shù)據(jù)波動）試驗誤差引起的數(shù)據(jù)波動方差分析基本過程試驗分析12iSSSS誤誤差變動誤差例如例如682021/2/6（2）因素水平變化引起的數(shù)據(jù)波動）因素水平變化引起的數(shù)據(jù)波動方差分析基本過程試驗分析m m為水平個數(shù)為水平個數(shù),k,k為水平重復試驗次數(shù)為水平重復試驗次數(shù)21()miiSkyy

39、因692021/2/6（3）數(shù)據(jù)總的波動）數(shù)據(jù)總的波動方差分析基本過程試驗分析實用公式實用公式S總總= S因因+ S誤誤211()mkijijSyy 總2211mkijijTSykm 總702021/2/6（4）平均變動平方和）平均變動平方和方差分析基本過程試驗分析自由度自由度（對平均值）獨立的數(shù)據(jù)個數(shù)（對平均值）獨立的數(shù)據(jù)個數(shù)因素的平均變動平方和因素的平均變動平方和S S因因/f/f因因誤差的平均變動平方和誤差的平均變動平方和S S誤誤/f/f誤誤目的目的:為了正確估計因素水平引起的數(shù)據(jù)波動呵誤差為了正確估計因素水平引起的數(shù)據(jù)波動呵誤差引起的波動引起的波動,必須消除數(shù)據(jù)個數(shù)的影響。必須消除數(shù)

40、據(jù)個數(shù)的影響。712021/2/6（5）因素顯著性檢驗）因素顯著性檢驗方差分析基本過程試驗分析F檢驗步驟檢驗步驟:/ASfFSfAA誤誤1）計算2）根據(jù)自由度fA、f誤以及選定的信度查F表,得到臨界值F(fA,f誤)。3）比較FA,F,作出顯著性判斷。722021/2/6正交試驗的方差分析正交試驗的方差分析分析步驟分析步驟 1）計算因素變動平方和S因 2）計算誤差變動平方和S誤 3）各因素顯著性檢驗4）選擇較優(yōu)組合方案5）對較優(yōu)組合方案條件下的指標值預估2021/2/673試驗技術(shù)基本理論 相似理論742021/2/6以數(shù)學分析為手段,建立方程,求解方程,獲得物理之間的關系?；跀?shù)值計算的虛擬

41、樣機試驗研究已被應用。研究量之間規(guī)律性的方法以實驗測試為手段,對被測對象直接進行實驗,獲得物理量之間的關系。受測試條件限制。數(shù)學方法直接實驗法模型實驗法以相似理論為根據(jù),通過模型實驗得到規(guī)律,再將規(guī)律推廣至實際對象。752021/2/6研究量之間規(guī)律性的方法數(shù)學方法直接實驗法模型實驗法762021/2/6相似理論相似理論相似理論-模型實驗法模型實驗法: 通過理論分析獲得相似準數(shù),整理成準數(shù)方程,通過模型實驗使準數(shù)方程具體化。 以相似理論為基礎的模型實驗法以相似理論為基礎的模型實驗法,已在固體力學、流體力已在固體力學、流體力學、熱學及電磁學等領域得到廣泛應用學、熱學及電磁學等領域得到廣泛應用,它

42、是探明大型復雜設它是探明大型復雜設備、復雜物理化學過程內(nèi)部規(guī)律的有力手段。掌握相似理論備、復雜物理化學過程內(nèi)部規(guī)律的有力手段。掌握相似理論知識已成為機械產(chǎn)品實驗研究能力的必要組成部分。知識已成為機械產(chǎn)品實驗研究能力的必要組成部分。772021/2/6l3l2l1hA1 A2l3l2l1hA1A2lC 332211llllll相似常數(shù)（相似倍數(shù)） 一、相似的概念一、相似的概念 幾何相似 （空間相似）三角形相似:兩三角形對應的變長互成比例,且比例相等。相似理論782021/2/62. 時間相似 在所研究問題過程中,各個時間間隔之比值或周期之比值均保持為一固定常數(shù)。tC2211相似理論792021/

43、2/63. 運動相似 兩個系統(tǒng)中對應點,在對應時刻,速度（加速度）互成一定的比例。C2211相似理論802021/2/64. 力相似 各對應點上的作用力的方向一致且大小的比值相等。相似理論812021/2/65.應力場相似 兩個系統(tǒng)中,在對應時刻,對應點上的對應方向一致,而大小互成一定的比例。C2211現(xiàn)象系統(tǒng)的相似此外,還有動力相似,溫度場相似,速度場相似,壓力場相似,電磁場相似都是場的幾何相似。對于包含許多物理量變化的現(xiàn)象,在對應瞬時,各對應點上表征該現(xiàn)象的所有參量有確定不變的比值（向量則其方向必須一致）。相似理論822021/2/6二、相似定理1相似第一定理相似第一定理2 相似第二定理相

44、似第二定理3相似第三定理相似第三定理相似現(xiàn)象的性質(zhì) 現(xiàn)象相似的條件實驗數(shù)據(jù)的處理 相似理論832021/2/6相似第一定理（相似正定理）相似第一定理（相似正定理）: 凡彼此相似的現(xiàn)象凡彼此相似的現(xiàn)象,必定具有數(shù)值相同的相似必定具有數(shù)值相同的相似準則。準則。l3l2l1hA1 A2l3l2l1hA1A2323121;llllll獨立的相似準則有兩個lCllllll332211相似三角形的相似三角形的相似準則相似準則:同一三角形的某兩邊長之比。同一三角形的某兩邊長之比。同一三角形之內(nèi)相似理論相似倍數(shù)相似倍數(shù)842021/2/6相似第一定理相似第一定理運動相似:dtdlw dtdlw wCwwtCt

45、tlClllwtltwltw此不變量稱為相似理論A A系統(tǒng)系統(tǒng)B B系統(tǒng)系統(tǒng)1ltwCCC相似倍數(shù)相似倍數(shù)相似指標相似指標相似準則相似準則852021/2/6動力相似FCFFmCmmwCwwtCtt相似倍數(shù)相似倍數(shù)NemwFtwmtFwmtF相似準則相似準則無量綱（零因次）,是相似準則的主要屬性。 相似第一定理相似第一定理相似理論1vmtFCCCC相似指標相似指標862021/2/6（相似逆定理）:凡具有同一特性的現(xiàn)象凡具有同一特性的現(xiàn)象,當單值條件彼此相當單值條件彼此相似似,且由單值條件的物理量所組成的相似準則在數(shù)值上相等且由單值條件的物理量所組成的相似準則在數(shù)值上相等,則則這些現(xiàn)象必定相似

46、這些現(xiàn)象必定相似。如幾何相似其相似準則:22112121lClCllllll33223232lClCllllll必321lllCCC當三角形相似準則數(shù)值相等,則兩三角形必定相似這是做模型實驗必須遵守的法則:模型法 相似第二定理相似第二定理872021/2/6 當一現(xiàn)象由當一現(xiàn)象由n n個物理量的函數(shù)關系來表示個物理量的函數(shù)關系來表示, ,且這些物理且這些物理量中含有量中含有m m種基本量綱時種基本量綱時, ,則能得（則能得（n-mn-m）個相似準則）個相似準則; ;描述描述這現(xiàn)象的函數(shù)關系式這現(xiàn)象的函數(shù)關系式, ,可表示成（可表示成（n-mn-m）個相似準則間的函）個相似準則間的函數(shù)關系式。數(shù)

47、關系式。 模型試驗結(jié)果必須整理成相似準則之間的關系式。模型試驗結(jié)果必須整理成相似準則之間的關系式。 相似第三定理相似第三定理882021/2/6n相似第一定理闡明了模型試驗時應測的量n相似第二定理闡明了模型試驗應遵守的條件n相似第三定理闡明了試驗結(jié)果的整理方法892021/2/6相似準則的導出相似準則的導出相相似似準準則則的的導導出出方程分析法量綱（因次）分析法902021/2/6一、方程分析法一、方程分析法（1）相似轉(zhuǎn)換法步驟1:寫出運動的基本微分方程組和全部單值條件,如:dtdlw dtdlw 運動的瞬時速度由微分方程描述運動的瞬時速度由微分方程描述:dtdlw在原型中方程為在原型中方程為

48、:在模型中方程為在模型中方程為:單值條件為初始速度和幾何條件。單值條件為初始速度和幾何條件。912021/2/6方程分析法步驟2:寫出相似倍數(shù)的表達式,如:wCwwtCttlCll步驟3,將相似倍數(shù)表示式代入方程組進行相似轉(zhuǎn)換, 得出相似指標:dtCdlCwCtlwdtdlwCCCltw所以,1ltwCCC（1）相似轉(zhuǎn)換法922021/2/6步驟4:把相似倍數(shù)表示式代入相似指標中,從而獲得相似準則,1llttww整理后得相似準則lwtltwltw步驟5:用同樣的方法,從單值條件方程中獲得相似準則。方程分析法（1）相似轉(zhuǎn)換法932021/2/6一、方程分析法一、方程分析法（2）積分類比法步驟1:

49、寫出現(xiàn)象的基本微分方程組和全部單值條件,如:dtdlw dtdlw 步驟2:用方程式中的任意一項除以其他各項,再聯(lián)合對比dtdlwdtdlw942021/2/6步驟3 :所有的導數(shù)用相應量的比值代替,即去掉所有的微分符號,如:常數(shù)lCllll2211則有由相似倍數(shù)llCdldlllClllim）（即:;tltldtdldtdlttdtdtlldldl方程分析法（2）積分類比法952021/2/6不變量twltwltw回帶入第一個公式,即可得到相似準則:方程分析法（2）積分類比法962021/2/6二、量綱分析法量綱分析法又稱因次分析法。量綱（或因次）概念:物理量（測量）單位的種類稱“量綱”（或“因次”）,如米、厘米、毫米等測量單位屬同一種類,長度類單位,統(tǒng)一用符號 L 表示,則稱 L 是長度類各單位的量綱。國際單位制( SI )中,研究力學和機械運動現(xiàn)象時,取長度、質(zhì)量和時間作為基本量,它們的量綱用符號 L 、 M 、 T 表示,稱為基本量綱。由基本量根據(jù)物理量的定義或物理定律導出的其他物理量為導出量。相似準則是無因次量,這是應用因次分析法求相似準則