正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上學(xué)生學(xué)號(hào)11實(shí)驗(yàn)課成績(jī)學(xué) 生 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告 書實(shí)驗(yàn)課程名稱計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用開 課 學(xué) 院材料學(xué)院指導(dǎo)教師姓名黃 赟學(xué) 生 姓 名學(xué)生專業(yè)班級(jí)材科09072011 2012 學(xué)年 第 2 學(xué)期 實(shí)驗(yàn)報(bào)告填寫規(guī)范 1、 實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、分析解決問題能力的重要環(huán)節(jié)；實(shí)驗(yàn)報(bào)告是反映實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平與質(zhì)量的重要依據(jù)。為加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過程管理，改革實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核方法，改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，提高學(xué)生質(zhì)量，特制定本實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫規(guī)范。2、 本規(guī)范適用于管理學(xué)院實(shí)驗(yàn)課程。3、 每門實(shí)驗(yàn)課程一般會(huì)包括許多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，除非常簡(jiǎn)單的驗(yàn)證演示性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以不寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告外，其他實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均應(yīng)按

2、本格式完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在課程全部實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目完成后，應(yīng)按學(xué)生姓名將各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)報(bào)告裝訂成冊(cè)，構(gòu)成該實(shí)驗(yàn)課程總報(bào)告，并給出實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)。4、 學(xué)生必須依據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書或老師的指導(dǎo)，提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)基本原理及方法，了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法，在完成以上實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的前提下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。教師將在實(shí)驗(yàn)過程中抽查學(xué)生預(yù)習(xí)情況。5、 學(xué)生應(yīng)在做完實(shí)驗(yàn)后三天內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，交指導(dǎo)教師評(píng)閱。6、 教師應(yīng)及時(shí)評(píng)閱學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告并給出各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目成績(jī)，同時(shí)要認(rèn)真完整保存實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在完成所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后，教師應(yīng)將批改好的各項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)報(bào)告匯總、裝訂，交課程承擔(dān)單位（實(shí)驗(yàn)中心或?qū)嶒?yàn)室）保管存檔。附表：實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核建議觀測(cè)點(diǎn)考核目標(biāo)成績(jī)組成實(shí)

3、驗(yàn)預(yù)習(xí)1 對(duì)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，考察對(duì)實(shí)驗(yàn)原理與方法的預(yù)習(xí)情況2 對(duì)于綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，著重考查設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性、可行性和創(chuàng)新性對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮突驹淼恼J(rèn)識(shí)程度，對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)能力20%實(shí)驗(yàn)過程1 是否按時(shí)參加實(shí)驗(yàn)2 對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的熟悉程度3 對(duì)基本操作的規(guī)范程度4 對(duì)突發(fā)事件的應(yīng)急處理能力5 實(shí)驗(yàn)原始記錄的完整程度6 同學(xué)之間的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神著重考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)態(tài)度、基本操作技能；嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、團(tuán)結(jié)協(xié)作精神30%結(jié)果分析1 所分析結(jié)果是否用原始記錄數(shù)據(jù)2 計(jì)算結(jié)果是否正確3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析是否合理4 對(duì)于綜合實(shí)驗(yàn)，各項(xiàng)內(nèi)容之間是否有分析、比較與判斷等考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和現(xiàn)象分析的能力；對(duì)專業(yè)知識(shí)的綜

4、合應(yīng)用能力；事實(shí)求實(shí)的精神50%實(shí)驗(yàn)課程名稱： 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)成績(jī)實(shí) 驗(yàn) 者專業(yè)班級(jí)材科0907組 別同 組 者實(shí)驗(yàn)日期2012年3月22日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、意義1、理解正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的原理和方法；2、學(xué)會(huì)使用正交設(shè)計(jì)軟件；3、學(xué)會(huì)利用正交設(shè)計(jì)方法來減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)，更有效地得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果；4、樹立正確的整體分析思想，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力；5、了解正交設(shè)計(jì)方法在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)基本原理與方法1、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)(Orthogonal experimental design)是利用規(guī)格化的正交表，恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)出試驗(yàn)方案和有效地分析試驗(yàn)結(jié)果，提出

5、最有配方和工藝條件，并進(jìn)而設(shè)計(jì)出更優(yōu)秀的試驗(yàn)方案的一種科學(xué)方法。是一種高效率、快速、經(jīng)濟(jì)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。2、正交表是利用“均衡搭配”與“整齊可比”這兩條基本原理，從大量的全面實(shí)驗(yàn)方案（點(diǎn)）中，為挑選出少量具有代表性的試驗(yàn)點(diǎn)，所制成的排列整齊的規(guī)格化表格。正交表用 L為正交表的代號(hào)，n為試驗(yàn)的次數(shù)，t為水平數(shù)，c為列數(shù)，也就是可能安排最多的因素個(gè)數(shù)。例如：L9(3)，它表示需作9次實(shí)驗(yàn)，最多可觀察4個(gè)因素，每個(gè)因素均為3水平。一個(gè)正交表中也可以各列的水平數(shù)不相等，我們稱它為混合型正交表，如L8(4×2)，此表的5列中，有1列為4水平，4列為2水平。3、正交性原理是設(shè)計(jì)正交表的科學(xué)依據(jù)，

6、它主要表現(xiàn)在“均衡搭配”和“整齊可比”兩個(gè)方面。 均衡搭配是指用正交表所安排的試驗(yàn)方案，能均衡地分散在水平搭配的各種組合方案之中，因而其試驗(yàn)組合條件具有代表性，容易選出最優(yōu)方案。整齊可比是指為了對(duì)某一因素比較其各水平的作用，從中選出優(yōu)秀水平時(shí)，其余相應(yīng)的水平出現(xiàn)的次數(shù)應(yīng)該相同，以便最大限度地排除其他因素的干擾，使這一因素的幾個(gè)水平之間具有可比性。4、正交試驗(yàn)分析方法 直接對(duì)比法就是對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行簡(jiǎn)單的直接對(duì)比。直接對(duì)比法雖然對(duì)試驗(yàn)結(jié)果給出了一定的說明，但是這個(gè)說明是定性的，而且不能肯定地告訴我們最佳的成分組合。顯然這種分析方法雖然簡(jiǎn)單，但是不能令人滿意。 直觀分析法極差分析直觀分析法是通過對(duì)每

7、一因素的平均極差來分析問題。所謂極差就是平均效果中最大值和最小值的差，用S表示。有了，就可以找到影響指標(biāo)的主要因素，并可以幫助我們找到最佳因素水平組合。圖形分析法以因素的水平值為橫坐標(biāo)，以相應(yīng)因素的同水平所導(dǎo)致的結(jié)果之和為縱坐標(biāo)，畫出每一因素個(gè)水平對(duì)結(jié)果影響的趨勢(shì)圖。利用趨勢(shì)圖來分析各因素的水平。 方差分析法 方差分析法是將總的離差平方和分解成各因素及各交互作用的離差平方和，構(gòu)造F統(tǒng)計(jì)量，對(duì)各因素是否對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)具有顯著影響，作F檢驗(yàn)。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求學(xué)會(huì)利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)解決實(shí)際問題，本實(shí)驗(yàn)中安排了3個(gè)具體問題，分別如下：1、為了提高某種產(chǎn)品的質(zhì)量，研究A（溫度，）、B（壓力，kg）、C（配比

8、，%）、D（時(shí)間，h）四個(gè)因子對(duì)質(zhì)量指標(biāo)的影響，每個(gè)因子取三個(gè)水平，見表1。選擇合適的正交表安排試驗(yàn)，用直觀分析法尋找最優(yōu)試驗(yàn)方案。 2、為了提高鑄件的精鑄性能指標(biāo)，確定最優(yōu)工藝條件，研究五個(gè)具有2水平的因子，見表3，且A與B、B與C之間存在交互作用，見表4。 3、使用正交表方差分析方法，確定T8鋼的最優(yōu)熱處理工藝條件，因子及水平見表7。四、實(shí)驗(yàn)過程記錄正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程：1、明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，確定考核指標(biāo)；2、挑因素，選水平；3、選用合適的正交表；4、用正交表安排實(shí)驗(yàn)；5、對(duì)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析，包括極差分析和；6、確定最優(yōu)或較優(yōu)因素水平組合。五、實(shí)驗(yàn)原始記錄（程序設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)：包括原程序、輸

9、入數(shù)據(jù)、運(yùn)行結(jié)果、實(shí)驗(yàn)過程發(fā)現(xiàn)的問題及解決方法等；分析與設(shè)計(jì)、軟件工程類實(shí)驗(yàn)：編制分析與設(shè)計(jì)報(bào)告，要求用標(biāo)準(zhǔn)的繪圖工具繪制文檔中的圖表。系統(tǒng)實(shí)施部分要求記錄核心處理的方法、技巧或程序段；其它實(shí)驗(yàn)：記錄實(shí)驗(yàn)輸入數(shù)據(jù)、處理模型、輸出數(shù)據(jù)及結(jié)果分析）1、研究某產(chǎn)品A（溫度，）、B（壓力，kg）、C（配比，%）、D（時(shí)間，h）四個(gè)因子對(duì)質(zhì)量指標(biāo)的影響表1 各因子的水平 因子水平A（溫度，）B（壓力，kg）C（配比，%）D（時(shí)間，h）123430450470102030357123根據(jù)因素個(gè)數(shù)和因子水平，選擇L9（34）正交表L9（34）試驗(yàn)計(jì)劃及結(jié)果分析表如下：表2 L9（34）試驗(yàn)計(jì)劃及結(jié)果分析表

10、因素試驗(yàn)號(hào)A（溫度，）1B（壓力，kg）2C（配比，%）3D（時(shí)間，h）4質(zhì)量指標(biāo)111112221222523133343421235852231616231261731325583213709332164k139.00045.00051.00049.000k260.00061.00058.00056.000k363.00056.00053.00057.000R24.00016.0007.0008.000試驗(yàn)結(jié)果分析： （1）繪制因子和水平與產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)關(guān)系圖，如下：圖1 因子和水平與質(zhì)量指標(biāo)的關(guān)系圖 （2）質(zhì)量指標(biāo)越高，質(zhì)量越好。因子影響指標(biāo)的主次順序從R值看出：（主）ABDC（次）（3）

11、方案選擇：從表2得到最優(yōu)方案A3B2C1D3（質(zhì)量指標(biāo)是9次試驗(yàn)中最高的），但從圖1中得到最優(yōu)方案A3B2C2D3。通過試驗(yàn)再比較這兩個(gè)方案，從而選定最后試驗(yàn)方案。2、提高鑄件的精鑄性能指標(biāo)表3 各因子水平 因子水平A硬化劑相對(duì)密度B硬化時(shí)間（min）C硬化劑溫度（）D晾干時(shí)間（min）E脫蠟條件121.481.222413251540NH4ClHCl根據(jù)因素個(gè)數(shù)和因子水平，選擇L8（27）正交表L8（27）試驗(yàn)計(jì)劃及結(jié)果分析表如下：表4 A與B、B與C之間交互作用和性能指標(biāo)（L8(27)） 因素試驗(yàn)號(hào)A1B2A×B3C4D5B×C6E7性能指標(biāo)11111111821112

12、22210312211226412222110521212120621221210722112210822121124k16.0004.5005.5003.5004.5003.0002.000k21.0002.5001.5003.5002.5004.0005.000R5.0002.0004.0000.0002.0001.0003.000試驗(yàn)結(jié)果分析：（1）繪制因子和水平與性能指標(biāo)的關(guān)系圖，如下：圖2 因子和水平與性能指標(biāo)的關(guān)系圖（2）性能指標(biāo)越高，精鑄性能越好。因子對(duì)指標(biāo)的影響主次順序是：（主）AA×BEB=DB×CC（次）（3）繪制A與B、B與C的交互作用表，如下：表5

13、A與B交互作用表 表6 B與C交互作用表 AB1.481.22 BC241212219.0000.0001314.0003.000423.0002.0002525.0002.000（4）方案選擇：A因子中以A1較好，A×B因子中也是1水平好。對(duì)應(yīng)A×B的1水平，A，B的搭配為A1B1或A2B2，既然A選了A1，B就選B1，這與直接從B出選B1是一致的。由于A×B比B的影響大，所以優(yōu)選考慮A×B因子。從B×C因子看以2水平好。對(duì)應(yīng)B×C的2水平，C選擇C2。對(duì)D、E兩因子從表4中可看出D選擇D1，E選擇E2。上訴分析最優(yōu)方案應(yīng)是A1B1

14、C2D1E2。通過試驗(yàn)再比較這個(gè)方案和表4中的第2號(hào)方案A1B1C2D2E2（性能指標(biāo)是8次試驗(yàn)中最高的），從而選定最后試驗(yàn)方案。3、確定T8鋼的最優(yōu)熱處理工藝條件表7 各因子的水平 因子水平A（溫度，）B時(shí)間（min）C冷卻液D操作方法128008201511油水D1D2根據(jù)因素個(gè)數(shù)和因子水平，選擇L8（27）正交表L8（27）試驗(yàn)計(jì)劃及結(jié)果分析表如下：表8 L8（27）試驗(yàn)計(jì)劃及結(jié)果分析 列號(hào)試驗(yàn)號(hào)A（）1B（min）2A×B3C4e（誤差）5E（誤差）6D7硬度11111111-52111222243122112214122221135212121206212212137221

15、1221-882212112-3k10.7500.500-3.000-3.000-1.000-1.250-1.750k2-2.000-1.7501.7501.750-0.2500.0000.500R2.7502.2504.7504.7500.7501.2502.250試驗(yàn)結(jié)果的方差分析表如下：表9 試驗(yàn)結(jié)果的方差分析表因素方差S自由度fF比F臨界值顯著性A（溫度）15.12517.11818.500B（時(shí)間）10.12514.76518.500A×B（交互作用）45.125121.23518.500*C（冷卻液）45.125121.23518.500*e（誤差）1.12510.529

16、18.500E（誤差）3.12511.47118.500D（操作方式）10.12514.76518.500SE（誤差）4.252試驗(yàn)結(jié)果分析：（1）從因素C及A×B來看，F(xiàn)值21.235均大于18.500，既有95%的可信度，說明C和A×B是顯著的，故表上“*”號(hào)。（2）因素A、B、D的F值均大于2.570，因而有75%的可信度，說明他們顯著，但是比起C和A×B來就不顯著了。（3）用F檢驗(yàn)判定因素的主次：（主）C=A×BAB=D（次）（4）方案選擇：因C是顯著因素，由于k2>k1，故選C2方案。A×B也是顯著因素，由于k2>k1，選2水平，則為A1B2或A2B1，因A比B重要，故先確定A，取A1，故選定為A1B2。D不顯著，選D2。則最優(yōu)方案是A1B2C2D2，即溫度800，時(shí)間11min，冷卻液用水，D2操作方法。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論1、從實(shí)驗(yàn)1中可得：從表2得到最優(yōu)方案A3B2C1D3（質(zhì)量指標(biāo)是9是試驗(yàn)中最高的），但從圖1中得到最優(yōu)