利用中心复合响应曲面优化Fenton深度处理制浆中段废水

利用中心复合响应曲面分析对Fenton技术深度处理制浆中段废水进行了优化,该方法利用建模的方式打破了实验参数的设置范围,相较于传统的单因素和正交分析方法得到了更加符合实际的最优工艺参数,亚铁和过氧化氢与废水COD的质量比以及最佳p H分别为1∶0.6、1∶0.6和1∶4。在所确定的最佳条件下,CODCr去除率达到86%以上。本研究结论为Fenton氧化处理废水最佳条件的确定提供了一种更为准确的方法。

基于实验设计法的汽车大型面板件注塑成型翘曲预测

注塑成型过程中,在分析翘曲变形理论的基础上,通过部分因子实验设计(FFD)初步筛选出对汽车大型面板件翘曲变形影响最为显著的五个工艺参数:熔体温度、冷却液温度、注射时间、V/P转换和模具温度;运用中心复合设计(CCD)实验和建立有限元模型,采用响应曲面方法进行实验设计,得出了最优工艺参数,通过CAE分析和模拟验证,研究表明,所选择的工艺参数对塑件不同方向上的翘曲变形有着不同程度的影响,优化的工艺参数可以有效降低翘曲变形,从而提高塑件质量。

基于响应曲面法的油气润滑特性实验优化

在油气润滑系统特性的优化实验中,供气压力与供油量是影响轴瓦润滑性能的主要因素,轴瓦的温度变化值、腔体温度变化值和摩擦因数是评价轴瓦润滑效果的常用指标。采用中心复合设计方法,建立可以预测轴瓦润滑效果的多元回归模型,并验证该预测模型的有效性。利用响应曲面法分别建立供气压力和供油量与轴瓦体温升、轴瓦腔体温升以及摩擦因数之间关系的响应曲面与等高线图,得到供气压力和供油量之间的交互作用对轴瓦润滑效果影响显著的结论。利用数值分析软件Design-Expert对预测模型求解极值,得出最优润滑系统参数。

改进的双响应曲面法在稳健设计中的应用研究

稳健设计是一个寻找可控因素最佳水平组合,使产品或系统对噪声因素不敏感的方法,是低成本高效益的质量工程方法.稳健设计的方法中,双响应曲面法有很好的应用前景.该法在数学上设计严谨,可靠性较高,分析全面,交互作用考虑明确,但该方法仍有一些不足的地方,例如当建立响应模型时,有部分关键参数需靠经验得出,试验和计算都需反复进行;若遇到干扰变量相关或变量的维数较高时,将会使模型的拟和变得非常复杂和困难.基于此,本文提出了改进的双响应曲面法,并通过数值算例证明了该方法的有效性.

采用响应曲面方法优化实验教学测量系统的性能

为了持续提高实验教学的质量,优化测量系统的性能,从质量管理的角度出发,提出了把实验设备纳入测量系统的范畴,探索最优工作点的方法。根据响应曲面方法的原理,分析实验教学测量系统的影响因素,建立测量模型,搜集样本和采集测量数据,分析测量数据的统计特性,从曲面空间中寻找最优工作点,在实际测量中检验最优工作参数,从而获得优化测量系统性能的方案;在模拟信号系统的噪声实验教学测量系统性能的优化中,应用响应曲面法使实验室测量的通过率提高10%。这表明,响应曲面方法在高校实验教学设备的性能优化中是一种有实用价值的方法。

DOE全因子实验设计在仙草方提取液喷雾干燥的应用

目的:优选仙草方提取液最佳喷雾干燥工艺。方法:采用全因子实验设计,并结合中心复合-响应面法,以进风温度、进料速度、压缩空气为自变量,喷雾干燥得粉率和水分含量为因变量进行模型拟合,应用Minitab 17软件对工艺参数模型进行预测,并对最佳工艺参数进行验证。结果:最佳工艺参数为:进风温度为170℃、压缩空气比为84%、进料速度为17%时,喷雾干燥得粉率和水分含量预测值与真实值的偏差小于3%。结论:优化的仙草片提取液喷雾干燥工艺条件切实可行,为工艺化生产提供依据。

基于响应曲面法的齿轮轴高精磨削加工参数优化研究

针对某变速器发生异响展开研究,锁定问题发生的根本原因是圆度不合格,进而将故障发生时间锁定在齿轮轴的外圆高精磨削加工过程中。识别出5个对圆度影响显著的因子。通过中心复合响应曲面方法设计出因子及因子的水平,利用Minitab软件,生成108次随机试验矩阵。对108次试验结果进行分析发现,模型一阶项、二阶平方项对异响的影响显著,二阶交互的作用不显著。通过残差分析验证了模型符合假设,进而得到模型回归方程的最优解。同时,基于模型,调整了因子参数,缩短了加工时间,提升了生产效率,解决了高精磨削加工过程中的圆度不合格问题。研究表明,该方法可以识别出模型中弯曲、非线性关系,进而得到全局最优。同时,所建立的模型为零件加工过程参数调整提供了依据。

响应曲面法优化电解锰阳极渣还原浸出工艺

对国内某电解锰厂含铅量高的阳极渣进行了回收锰的实验研究。实验采用葡萄糖作还原剂在硫酸体系中还原浸出电解锰阳极渣。通过基于中心复合设计的响应曲面法对浸出温度、硫酸用量和葡萄糖用量的工艺参数进行研究并优化。研究表明:温度对锰浸出率的影响最显著,葡萄糖的次之,硫酸的最小;硫酸对铅浸出率影响最显著,温度的次之,而葡萄糖则几乎没有影响。在浸出温度80℃,葡萄糖与锰阳极渣质量比为0.175:1、酸渣质量比为0.8:1的条件下,锰的浸出率可达93.22%,铅的浸出率仅为0.39%,锰、铅分离效果明显,锰阳极渣浸出前后的物相通过X射线衍射仪进行表征。实验证明:在硫酸体系中利用葡萄糖还原浸出电解锰阳极渣的方法是可行的。

响应曲面法预测铣削力模型及影响因素的分析

通过统计学中的响应曲面法建立了螺旋铣削过程中切削力的二阶模型 ,并分析了主轴转速、每齿进给量、轴向和径向切削深度等因素对切削力的影响 .将主轴回转一个周期时的切削力波形分成几个区间 ,建立不同切削条件下切削力区间端点的切削力模型 ,预测一定切削参数范围内任意切削条件下的切削力区间端点值 ,将各端点的连线用傅里叶级数表示 ,可得到周期性的切削力波形 .该模型的置信度为 95% ,预测结果和实验测得的数据十分吻合 。

响应曲面建模的稳健M-回归方法

响应曲面方法是生产过程改进和优化的一种非常有效的方法。在传统的响应曲面模型的建立过程中,通常假定随机误差服从正态分布且相互独立具有相同的方差。但是实际生产中随机误差的方差并不是完全相同,观测值中会存在异常点,这就需要稳健的估计方法来抑制异常点对模型估计的影响。为了降低异常点对响应曲面模型最优值的影响,针对响应曲面方法中的中心复合设计,充分考虑到不同实验设计位置上可能出现异常点的情况,对稳健M-回归方法:Huber-估计、Tukey-估计和Welsch-估计进行了理论比较研究。研究结果表明Welsch和Tukey-估计能有效改善异常点对响应曲面模型最优值的影响,消弱异常点对中心复合设计的干扰。通过一个来自化工方面的案例,计算了中心复合设计不同位置存在异常点与不存在异常点时,响应曲面模型的最优值,对比分析得出当异常点与响应均值的偏离程度较大时(10倍标准差),稳健M-估计尤其是Welsch和Tukey-估计显著提高响应曲面建模的稳健性。

基于响应曲面和遗传算法的工艺参数优化

注塑工艺参数严重影响薄壳类塑件的翘曲变形。文中以汽车遮阳板为例,运用中心复合设计(CCD)和Moldflow分析获得大量的实验数据,然后利用响应曲面法建立工艺参数和优化目标之间的多元回归模型,通过方差分析表明预测模型的有效性,最后结合遗传算法对含有惩罚项的数学模型进行寻优,实现工艺参数的优化,从而降低塑件的翘曲变形。

响应曲面法优化紧固件扭矩系数试验研究

在单因子试验的基础上,采用响应曲面法(RSM)对紧固件扭矩系数测试条件进行优化,以扭矩系数为响应值,选取对扭矩系数测试过程有显著影响的变量(试验温度、拧紧速率、防滑垫圈摩擦因数)作为考察因素,采用central composite design(CCD)中心设计方案以3因素3水平设计试验,得到最优的扭矩系数测试条件,并获得拟合度高的二阶多项式模型。结果表明:扭矩系数的最佳测试条件是试验温度为24℃、拧紧速率为1 r/min、防滑垫圈摩擦因数为0.1;在最佳检测条件下,紧固件扭矩系数的实测值为0.109,紧固件扭矩系数参考值为0.109。使用该模型进行测试条件优化效果较好。

测定大鼠尿液中白藜芦醇含量时响应曲面法在样本固相萃取条件优化中的应用

目的建立大鼠尿液中白藜芦醇的含量测定方法。方法实验以聚酰胺固相萃取小柱对大鼠尿液进行净化处理,采用中心复合设计-响应曲面法对聚酰胺固相萃取条件进行优化,并将优化的实验条件应用于尿液中白藜芦醇的含量测定。结果10%,30%,100%甲醇洗脱液体积的优选值分别为10,5,4 mL。尿样中白藜芦醇在0.043-8.600 mg·L-1内关系良好(r= 0.999 8),最低定量限为0.043 mg·L-1;低、中、高3种浓度下的回收率、日内及日间精密度均符合方法学要求结论该法简便、专属性高,能很好地去除内源性物质的干扰,可用于尿液中白藜芦醇浓度测定。

响应曲面法优化土壤中PAHs的快速萃取条件

采用中心复合设计对土壤中多环芳烃(PAHs)的超声辅助-分散液液微萃取-上浮溶剂固化前处理(UAE/DLLME/SFO)条件进行设计,通过响应曲面法对处理条件进行优化,确定最优条件为萃取剂十二醇体积52.4μL、分散剂甲醇体积1.08mL、土壤质量0.54 g、盐效应NaCl含量3.1%、超声时间3.1 min、超声功率59 kW;除屈(CHR)外,PAHs的萃取回收率范围在40.91%～94.91%,相对偏差范围1.07%～7.87%。

基于响应面法的交叉簧片铰链微位移机构优化设计

为提升一种新型交叉簧片柔性微位移机构的动力学性能,采用响应曲面优化分析对微位移结构参数进行多目标优化设计。首先建立机构的FEA参数化模型,分析机构的工作原理,利用ANSYS对微位移机构进行动力学分析;确定微位移机构的性能指标参数;采用内切中心复合设计法建立响应曲面模型,确定优化设计参数;以交叉铰链簧片厚度作为优化设计变量,前三阶频率作为目标函数,微位移刚度作为约束函数,采用非线性二次规划算法建立多目标参数优化模型,在优化推荐的三个最优解中进行修正,得到最终的设计方案。比较优化前后微位移机构的性能指标,在机构刚度不变的情况下,一阶频率提升80%,二、三阶频率提升4%。研究得出以下结论,簧片厚度对微位移机构动力学性能影响呈正相关,且不同节点处簧片厚度影响不同,采用该优化设计方案有效提升了机构的动力学性能。

基于响应曲面法的纳米颗粒增强水泥浆体制备研究

基于响应曲面法,考虑纳米颗粒掺量、减水剂掺量、水胶比三个关键影响因素,以水泥硬化浆体抗压强度为响应,利用中心复合设计法设计试验,建立纳米SiO_(2)、纳米CaCO_(3)、纳米Al_(2)O_(3)增强水泥浆体的强度模型,并以纳米CaCO_(3)增强水泥浆体强度模型为例,分析各因素对强度的影响规律,对强度模型进行验证。结果表明,当纳米颗粒与水泥质量比为0.0270、减水剂与水泥质量比为0.0175、水胶比为0.25时,三种纳米颗粒增强水泥浆体具有较高强度。纳米SiO_(2)、CaCO_(3)、Al_(2)O_(3)增强水泥浆体的强度模型具有较高的精度和可靠性。纳米CaCO_(3)增强水泥浆体的抗压强度响应值随着纳米颗粒掺量、减水剂掺量的增大先增大后减小,随着水胶比的增大逐渐减小。

响应曲面法优化电催化降解染料废水工艺的研究

采用中心复合设计的响应曲面法预测电催化降解染料废水的最优条件。具体以Ti/SnO2-Sb电极作为阳极,应用响应曲面法研究了pH、施加电压值、电极间距对亚甲基蓝溶液脱色效率的影响。研究结果表明模型拟合精度R2=0.9942,初始pH、施加电压值、电极间距及交互作用对脱色率响应值影响大。模型预测最佳反应条件pH为6.98,施加电压6.0 V,电极间距为1.01 cm时,脱色效率预测值达到98.68%。采用实验进一步验证该模型,预测最佳条件下三次实验脱色率平均值98.47%。该方法可用于优化电催化降解染料废水的工艺参数,为实际废水处理提供优化方案。

餐厨垃圾性质自调节提高厌氧发酵产甲烷研究

通过配伍不同来源垃圾调节餐厨垃圾性质(自调节)优化厌氧发酵,可突破传统的外源物质调节餐厨垃圾性质的局限性。采用响应曲面法通过3因素3水平的中心复合设计进行批式厌氧消化,研究餐厨垃圾性质优化以获得最佳产甲烷效能,其中以甲烷产量作为响应因子,并分别选取果蔬类占比(干重质量分数)、含水率和碳氮质量比(C/N)作为餐厨垃圾影响因素(其取值以福州市餐厨垃圾变化范围为基准)。结果表明,当餐厨垃圾C/N为14.92、含水率为92.0%时,果蔬类占比为49.0%,以挥发性固体(VS)计甲烷产量最高,为431.74 mL/g;果蔬类占比为70.0%,以干重计甲烷产量最高,为311.51 mL/g。方差分析证明,含水率和果蔬类占比对甲烷产量和有机物降解量具有显著影响,而C/N及两两因素交互作用均不显著。相关性分析表明初始VS浓度、VS降解量与甲烷产量均呈显著正相关,而VS降解率与甲烷产量相关性不大。有机质降解量较高的体系,甲烷产量较高,与产甲烷规律相符。

基于DOE的电子鼻实验优化方法

传统的电子鼻实验方法仅凭经验设定操作参数,难以保证实验的可重复性和最大有效性。将实验设计(DOE)方法引入电子鼻的实验研究中,利用中心复合设计快速确定实验点,以模糊修正综合响应最大为目标,对预富集—电子鼻系统的关键参数进行优化。理论分析与实验结果表明:该优化方法有利于电子鼻实验的可重复性开展,并能以最小的实验代价获取最大的实验信息。

RSM优化焚烧底灰胶凝材料及安全性评价

为了将生活垃圾焚烧底灰(MSWI-BA)进行资源化利用,基于响应面中心复合试验法(RSM-CCD)研究了不同活性激发方式对经过预处理的MSWI-BA水泥胶砂试块28 d抗压强度的影响.结果表明:活性激发MSWI-BA胶凝材料具有较好的胶凝活性;采用RSM-CCD得到,掺10%MSWI-BA水泥胶砂试块在最佳试验条件下的28 d抗压强度计算值为46.04 MPa,实测值为46.15 MPa,二者符合较好,为MSWI-BA的资源化利用提供了一种解决方法;MSWI-BA胶凝材料的安全性较好,重金属浸出性能满足GB 30760—2014《水泥窑协同处置固体废物技术规范》的要求.