第十二讲 均匀设计实验方案选择的几点考虑

2010级研究生许肖丽在《无卤环保磷腈类阻燃剂的合成及其复配阻燃EVA研究》的工作中,在导师吴向阳教授级高工、郝冬梅博士及导师助理陈涛的支持下,就有关实验方法和我进行过多次讨论。2013年郝博士赴美,委托我帮助带教,我和许肖丽硕士对研究项目有了更深入的交流。此外,她给我送阅了《塑料工业》等她们专业组同仁发表的科技论文。

基于均匀设计实验的框架结构损伤识别应用研究

为对不规则框架结构的柱进行损伤识别,由位移指标对损伤初步定位后,利用均匀设计思想构造分步识别方案,通过BP神经网络利用频率和位移指标对损伤构件进行具体定位。通过6层框架数值模拟结果表明此方法克服了大型均匀设计表偏差过大,以及单一参数进行损伤识别的缺陷,能够较好地对框架结构损伤位置进行精确判定。

基于果蝇算法的约束区域均匀实验设计方法

针对已有的基于差分演化算法的两阶段均匀实验设计方法仍存在种群在约束区域分布多样性不佳和局部搜索能力不强的问题,提出了一种基于果蝇算法的两阶段均匀实验设计方法(two phase fruit fly optimization algorithm, ToPFOA)。ToPFOA第1阶段运用融合差分算子的果蝇搜索策略、基于K-means聚类及外部文档更新类中心等方法,以动态改进种群在约束区域分布的多样性;在此基础上,第2阶段进一步使用自定义果蝇算子提高约束区域内局部搜索能力。实验结果表明ToPFOA在解质量和稳定性上均优于ToPDE和ToPDEEDA。

微波修复原油污染土壤的均匀设计实验

采用均匀设计实验方法,研究了微波修复原油污染土壤时原油去除率与微波能耗、含水率和含炭率等因素的关系,并应用MATLAB编程拟合出经验公式。结果分析表明:微波能耗在0～288 kJ范围内,污染土壤的原油去除率随微波能耗线性增加;在含水率为6%、含炭率为4%、微波能耗从0增加到288 kJ时,原油去除率从0%增加至92.3%;含炭率在0%～4%范围内原油去除率与含炭率成线性关系,在微波能耗为288 kJ、含水率为6%、含炭率从0%增加到4%时,原油去除率从12.3%增加至92.3%;原油去除率与含水率成二次曲线关系且开口向下,微波修复原油污染土壤的最佳含水率为6.6%。研究结果对微波修复原油污染土壤技术的优化提供了有价值的参考。

一种在生物医学工程科研中有实用价值的实验设计方法——均匀设计与正交实验设计联用的实验设计方法

提出了一种在生物医学工程研究领域中有实用价值的优化实验设计方法。通过比较均匀设计与正交实验设计各自的特点,提出了将两种实验设计方法联合使用的一种新的实验设计方法,对其理论基础和使用方法及特点进行了阐述,并通过实验证明该方法的有效性。该方法具有均匀设计适用于多因素多水平和实验次数少的特点,回避了均匀设计只能用计算机分析软件才能对数据进行分析的不足,同时保留了正交实验设计应用面广,可以对实验结果进行简单直观地分析的特点,适合于生物医学工程学的科学研究。

用均匀实验设计法优化磺化聚醚砜超滤膜制膜工艺

采用磺化聚醚砜为膜材料,用L-S相转化法制备磺化聚醚砜超滤膜,并通过均匀试验设计,系统研究各因素对膜性能的影响,优化制膜工艺,找出回归方程和最佳工艺条件.结果表明:根据最优配方所制备的磺化聚醚砜膜的水通量为90.1 L/(m2.h),对聚乙烯醇的截留率达96.7%.

基于演化算法的约束区域均匀仿真实验设计方法

仿真系统通常依赖实验设计来产生仿真参数。面对约束区域下均匀实验设计存在的设计难度大、计算代价高的问题,改进了一种两段差分演化算法。将抽象的实验设计问题建模为一个约束优化问题。设计了一种融合分布估计和差分演化的求解策略;并提出了一种删点迭代的方法,降低优化种群均匀性的时间复杂度。采用标准测试题和工程应用问题进行实验分析。实验结果表明:新算法在求解性能、算法稳定性、以及计算复杂度上都优于原算法。

均匀设计与正交设计联用方法在药学实验中的应用

本课题对均匀设计和正交设计方法在药学实验中的应用进行了研究,通过对比两种实验方法的优点与局限性,引入均匀设计与正交设计联用方法安排实验,对实验结果进行分析,证明了通过该方法设计药学实验可以提高产率,优化工艺。

均匀实验设计在合成淀粉基高吸水性树脂中的应用

采用均匀实验方法进行实验设计,利用水溶液聚合法合成了玉米淀粉接枝丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸高吸水性树脂。通过回归分析得到反应条件与高吸水性树脂的吸水倍数及凝胶强度之间的关系,并采用数学分析法和单因素实验方法确定了优选样的合成条件:w(引发剂)=0.54%,w(交联剂)=0.14%,w [丙烯酰胺(AM)]=20%,w(淀粉)=26.67%,n(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸):n(AM)为0.16,反应温度为39.4℃时。在室温下,优选样在蒸馏水中的吸水倍数为786 g/g,凝胶强度为6.82 kPa。所制得的高吸水性树脂具有良好的热稳定性。

均匀实验设计在4—羟基二苯酮制备工艺中应用

目的 :优化 4—羟基二苯酮制备工艺 ;方法 :应用均匀实验设计方法 ;结果 :与正交设计相比 ,大幅度减少试验次数 ,收率由 6 2 %提高到 83% ,产品质量也有较大改善 ;结论

《数理统计方法》课中“均匀实验设计”教学体会

《数理统计方法》是一门在药学科学中有着极广泛应用的数学分支,是药学教育体系的重要组成部分。而实验设计方法又是《数理统计方法》课的重要内容之一,但由于目前基础知识、教学时数等诸多因素的制约,使教材所包括的内容只限于正交设计。由于“均匀实验设计”是在八十年代初期在“

基于均匀实验设计对加料工序参数的优化

加香、加料环节是卷烟制丝加工过程中的重要工序,其主要作用能使烟气柔和、改善余味、协调香气、掩盖杂气,料液施加的有效利用率对保障卷烟产品质量稳定性和提升品质起着至关重要的作用。以SJ1527型加料机作为研究对象,分别选取排潮风门开度、热风温度、雾化喷嘴压力三个参数,以料液中的丙二醇作为标记物,采用均匀试验设计法研究加料工序关键参数对料液施加效果的影响。结果表明,影响加料有效的因素依次为:雾化喷嘴压力、风温度与雾化喷嘴压力的交互作用、热风温度、排潮风门开度、排潮风门开度与雾化喷嘴压力的交互作用。在实验范围内,以雾化喷嘴压力为0.28MPa、热风温度75℃、排潮风门开度35%为最佳参数组合。

均匀实验设计在化学反应动力学建模中的应用研究I.非线性代数动力学模型

化学反应动力学模型能为工业反应器选型、设计、控制和优化提供重要指导。通常建立动力学模型时实验与计算工作量大、误差大,特别是高压、高温、真空或固相反应等苛刻条件下操作时取样难度高、误差大,导致模型精度低。本文以串联反应为对象,首次提出用均匀实验设计方法配置实验点,仅通过6组实验数据便获得了全部模型参数,参数估计值与真值相对误差最大为4.35%。利用统计学方法验证了模型的准确性、可靠性和显著性。不同随机误差标准差(0.001,0.01,0.1)下参数估值基本一致。不同水平数(6,7,9,12)下参数估计值与真值的相对误差可控制在6%以内。拟水平均匀实验设计的运用在保证参数估计精度的同时,减少了因素水平数。

均匀试验设计优化石墨炉原子吸收测定面制品中的铝

目的探讨石墨炉原子吸收光谱法(GFAAS)测定面粉制品中铝的实验条件。方法采用均匀试验设计优化石墨炉原子吸收光谱法测定面粉制品中铝的检测实验条件。采用精密度、检出限和回收率对该方法的适用性进行评价。结果使用涂钽石墨管,设定分析线为309.3 nm,以灰化温度为1000℃,原子化温度为2500℃测定铝。铝在0μg/L~60μg/L范围内线性良好。方法检出限为2.5μg/L,相对标准偏差为4.92%,回收率为95.3%~104.0%。结论优化后的方法经济性和可操作性均有较大提升,且方法本身简便、快速,灵敏度和准确度都能很好满足测定面粉产品中铝的要求。

均匀实验设计及智能可视化优化软件合成某产品的应用

在某精细化学品合成实验中采用均匀实验设计法进行设计、试验,利用智能可视化软件对试验数据进行优化。结果表明,采用均匀实验设计与智能可视化软件相结合,减少了试验次数,缩短了研发周期;优化后的合成工艺稳定、可靠,产品收率≥98.5%,产品纯度≥99.5%。

用均匀设计法研究制备高纯碳酸锰的工艺条件

用均匀设计实验方法设计了工业硫酸锰合成高纯碳酸锰的实验 ,利用多元线性回归及灰色关联分析方法分析了实验的主要影响因素 ,建立了优化模型 ,确定了最佳工艺条件。

均匀设计在优化钛白粉无机包膜工艺中的应用

采用溶胶-凝胶法,研究了金红石型钛白粉锆硅铝三元无机包膜的新工艺。通过均匀实验设计,系统研究了各因素对金红石型钛白粉三元无机包膜性能的影响,采用Nano-ZS、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱(EDS)等测试手段,考察金红石型钛白粉三元无机包膜的包膜效果。金红石型钛白粉三元无机包膜工艺的优化配方为:分散剂为0.20%,Zr含量为0.6%,Si含量为3.0%,Al含量为1.6%,转速为340r/min。

基于实验设计方法的高超声速飞机前缘型线优化分析

为探索前缘线变化对吸气式高超声速飞机气动性能的影响,基于一种旁侧进气布局翼身融合体构型,在飞行马赫数6,攻角4?和高度26 km的巡航飞行条件下,结合运用增量修正参数化设计方法、均匀实验设计方法和计算流体力学模拟,分析了飞行器前缘型线与其升阻力系数及纵向压心等性能参数间的关系.计算结果表明,前缘线形状对飞行器升阻力系数明显高于其对纵向压心影响,设计空间范围内升力系数变化约21.3%,阻力系数变化约31.8%,升阻比变化范围约10.63%,但相对压心变化范围仅为3.87%.在此基础上,通过对典型构型物面压力分布进行分析,发现前缘线形状适当弯曲可利用飞行器下表面侧壁压缩产生的高压气流,利用二者的耦合效应使飞行器获得额外的升力增量.

均匀设计在优化多孔陶粒制备工艺中的应用

本文以城市污泥和絮凝污泥为主要原料,石英和煤炭为辅料制备多孔陶瓷。通过均匀试验设计,系统研究各因素对多孔陶瓷性能的影响,找出回归方程和最佳工艺条件。多孔陶瓷制备的优化配方为:城市污泥为16.67%,石英为33.33%,絮凝污泥为25%,煤炭量为25%,煤炭颗粒为0.1～0.9 mm,转化时间为150 min,烧成温度为1230℃。由最优配方所制备的多孔陶瓷的吸水率为57.2%,显气孔率为60.89%,体积密度为1.065 g/cm3,抗压强度为1.8 MPa,耐酸性为97.1%,耐碱性为98.3%。

均匀设计法优化α-生育酚阿魏酸酯薄层色谱展开剂系统

应用均匀实验设计及其数据处理,对脂肪酶催化维生素E与阿魏酸乙酯转酯生成维生素E阿魏酸酯的薄层色谱展开剂系统进行优化。使脂肪酶生物催化合成的目标产物能够清晰地从薄层色谱中分离出来,并在薄层色谱扫描仪中进行准确的定量研究。当苯∶乙醚∶二氯甲烷∶正己烷为4·528∶7·692∶6·894∶6·144(V/V)时,可获得最佳分离效果。