基于准静态法的船体梁极限强度试验设计方法

为了应对采用传统试验法求解船体梁极限强度问题时存在的成本较高的情况,有必要在开展试验之前进行预设计。针对船体梁极限强度试验预设计问题,采用四点弯曲理论对船体梁极限强度开展试验设计,给出具体的试验工装设计方案和加载方案,并采用准静态法分析该方案在中拱状态下的极限强度。将采用该方法所得计算结果与理想状态下的数值计算结果相对比对比,结果发现误差仅为0.08%,表明该试验设计方案可靠、可行。研究结果可为船体梁极限强度试验的开展提供参考。

小样本加速寿命试验设计与评估方法

针对工程上加速寿命试验仍然存在时间长、试样多的问题,提出一种小样本加速寿命试验设计与评估方法。该方法只需在两个加速应力水平下进行加速寿命试验,即可对产品在正常使用应力水平下高置信度、高可靠度的可靠寿命进行评估。文中首先利用工程上常用的线性加速模型(如阿伦尼斯模型、逆幂律模型和指数模型等)建立了正常使用应力水平下可靠寿命的单侧置信下限与两个加速应力水平下的可靠寿命置信限之间的数学关系式,给出了正常使用应力水平下高置信度、高可靠度的可靠寿命单侧置信下限评估方法。然后分别对指数分布、两参数Weibull分布和对数正态分布的定数截尾加速寿命试验情况进行了详细讨论,给出了相应的正常使用应力水平下高置信度、高可靠度的可靠寿命单侧置信下限计算公式。该方法计算简单,而且对完全数据、不完全数据以及各种分布均适用。大量工程算例和Monte Carlo模拟验证表明,与需要在多个加速应力水平下进行寿命试验的传统方法相比,本文方法不但可以节省大量试样和试验时间,而且理论上更加严谨,精度更高。

环境工程专业学位硕士试验设计与数据处理课程教学优化——基于国内外三所高校案例

文章比较了清华大学试验设计与分析线上课程和昆士兰大学试验设计线下课程在教学内容和教学方法方面的差异,并分析了各自的特点;在此基础上,介绍了中国矿业大学环境工程专业学位硕士试验设计与数据处理课程结合人才培养目标,进行教学内容和教学方法优化,并实施线上线下混合式教学模式的实践。中国矿业大学的试验设计与数据处理课程教学达到了使学生“懂理论、会应用、能实践”的目标。

生物学试验设计原理及常用设计方法研究

通过对生物学试验设计原理的阐述,总结并介绍了三种常用的试验设计法:对比试验设计、随机区组试验设计和正交试验设计。

复合材料复杂环境效应加速试验设计及评估方法

目的指导复合材料在复杂湿热环境下环境适应性摸底与评价试验的开展,分析评估复合材料在复杂综合应力下的激活能参数。方法分析装备全寿命周期复杂自然环境剖面及各环境因素影响效应,确定复合材料各工作阶段敏感应力类型及条件,基于应力加速模型及累积损伤等原理,制定复合材料复杂环境效应综合加速试验剖面。构建复合材料复杂环境条件下的动力学模型,并提出相应参数估计方法。开展复合材料加速试验,并基于实测数据开展复合材料性能退化建模与评估。结果分析了复合材料全寿命周期环境影响因素及环境效应,明确了各工作阶段敏感应力主要有温度、湿度、太阳辐照、温度交变、振动以及冲击等。依据实际环境数据,设计并开展了3组不同湿热条件(80℃/75%RH、80℃/85%RH、80℃/95%RH)的综合试验,收集得到复合材料拉伸强度、拉剪强度、径向弯曲强度以及纬向弯曲强度等4种性能指标的试验数据。试验数据表明,拉剪强度(最大相对退化速率为0.1773/循环)、径向弯曲强度(最大相对退化速率为0.1292/循环)以及纬向弯曲强度(最大相对退化速率为0.2610/循环)等性能参数可用于产品退化建模与评估。通过参数估计,进一步确定了退化速率与湿热应力的关系,并针对当前试验提供了改进依据。结论复杂环境效应综合加速试验对装备复合材料产品经历复杂环境条件的模拟效果和加速效果较好,试验可实施性较强。提出的改进广义Eyring模型可涵盖温度应力与湿热应力的加速效应,并综合考虑多种应力的相互作用,通过少量组合试验便可量化评估激活能等参数。所建模型指出当前基于激活能参考值(Ea=0.7eV)试验方案可由不同温度应力的综合试验数据进一步修正与优化,且所提试验与分析方法主要针对大部分树脂基复合材料产品,并可依据需要推广至电子产品、机电产品等试验对象。

“生物学试验设计与统计”的教学改革经验

“生物学试验设计与统计”与大学生科研论文撰写关系密切。为减轻学生负担,该门课程课时数分配过少,学生难以形成完备的知识体系。教学改革应由教育管理部门、任课教师和学生共同参与,解决课程重要性与难度较大之间的矛盾。教学内容方面,应当进一步扩充相关教学内容,以原始科研数据作为示范数据及案例,原理与软件操作并重,使学生建立系统全面的知识体系。以生动有趣的多媒体课件精心制作和安排教学实验,创造有笑声的课堂,在愉快的学习氛围中引领学生进步。

基于均匀试验设计的3种浆果花色苷体外协同抗氧化研究

本研究旨在探究3种浆果花色苷的协同抗氧化活性,以DPPH自由基清除率为评价指标,采用均匀试验设计法优化3种浆果花色苷协同抗氧化组合。经过统计分析和数学回归模型拟合得到最优组合:笃斯越橘花色苷(DP)、黑加仑花色苷(HP)、蓝靛果花色苷(LP)最佳浓度分别为0.08 mg/mL、0.14 mg/mL和0.18 mg/mL,对DPPH自由基的实际清除率为(97.67±0.51)%,接近理论期望值100%,说明模型优选的组合具有可行性。通过协同效应分析,优选组合清除DPPH自由基和羟自由基的协同效应指数CI值分别为0.297和0.651,进一步说明DP、HP、LP3种浆果花色苷具有显著协同抗氧化效果。研究成果可为天然抗氧剂及小浆果功能产品研发提供依据。

基于现代试验设计的风洞天平校准方法

风洞天平的校准精度直接决定了风洞试验的气动载荷测量精度,为了提升天平校准的质量和效率,以BCS-100天平校准系统为研究对象,基于现代试验设计方法(modern design of experiments,MDOE)开展了风洞天平校准研究。针对单因子变量法(one factor at a time,OFAT)天平校准中存在系统误差与响应量耦合的问题,采用MDOE的随机、重复和分块策略控制校准的系统误差,并选定响应面理论的中心复合设计方法生成校准矩阵。校准矩阵共计86个样本点,包括64个分级因子点、12个轴向因子点和10个中心因子点,其中所有样本点的加载顺序做随机化处理,并作为一个样本块在短时间内集中完成加载,中心因子点则用于满足重复原则。最后开展了OFAT和MDOE的对比校准,拟合载荷的残差正态概率分布显示MDOE校准中横侧向分量的样本点独立性更强,样本点残差最高可降低84%;检验载荷显示MDOE和OFAT两种方法中天平所有分量的综合加载重复性持平,MDOE校准中横侧向分量的综合加载误差最高可降低54%。研究表明MDOE能够有效降低校准的系统误差,提升横侧向小量的预测能力。

试验设计课程教学思考

为提高高等教育教学的质量,需要高等教育课程在教学过程中不断进行改革,紧跟学科发展前沿,与时俱进。针对试验设计课程,本文探讨了如何从采用合适教材、激发学生兴趣手段、培养教师素质、改进教学方法和教学手段等方面提高学生的学习兴趣,加深对理论知识的理解,最终通过多种途径达到掌握这门课程的目标,为今后的学习和工作打下了坚实的基础。

卫星监测任务仿真的序贯试验设计方法研究

针对卫星监测任务仿真试验在复杂试验空间中无法兼顾样本点数量和模型精度的问题,提出一种基于点密度和局部非线性度的卫星仿真试验混合序贯试验设计方法。使用Voronoi划分描述离散点分布密度,借助泰勒展开式及样本点邻域梯度信息衡量非线性度,将两者组合计算综合指标,对样本点进行排序,进而添加新的样本点,直到满足停止准则。仿真结果表明:相比均匀设计和拉丁超立方设计,序贯试验设计方法在函数算例上可以在较少样本点的情况下达到停止准则。在仿真系统数据上,误差指标RMSE分别提高44.88%和38.77%,MAPE分别提高47.07%和37.4%。序贯试验设计方法相较于传统试验设计在样本点采集上可以有效降低采样数量,提升模型精度。

多应力小样本加速寿命试验设计与评估方法

针对目前多应力加速寿命试验需要的组合应力水平多、时间长、费用高的问题,提出一种多应力小样本加速寿命试验设计与评估方法。该方法建立了正常使用应力水平下可靠寿命的单侧置信下限与加速应力水平下的可靠寿命置信限之间的数学关系式,给出了正常使用应力水平下高置信度、高可靠度的可靠寿命单侧置信下限计算公式。文中首先针对工程上最常用的双应力情况,分别建立了无耦合和有耦合的双应力小样本加速寿命试验设计与评估方法,它只需在三个(无耦合)或四个(有耦合)组合应力水平下进行加速寿命试验,即可对产品在正常使用应力水平下高置信度、高可靠度的可靠寿命进行评估。然后针对一般的m种应力情况,建立了基于多应力线性加速模型的小样本加速寿命试验设计与评估方法,它只需在m+1个组合应力水平下进行加速寿命试验,即可求得产品在正常使用应力水平下高置信度、高可靠度的可靠寿命单侧置信下限。该方法计算简单,而且对完全数据、不完全数据以及各种分布均适用。大量工程算例和Monte Carlo模拟验证表明,与传统多应力加速寿命试验方法相比,本文方法不但可以节省大量试样和试验时间,而且理论上更加严谨,精度更高。

掺加稻秸秆的石灰稳定土抗压强度正交试验设计

正交试验具有均衡搭配和整齐可比的特点,能够挑选出较少而又具有代表性的组合条件进行试验。采用正交试验方法对掺加稻秸秆的石灰稳定土无侧限抗压强度进行试验研究,运用直观分析、极差分析方法讨论了稻秸秆形状、稻秸秆长度、稻秸秆加筋率对其无侧限抗压强度的影响。结果表明,在3个因素中,稻秸秆加筋率对石灰稳定土无侧限抗压强度的影响最大,其次为稻秸秆长度和稻秸秆形状;正交试验可以应用到掺加稻秸秆的石灰稳定土抗压强度试验设计中。

飞行器表面测压试验设计及分区重构方法

针对飞行器多工况风洞测压试验的试验设计及重构问题,提出了一种融合先验信息的测压试验设计及重构方法框架。首先发展了先验信息的提取方法、基于聚类方法的试验设计和基于面元均匀性的优化方法,建立了先验信息与试验设计的定量关联,形成融合先验信息的测压试验设计方法。其次,针对表面压力各部分分布特性的显著差异,基于POD方法发展了匹配先验信息基模态与测点数量的分区化重构方法,对典型高速飞机构型的测试结果显示重构均值误差小于0.2%、均方根误差小于4%、最大误差小于30%,且各工况重构性能基本一致。多工况重构特性一致对升力线斜率等关键参数具有重要意义。采用融合先验信息的试验设计可进一步提高重构精度,不同工况下的最大误差可降低0~10%。本文提出的方法和框架输入仅包含数值结果及少量经验超参数,依赖人工经验的程度较低,降低了测压试验设计和重构难度,适用于复杂构型飞行器。

计算飞行力学与试验设计

讨论了试验设计在计算飞行力学中的重要意义 ;简要介绍了 8种试验设计方法的内容 ;重点介绍了均匀试验设计法和统计试验法在计算飞行力学中的应用 .

基于试验设计方法的液相孔型-迷宫密封几何参数敏感性分析

为了评估新型液相孔型-迷宫密封在转子偏心下的泄漏特性,提高其运行稳定性,提出了中心组合设计的试验设计方法。对新型液相密封中影响泄漏特性和静态转子动力特性的关键几何参数(迷宫腔室深度、宽度、孔深和孔径)进行敏感性分析;采用基于动网格技术和稳态RANS方程的数值计算方法求解25种几何参数组合的新型液相密封在2种偏心率(0.1、0.2)下的泄漏量、静态气流激振力和静态刚度系数;分别以泄漏量、静态气流激振力和静态刚度系数为响应,以4个几何参数为变量获得主效应图。结果表明:偏心率对泄漏量的大小以及其几何参数敏感性影响很小,当腔室深度、宽度、孔深和孔径分别在40%、24%、56%、44%水平时,泄漏量最小;在转子偏心下,切向力随着迷宫腔室深度与宽度的增加而单调递减,随着孔深与孔径的增加先增加后减小;径向力随着腔室深度的增加而增加,随着腔室宽度的增加先减小后增加;当偏心率增加到0.2时能找到使静态直接刚度最大的几何参数组合,此时腔室深度、宽度、孔深和孔径分别在24%、48%、40%和64%水平。在转子偏心与不偏心工况下,腔室深度与宽度的增加均会造成静态交叉刚度的单调递减;转子偏心时静态交叉刚度随着孔深与孔径的增加先增加后减小。该研究结果可为液相孔型-迷宫密封的性能分析和结构设计提供参考。

基于响应面试验设计的深基坑降水开挖地表沉降特性

受降水与开挖作用的共同影响,基坑周边土体会持续发生地表沉降变形,对基坑稳定以及周边环境都产生显著影响。为厘清基坑工程降水开挖过程中地表沉降的影响工况因素,并在此基础上建立经验模型,选取杭州地区典型江河阶地二元结构地层组合的深基坑为案例,开展了系统研究。首先,基于降水开挖作用下的土体变形机理,结合变形实测数据,提出了一种结合摩尔库伦(MC)与修正剑桥(MMC)本构关系开展基坑降水开挖沉降过程的数值分析方法。进一步采用响应面试验设计方法(RSM),考虑多种工况因素及其交互作用,建立了研究区内二元地质结构条件下基坑降水开挖地表沉降的经验模型,并分析了地表沉降分区特征。结果表明,地下水位降深(H_d)对地表沉降影响最为显著,其次为地下连续墙深度(H_w)与开挖宽度(B),其中B与H_d交互作用也较为显著。据此建立的回归模型可以较为准确地预测地表最大沉降量。本研究不仅为类似地层条件的基坑工程提供了经验模型,也为基坑设计、施工和监测提供了实用框架,对有效控制基坑及周边环境的沉降变形具有重要价值。

基于正交试验设计的载体结构对柴油机颗粒捕集器工作特性的影响研究

为降低柴油机颗粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)的压降并提高捕集效率,建立了DPF压降与捕集效率的数学模型,基于试验设计和多项式逼近算法,系统地研究了载体配比(x1)、壁厚(x2)及载体孔密度对DPF性能的影响。结果表明:载体配比和壁厚对压降与捕集效率影响效果显著,当载体配比和壁厚分别处于(1.40,1.53)和(0.249,0.267)mm区间时,DPF压降处于较低水平,而捕集效率相对较高,在载体配比为1.52、壁厚为0.264 mm时,压降达到最小值为4.2 kPa,捕集效率为90.28%。通过多项式逼近算法得到了压降模型和捕集效率模型的显示表达式:压降模型Y=51.19+3.815x_(1)-8.726x_(2)+3.794x_(1)^(2)-1.735x_(1)x_(2)+0.524x_(2)^(2);捕集效率模型Y=0.383+0.105x_(1)+0.085x_(2)+0.032x_(1)^(2)-0.016x_(1)x_(2)-0.0032x_(2)^(2)。DPF压降和捕集效率模型具有良好的预测精度和拟合度,压降和捕集效率的均方根误差分别为0.0110、0.0002,压降和捕集效率拟合优度分别为0.9996、0.9985。

《动物试验设计与数据分析》课程案例库建设与应用

《动物试验设计与数据分析》课程教学内容具有概念多,理论复杂,内容抽象的特点,针对目前该课程课堂教学以理论为主,与实际应用结合不够紧密,缺乏贯穿整个课程的案例资源的教学现状,本文从编写合适的教学案例、组织学生对案例进行演练、对案例教学进行恰当的评价总结入手,对动物试验设计与数据分析这门课程进行了案例式教学的应用与探索。教学案例库的建设和应用,是将教学理论知识与实践相结合,降低学生学习难度的重要措施,同时能提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。

帕金森病前驱期临床试验设计方法学的研究进展

帕金森病(PD)的神经病理性损伤是不可逆的,近年本病研究关口前移,发现PD病理变化在主要运动症状出现前几十年就开始了,这个诊断前间期,即帕金森病前驱期,是神经保护疗法研究的绝佳窗口期,该类型研究或将成为PD有效治疗、降低该病发病率、延缓进展的重要突破口。本文回顾PD前驱期相关研究文献,总结目前开展的临床研究设计方法,从研究人群、样本量、结局指标、安全性与受试者日志卡四大方面简述PD前驱期临床试验设计相关问题决策,为PD前驱期临床试验设计提供参考。

正交试验设计方法在工艺方案设计中的应用

为快速找出最优组合,研究正交试验设计方法在工艺方案设计中的应用。通过试验实例说明正交试验设计的优点、简易正交试验设计的基本方法和极差分析法,确定因子的主次和最优组合。结果表明,该方法能迅速找到最佳工艺方案。