ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΚΑΙ ΟΡΙΣΜΟΙ Σκοπός της μελέτης του κλάδου είναι η εξοικείωση με υπάρχουσες μεθόδους, προσεγγίσεις για την επίλυση προβλημάτων μηχανικής, μεθόδους σχεδιασμού, τη διαδικασία διεξαγωγής, επεξεργασίας και ανάλυσης των αποτελεσμάτων ενός πειράματος μηχανικής.

ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΚΑΙ ΟΡΙΣΜΟΙ Ένα πρόβλημα μηχανικής είναι η εργασία μετατροπής ή μετάβασης ενός αντικειμένου από την αρχική του κατάσταση στην απαιτούμενη τελική κατάσταση παρουσία αντικειμενικών περιορισμών: τεχνικοί, τεχνολογικοί, ενέργεια, πληροφορίες, υλικοί πόροι κ.λπ. Ένα μηχανικό πρόβλημα μπορεί μόνο εάν υπάρχει, υπάρχουν αρκετοί εναλλακτικοί τρόποι επίλυσής του και ο μηχανικός πρέπει να επιλέξει τον πιο προτιμότερο από αυτούς τους τρόπους, ικανοποιώντας τις διατυπωμένες προϋποθέσεις και περιορισμούς.

Το πείραμα ως αντικείμενο έρευνας Η έρευνα μηχανικής χαρακτηρίζεται από ένα συνδυασμό πειραματικών και αναλυτικών μεθόδων για τη μελέτη φαινομένων και διαδικασιών. Το πείραμα είναι μια γνωστική μέθοδος με τη βοήθεια της οποίας μελετάται το φαινόμενο της πραγματικότητας υπό ελεγχόμενες και ελεγχόμενες συνθήκες. Ένα μηχανικό πείραμα (ΕΕ) νοείται ως ένα σύνολο πειραμάτων που ενώνονται από έναν ενιαίο στόχο και ένα ενιαίο σύστημα περιορισμών στο χώρο και στο χρόνο.

Το πείραμα ως αντικείμενο έρευνας Ας εξετάσουμε την ακόλουθη ταξινόμηση του IE: ποιοτική - πραγματοποιείται για να διαπιστωθεί η παρουσία ή η απουσία ορισμένων ιδιοτήτων ή χαρακτηριστικών ενός αντικειμένου. μέτρηση – πραγματοποιείται με σκοπό τον προσδιορισμό των ποσοτικών χαρακτηριστικών του υπό μελέτη αντικειμένου. παθητική - είναι μια παραδοσιακή μέθοδος, όταν πραγματοποιείται μια μεγάλη σειρά πειραμάτων με εναλλασσόμενες παραλλαγές παραγόντων που επηρεάζουν. ενεργό – πραγματοποιείται σύμφωνα με ένα προκαταρτισμένο πειραματικό σχέδιο, το οποίο προβλέπει την ταυτόχρονη αλλαγή όλων των παραμέτρων που επηρεάζουν τη διαδικασία.

Το πείραμα ως αντικείμενο έρευνας Στα φυσικά πειράματα, ο ερευνητής ασχολείται άμεσα με το αντικείμενο και το φαινόμενο που μελετάται. Σε πειράματα μοντέλων, το αντικείμενο μελέτης αντικαθίσταται από το μοντέλο του - κάποια ομοιότητα του πρωτοτύπου, διατηρώντας τα χαρακτηριστικά του που είναι απαραίτητα για αυτήν τη μελέτη. Η μοντελοποίηση (κατασκευή μοντέλου) πραγματοποιείται με βάση τη θεωρία ομοιότητας.

Το πείραμα ως αντικείμενο έρευνας Σύμφωνα με τα στάδια της επιστημονικής έρευνας, τα πειράματα χωρίζονται σε εργαστηριακά, πάγκου και βιομηχανικά. Κάθε πείραμα μπορεί να χωριστεί σε τέσσερα κύρια στάδια: 1) καθορισμός του προβλήματος του πειράματος (του στόχου του). 2) προγραμματισμός του πειράματος. 3) προετοιμασία και διεξαγωγή του πειράματος. 4) επεξεργασία και ανάλυση των αποτελεσμάτων του πειράματος, των συμπερασμάτων και των συστάσεων.

Το πείραμα ως αντικείμενο έρευνας Ο πειραματικός σχεδιασμός είναι η διαδικασία επιλογής του αριθμού και της αλληλουχίας των πειραμάτων που είναι απαραίτητα και επαρκή για την επίτευξη του στόχου του πειράματος με την απαιτούμενη ακρίβεια. Η θεωρία του πειραματικού σχεδιασμού (PET) επιτρέπει, με έναν ελάχιστο αριθμό πειραμάτων, να ληφθεί ένα μαθηματικό μοντέλο της διαδικασίας και να καθοριστούν οι βέλτιστες διαδρομές για την εμφάνισή της. Η βάση του TPE είναι η μαθηματική στατιστική και η θεωρία πιθανοτήτων, καθώς τα αποτελέσματα ενός πειράματος είναι κυρίως τυχαίες μεταβλητές ή τυχαίες διαδικασίες. Ο λόγος για αυτό μπορεί να είναι ανεξέλεγκτες πειραματικές συνθήκες, σφάλματα σε παρατηρήσεις, μετρήσεις κ.λπ.

Συνάρτηση στόχου και παράγοντες Παράδειγμα. Ας εξετάσουμε τη διαδικασία επαφής μεταξύ ενός ελαστικού αυτοκινήτου και μιας επιφάνειας στήριξης. Η τιμή της ειδικής πίεσης στο επίπεδο επαφής εξαρτάται από τις γεωμετρικές διαστάσεις του ελαστικού, το βάρος του οχήματος, την πίεση στο θάλαμο του ελαστικού, την κατάσταση του οδοστρώματος κ.λπ. Οι αναφερόμενες ανεξάρτητες μεταβλητές που επηρεάζουν την εξαρτημένη τιμή υπό εξέταση (πίεση στο επίπεδο επαφής) ονομάζονται παράγοντες και η εξαρτημένη τιμή ονομάζεται συνάρτηση στόχου ή, πιο συγκεκριμένα, η συνάρτηση απόκρισης (απόκριση σε έναν μεταβαλλόμενο παράγοντα), η οποία συνδέει τις ανεξάρτητες μεταβλητές (παράγοντες) με την εξαρτημένη μεταβλητή υπό μελέτη:

Συνάρτηση στόχου και παράγοντες Οι τιμές που λαμβάνουν οι παράγοντες σε ένα πείραμα ονομάζονται επίπεδα παραγόντων. Το χαμηλότερο επίπεδο ενός παράγοντα είναι η χαμηλότερη τιμή που μπορεί να λάβει ένας παράγοντας σε ένα πείραμα. Το ανώτερο επίπεδο ενός παράγοντα είναι η υψηλότερη τιμή που μπορεί να λάβει ένας παράγοντας σε ένα πείραμα. Το μηδενικό επίπεδο ενός παράγοντα είναι το μέσο του εύρους μεταβολών των παραγόντων.

Συνάρτηση στόχου και παράγοντες Επίπεδα παραγόντων Το σχήμα δείχνει: x 1 λεπτό – χαμηλότερο επίπεδο του παράγοντα. x 1 max – ανώτερο επίπεδο του συντελεστή. x 10 – επίπεδο μηδενικού παράγοντα.

Λειτουργία στόχου και παράγοντες Οι παράγοντες χωρίζονται σε ελέγχους, ελεγχόμενους και μη ελεγχόμενους. Διευθυντές είναι εκείνοι όταν το όνομα και το εύρος των αλλαγών τους είναι γνωστά. Ο συντελεστής θα είναι ελεγκτικός εάν πληρούνται οι ακόλουθες απαιτήσεις: δυνατότητα μέτρησης - δηλαδή ικανότητα μέτρησης του συντελεστή χρησιμοποιώντας διαθέσιμα όργανα μέτρησης με την απαιτούμενη ακρίβεια. δυνατότητα ελέγχου - η ικανότητα διατήρησης ενός παράγοντα σε ένα προκαθορισμένο επίπεδο. ανεξαρτησία – έλλειψη εξάρτησης από άλλους παράγοντες. συμβατότητα - η δυνατότητα πρακτικής εφαρμογής του επιδιωκόμενου συνδυασμού δύο ή περισσότερων παραγόντων.

Συνάρτηση στόχου και παράγοντες Το εύρος των αλλαγών στα επίπεδα παραγόντων καθορίζεται με βάση τις συγκεκριμένες πειραματικές συνθήκες. Τα διαστήματα διακύμανσης παραγόντων εντός του εύρους επιλέγονται με βάση τις συνθήκες διακριτικότητας. Η διάκριση έγκειται στο γεγονός ότι το διάστημα των επιπέδων των παραγόντων δεν πρέπει να είναι μικρότερο από το διπλάσιο της τυπικής απόκλισης της μέτρησης αυτού του παράγοντα, καθώς διαφορετικά θα είναι αδύνατο να διακριθούν τα αποτελέσματα που λαμβάνονται.

Λειτουργία στόχου και παράγοντες Ελεγχόμενοι παράγοντες - αυτοί περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, περιβαλλοντικούς παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν τη λειτουργία του στόχου. Κατά τη δοκιμή ενός οχήματος σε ένα εργαστήριο, οι ελεγχόμενοι παράγοντες περιλαμβάνουν συνήθως τη θερμοκρασία του αέρα, την πίεση και την υγρασία τη στιγμή που πραγματοποιούνται οι δοκιμές. Αυτές οι τιμές καταγράφονται στο πειραματικό πρωτόκολλο.

Συνάρτηση στόχου και παράγοντες Οι μη ελεγχόμενοι παράγοντες (ενοχλητικοί) είναι εντελώς τυχαίοι τόσο ως προς τον χρόνο εκδήλωσής τους όσο και ως προς την ένταση της επιρροής τους στη συνάρτηση στόχου. Τα πειράματα στα οποία αποκαλύφθηκε η επίδραση μη ελεγχόμενων παραγόντων πρέπει να εξαιρεθούν από τον συνολικό αριθμό των πειραμάτων σε αυτό το πείραμα.

Ερωτήσεις για το τεστ 1. Μηχανικό πρόβλημα. Γενικό μπλοκ διάγραμμα επίλυσης ενός μηχανικού προβλήματος. Ταξινόμηση και στάδια ενός πειράματος μηχανικής Στόχοι και παράγοντες συνάρτησης.

ΡΩΣΙΚΗ ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑ

ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑΚΟΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ

ΒΟΡΕΙΟΣ ΚΑΥΚΑΣΙΑΣ ΤΑΞΗ ΦΙΛΙΑΣ ΤΩΝ ΛΑΩΝ

ΜΕΤΑΛΛΕΥΤΙΚΟ ΚΑΙ ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΚΟ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ (GTU)

Τμήμα Ηλεκτρικής Προμήθειας Βιομηχανικών Επιχειρήσεων

Σχεδίαση

πείραμα

(ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΔΙΑΛΕΞΗΣ)

Vladikavkaz, 2004

Οι διαλέξεις για το μάθημα «Σχεδιάζοντας ένα πείραμα» προορίζονται για φοιτητές της ειδικότητας 100400 «Παροχή ρεύματος βιομηχανικών επιχειρήσεων», που σπουδάζουν στο 4ο έτος.

Στόχος του μαθήματος «Σχεδιάζοντας ένα Πείραμα» είναι να εξοικειώσει τους φοιτητές με τις βασικές έννοιες και μεθόδους σχεδιασμού ενός πειράματος τόσο σε εργαστηριακές όσο και σε συνθήκες παραγωγής, διδάσκοντας τους μαθητές να εφαρμόζουν τις αποκτηθείσες γνώσεις σε ερευνητικές εργασίες τόσο εντός του πανεπιστημίου όσο και σε περαιτέρω παραγωγικές δραστηριότητες. .

Για την επιτυχή εκμάθηση της ύλης του μαθήματος «Πειραματικός Σχεδιασμός», απαιτείται γνώση των κλάδων «Ανώτατα Μαθηματικά», «Μαθηματικά Προβλήματα στη Βιομηχανία Ηλεκτρικής Ενέργειας», «Βασικές αρχές της Μετρολογίας». Απαιτεί γνώση της έννοιας και των ιδιοτήτων των συνεχών συναρτήσεων πολλών μεταβλητών, διαφορικό λογισμό, επέκταση συναρτήσεων σε σειρές ισχύος, συμπεριφορά συναρτήσεων και κατασκευή γραφημάτων, ιδιότητες επιφανειών δεύτερης τάξης, ιδιότητες πινάκων, υπολογισμός και ανάλυση οριζόντων, έννοια της πιθανότητας και των ιδιοτήτων της, προσδιορισμός σημειακών και διαστημάτων εκτιμήσεων τυχαίων μεγεθών, έλεγχος στατιστικών σφαλμάτων, η έννοια του σφάλματος και της ακρίβειας μέτρησης κ.λπ.

Σύμφωνα με το πρόγραμμα σπουδών του ΣΚΓΜΗ (GTU), το μάθημα «Πειραματικός Σχεδιασμός» παρέχει πιστωτικές μονάδες στο 7ο εξάμηνο.

Συντάκτης: Διδάκτωρ Τεχνικών Επιστημών, Καθ. Vasiliev I.E.

Ph.D., Art. Στροφή μηχανής. Klyuev R.V.

Εισαγωγή

1. Βασικές αρχές της θεωρίας του μηχανικού πειράματος

1.1. Το πείραμα ως αντικείμενο έρευνας

«...Η θεωρία είναι καλό πράγμα,

αλλά το σωστό πείραμα

παραμένει για πάντα» (Π. Καπίτσα)

Η μηχανική έρευνα χαρακτηρίζεται από έναν οργανικό συνδυασμό αναλυτικών και πειραματικών μεθόδων για τη μελέτη φαινομένων και διαδικασιών. Τυπικά, ένα πείραμα πραγματοποιείται με βάση μια συγκεκριμένη θεωρία που καθορίζει τη διατύπωση του προβλήματος και την ερμηνεία των πειραματικών αποτελεσμάτων. Τα πιο διαδεδομένα στον τομέα της ηλεκτρομηχανικής είναι τα πειράματα μέτρησης που αποκαλύπτουν τα ποσοτικά χαρακτηριστικά των υπό μελέτη αντικειμένων. Διακρίνονται σε παθητικούς και ενεργητικούς. Στα παθητικά πειράματα παρατηρούνται διεργασίες χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση στην πορεία τους. Σε ενεργά, πραγματοποιούνται πειράματα που προβλέπουν μια ορισμένη σειρά αλλαγών στους παράγοντες που επηρεάζουν ένα άτομο. Τα πειράματα πραγματοποιούνται είτε σε αντικείμενα πλήρους κλίμακας είτε σε μοντέλα, συμπεριλαμβανομένων των μαθηματικών, που διατηρούν τα χαρακτηριστικά των φυσικών αντικειμένων. Τα πειραματικά αποτελέσματα επεξεργάζονται με μεθόδους μαθηματικής στατιστικής και ερμηνεύονται με βάση θεωρητικές έννοιες. Ένα απλοποιημένο διάγραμμα ενός τυπικού πειράματος μέτρησης φαίνεται στο Σχ. 1.1.

Από το Σχ. 1.1. Από αυτό προκύπτει ότι το πείραμα της μηχανικής βασίζεται στη θεωρία της επεξεργασίας των αποτελεσμάτων παρατήρησης, τη θεωρία του προγραμματισμού πειράματος, η οποία είναι σχετικά νέα και αναπτύσσεται εντατικά. Η κύρια απαίτηση για τα πειραματικά αποτελέσματα είναι η αναπαραγωγιμότητά τους, δηλ. λήψη ποιοτικά πανομοιότυπων αποτελεσμάτων κατά την επανάληψη πειραμάτων από άλλους πειραματιστές σε άλλες εγκαταστάσεις.

Πρέπει να σημειωθεί ότι η ακρίβεια του εξοπλισμού δοκιμής είναι πάντα περιορισμένη και πρέπει να αντιστοιχεί στην απαιτούμενη ακρίβεια των πειραματικών αποτελεσμάτων, η οποία δεν μπορεί να είναι μεγαλύτερη από την ακρίβεια του εξοπλισμού δοκιμής. Το τελικό αποτέλεσμα της μελέτης είναι η κατασκευή ενός μαθηματικού μοντέλου παλινδρόμησης, το σφάλμα του οποίου πρέπει να προσδιορίζεται από τον ερευνητή ανάλογα με τη φύση του προβλήματος που επιλύεται.

Για την ανάλυση επιπέδων τάσης, η μεταβολή των οποίων δεν υπερβαίνει το 10% (2,54), μπορεί να γίνει αποδεκτό σφάλμα που δεν υπερβαίνει το σφάλμα των οργάνων μέτρησης για το μοντέλο, π.χ. 1-2%.

Κατά την ανάλυση των απωλειών ενεργού ισχύος, η τιμή των απωλειών ηλεκτρικής ενέργειας εκφρασμένη ως ποσοστό πρέπει να στρογγυλοποιείται έτσι ώστε ο αριθμός να μην περιέχει περισσότερα από ένα δεκαδικό ψηφίο. Αυτό σημαίνει ότι εάν οι απώλειες ηλεκτρικής ενέργειας στα δίκτυα τροφοδοσίας ανέρχονται στο 5% της συνολικής παραγωγής, τότε για να εξασφαλιστεί η ακρίβεια του πρώτου δεκαδικού ψηφίου, είναι απαραίτητο να υπάρχει ένα μοντέλο με ακρίβεια
Έτσι, για τους σκοπούς της ανάλυσης των απωλειών ηλεκτρικής ενέργειας και της αξιολόγησης της αποτελεσματικότητας των μέτρων που λαμβάνονται για τη μείωση των απωλειών, το μοντέλο θα πρέπει να έχει σφάλμα όχι μεγαλύτερο από 1-2%.

Σε μια συγκριτική ανάλυση των απωλειών ισχύος, το σφάλμα μπορεί να είναι υψηλότερο, περίπου 5%. Για τον προσδιορισμό των απωλειών αέργου ισχύος και των ρευμάτων βραχυκυκλώματος, το μοντέλο μπορεί να επιτρέψει σφάλμα 10%.

Ο πειραματικός σχεδιασμός είναι μια διαδικασία επιλογής του αριθμού και των συνθηκών για τη δημιουργία πειραμάτων που είναι απαραίτητα και επαρκή για την επίλυση ενός δεδομένου προβλήματος με την απαιτούμενη ακρίβεια, μεθόδους για τη μαθηματική επεξεργασία των αποτελεσμάτων τους και τη λήψη απόφασης.

Η μέθοδος των πειραμάτων προγραμματισμού (PEM) για τη λήψη εξισώσεων παλινδρόμησης διαφέρει από τη συνήθη διαδικασία της μεθόδου των ελαχίστων τετραγώνων (LSM) στην οργάνωση πειραμάτων (υπολογισμών) που πραγματοποιούνται σε ορισμένα σημεία και στις απαιτούμενες ποσότητες, τη δυνατότητα χρήσης ορισμένα κριτήρια βελτιστοποίησης κατά την κατασκευή πειραματικών σχεδίων και σημαντική μείωση της πολυπλοκότητας των υπολογισμών των συντελεστών της εξίσωσης παλινδρόμησης για την περίπτωση του ορθογώνιου σχεδιασμού.

Τις περισσότερες φορές, ένα πείραμα στήνεται για να λύσει ένα από τα δύο κύρια προβλήματα. Το πρώτο πρόβλημα ονομάζεται ακραία. Συνίσταται στην εύρεση συνθηκών διεργασίας που διασφαλίζουν την απόκτηση της βέλτιστης τιμής της επιλεγμένης παραμέτρου. Ένα σημάδι ακραίων προβλημάτων είναι η απαίτηση αναζήτησης για το άκρο κάποιας λειτουργίας. Τα πειράματα που πραγματοποιούνται για την επίλυση προβλημάτων βελτιστοποίησης ονομάζονται ακραία.

Το δεύτερο πρόβλημα ονομάζεται παρεμβολή. Αποτελείται από την κατασκευή ενός τύπου παρεμβολής για την πρόβλεψη των τιμών της παραμέτρου που μελετάται, η οποία εξαρτάται από διάφορους παράγοντες. Για την επίλυση οποιουδήποτε προβλήματος, είναι απαραίτητο να υπάρχει ένα μαθηματικό μοντέλο του ερευνητικού αντικειμένου. Με το μοντέλο εννοούμε τη μορφή της συνάρτησης απόκρισης (εξάρτηση) y = f (x 1, x 2, ...., x n), όπου x 1, x 2, ...., x n είναι ανεξάρτητες μεταβλητές, y είναι μια τιμή που εξαρτάται από αυτά. Η σύνδεση μεταξύ y και x i μπορεί να είναι διαφορετική (λειτουργική, στοχαστική ή συσχετιστική). Εκφράζεται στο γεγονός ότι μια άλλη τυχαία μεταβλητή αντιδρά σε αλλαγές σε μία μεταβλητή, αλλάζοντας τη μαθηματική προσδοκία ή τη μέση τιμή (μέση τιμή), καθώς και τη σύνδεση μιας τυχαίας μεταβλητής με μη τυχαίες τιμές. Το πρόβλημα επιλύεται με βάση την ανάλυση παλινδρόμησης.

Privalov Petr Vasilievich

Βασικά στοιχεία της μηχανικής

Zazhigaev, Romanov - μέθοδοι σχεδιασμού και επεξεργασίας των αποτελεσμάτων ενός φυσικού πειράματος.

Schenk – Θεωρία του μηχανικού πειράματος

Kondrashov, Shestopalov – Βασικές αρχές του φυσικού πειράματος και μαθηματική επεξεργασία των αποτελεσμάτων των μετρήσεων

Ermakov SM – Μαθηματική θεωρία προγραμματισμού πειράματος.

Διάλεξη 1 – 27/09/11

Το πείραμα ως αντικείμενο έρευνας

Ένα πείραμα μηχανικής μπορεί να ταξινομηθεί σύμφωνα με διάφορα κριτήρια: από τον αριθμό των μεταβλητών, την επίδραση εξωτερικών μεταβλητών, τη φύση της αλληλεπίδρασης των μεταβλητών κ.λπ., ανεξάρτητα από το εάν τα πειράματα είναι βιομηχανικά, ερευνητικά, παραγωγικά, διερευνητικά, θεωρητικά. ή εφαρμόζεται.

Για παράδειγμα, όταν μελετάτε μια μηχανή κατασκευής πολλαπλών χρήσεων, συντάσσονται αναφορές: σχετικά με τη λειτουργία του κινητήρα υπό διάφορα φορτία, συστήματα ελέγχου για εξοπλισμό εργασίας ...

Τα πειράματα μπορεί να διαφέρουν ως προς την πολυπλοκότητα, αλλά στην πραγματικότητα, όλα τα πειράματα σχεδιάζονται, διεξάγονται και αναλύονται με την ίδια σειρά. Διαφέρουν ελάχιστα ως προς τη μορφή αναφοράς που παρουσιάζεται. Οι αναφορές για σύνθετα αντικείμενα μπορούν να περιέχουν ξεχωριστές ενότητες για κάθε μέρος του αντικειμένου, οι οποίες συντάσσονται από ειδικούς σε ένα συγκεκριμένο γνωστικό πεδίο.

Κάθε πείραμα τελειώνει με την παρουσίαση των αποτελεσμάτων, τη διατύπωση συμπερασμάτων και συστάσεων. Οι πληροφορίες μπορούν να παρουσιαστούν με τη μορφή γραφημάτων, μαθηματικών τύπων, μονογραμμάτων, πινάκων ή λεκτικών περιγραφών. Το αποτέλεσμα μπορεί να παρουσιαστεί ως συνάρτηση μεταβλητών. Χρησιμοποιώντας τύπους, μπορείτε να αναπαραστήσετε τις εξαρτήσεις ενός μεγαλύτερου αριθμού μεταβλητών. Ένα στατιστικό μέτρο μπορεί να παρέχει πληροφορίες για ολόκληρο τον πληθυσμό δεδομένων και για τη μεταβλητότητα μεμονωμένων στοιχείων του πληθυσμού.

Ένα πείραμα μηχανικής σάς επιτρέπει να αποφασίσετε να συνεχίσετε τη δοκιμή ή να παραδεχτείτε την αποτυχία. Κατά τη διεξαγωγή πειραμάτων, απαιτείται αυτοέλεγχος, ανεξάρτητα από τις ικανότητες που έχει ο πειραματιστής. Αυτός ο έλεγχος είναι απαραίτητος σε κάθε στάδιο του πειράματος. Απαιτείται ακρίβεια των μετρήσεων, οι μεταβλητές μεταβάλλονται μέχρι να ληφθεί ένας βέλτιστος ή λογικός πληθυσμός · εάν υπάρχει μεγάλη διασπορά δεδομένων, πρέπει να πραγματοποιηθούν επαναλαμβανόμενα πειράματα.

Ένα πείραμα δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί με διαίσθηση, η πιθανότητα συστηματικών σφαλμάτων δεν μπορεί να αγνοηθεί και οι καθυστερημένες προσπάθειες καταγραφής δεδομένων δεν μπορούν να πραγματοποιηθούν, καθώς στις περισσότερες περιπτώσεις ένα τέτοιο πείραμα θα είναι μακρύ, ακριβό και ανακριβές.

Το πιο δύσκολο έργο σε ένα πείραμα μηχανικής είναι η σωστή διατύπωση ερωτήσεων που σχετίζονται με την κατασκευή ενός πειραματικού σχεδίου.

Ορισμοί και όροι

Στον τομέα του πειραματικού σχεδιασμού, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν όροι που έχουν στενή σημασία, αλλά αντικατοπτρίζουν με ακρίβεια τη φυσική σημασία. Ο εξοπλισμός ή το υλικό αντιπροσωπεύεται από τρία μέρη: όργανα μέτρησης, εξοπλισμός δοκιμής και ένα πειραματικό δείγμα του αντικειμένου δοκιμής.

Τα όργανα μέτρησης αντιλαμβάνονται, διαβάζουν, μετρούν, παρατηρούν, καταγράφουν, αποθηκεύουν, διορθώνουν και εμφανίζουν.

Ο εξοπλισμός δοκιμής είναι ό,τι είναι απαραίτητο για τη διεξαγωγή ενός πειράματος, συμπεριλαμβανομένων των οργάνων μέτρησης και του αντικειμένου μελέτης.

Ένα δείγμα δοκιμής είναι ένα αντικείμενο που ελέγχεται, το οποίο μπορεί να αντικατασταθεί με άλλο εάν είναι απαραίτητο.

Πειραματικό σχέδιο - Ένα σύνολο οδηγιών για τη διεξαγωγή ενός πειράματος που υποδεικνύει την ακολουθία της εργασίας, τη φύση και το μέγεθος των μετρήσεων των μεταβλητών.

Η σειρά του πειράματος είναι η σειρά με την οποία γίνονται αλλαγές στη λειτουργία του εξοπλισμού μέτρησης.

Η αναπαραγωγή είναι μια επανάληψη ενός πειράματος, δηλαδή μια επιστροφή στις αρχικές συνθήκες.

Μεταβλητή - οποιαδήποτε μεταβλητή φυσική ποσότητα. Εάν μια ποσότητα αλλάζει ανεξάρτητα ή ανάλογα με άλλες ποσότητες, τότε μπορεί να είναι ανεξάρτητες και εξαρτημένες μεταβλητές. Εάν μια ορισμένη ποσότητα έχει τυχαία επίδραση, τότε ονομάζεται εξωτερική μεταβλητή.

Ένα ελεγχόμενο πείραμα είναι ένα πείραμα στο οποίο αποκλείεται η επίδραση των εξωτερικών μεταβλητών και οι ανεξάρτητες μεταβλητές μπορούν να αλλάξουν κατόπιν αιτήματος του ερευνητή. Τα σφάλματα μπορεί να είναι συστηματικά ή τυχαία. Τα σφάλματα που έχουν σταθερή τιμή είναι συστηματικά σφάλματα και τα τυχαία σφάλματα ποικίλλουν ανάλογα με τις επαναλαμβανόμενες μετρήσεις.

Η στατιστική μέθοδος μας επιτρέπει να προσδιορίσουμε τις μέσες τιμές των τυχαίων σφαλμάτων. Το σφάλμα εκφράζεται από έναν ορισμένο αριθμό οποιασδήποτε διάστασης και ορίζεται ως η διαφορά μεταξύ της βαθμονομημένης (ή γνωστής) ανάγνωσης και της ανάγνωσης που λαμβάνεται από τη συσκευή.

Η αβεβαιότητα είναι η ανακρίβεια μιας τιμής, η οποία είναι μια εκτίμηση του σφάλματος.

Τυχαιοποίηση - εξίσωση.

Τα δεδομένα είναι μια συμβολική εικόνα, προϊόν ενός πειράματος (αριθμοί, φωτογραφίες).

Επεξεργασμένα δεδομένα - Τα δεδομένα που σχεδιάζονται σε ένα γράφημα, σχηματίζουν μια γραφική σχέση και υποδεικνύουν μια λειτουργική σχέση μεταξύ εξαρτημένων και ανεξάρτητων μεταβλητών, οι οποίες μπορούν να γραφτούν ως φόρμουλα.

Κατά τη διεξαγωγή ενός πειράματος, ένα ορισμένο πεπερασμένο δείγμα μετρήσεων λαμβάνεται από ένα άπειρο σύνολο σφαλμάτων (δεδομένων). Όσο μεγαλύτερο είναι το δείγμα, τόσο καλύτερα η κατανομή του προσεγγίζει την κατανομή του πληθυσμού.

Ονομασίες - χρησιμοποιούνται κυρίως σε τύπους που καθορίζουν τη φυσική έννοια της λειτουργίας ενός αντικειμένου. Χρησιμοποιούνται για συσσωματώματα που καθορίζουν το σκοπό ή τη σχέση με μια φυσική ποσότητα (διαδικασία). Είναι επιθυμητό οι αριθμητικές, συμβολικές και θεωρητικές περιγραφές να αντιστοιχούν και να έχουν πραγματική βάση. Οι ονομασίες καθορίζονται πάντοτε, για παράδειγμα, σταθερές και μεταβλητές, ελεγχόμενες μεταβλητές ή συντεταγμένες, απόκλιση πραγματικών ή μετρούμενων τιμών από ακριβείς ή βαθμονομημένες τιμές, οι οποίες υποδεικνύονται από ένα δείκτη (x 0 -x = x). Προβλέπεται επίσης η χρήση λατινικού και ελληνικού αλφαβήτου.

Μηχανικό πείραμα

ΕΡΕΥΝΑ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ

UralENIN.228.68.2012

Το πρόγραμμα της ενότητας εγκρίθηκε σε συνεδρίαση των τμημάτων:

5.1.1 Βασική βιβλιογραφία

Βασικές αρχές της θεωρίας του μηχανικού πειράματος. Εγχειρίδιο για τα πανεπιστήμια. Μ.: Εκδοτικός οίκος. MAI. 2007. Στοιχειώδης επεξεργασία πειραματικών αποτελεσμάτων. Εγχειρίδιο για τα πανεπιστήμια. Μ.: Ελαφάκι. 2008. , Μαθηματικές μέθοδοι προγραμματισμού πειραμάτων. Μ.: DeLi. 2008.

5.1.2 Περαιτέρω ανάγνωση

στατιστικές και πειραματικός σχεδιασμός στην τεχνολογία και την επιστήμη. Μέθοδοι επεξεργασίας δεδομένων. Μ.: Μιρ. 1988. Μεταφορά θερμότητας και μάζας. Θερμοτεχνικό πείραμα: Εγχειρίδιο / και άλλα M.: Energoizdat. 1992.

5.2 Λογισμικό

5.3 Βάσεις δεδομένων, πληροφορίες, συστήματα αναφοράς και αναζήτησης

Πύλη πληροφοριών και εκπαιδευτικών πόρων http://study. ustu. ru.

Βιβλιοθήκη Zonal Scientific http: // Βιβλιοθήκη. ustu. ru

7.4 Λίστα λέξεων -κλειδιών πειθαρχίας

Αριθμός ενότητας	Ενότητα αρ.	Όνομα ενότητας	Λέξεις-κλειδιά ενότητας
	Γενικά χαρακτηριστικά του πειράματος μηχανικής.	Πείραμα μηχανικής, στόχοι και στόχοι του πειράματος. Δομή του πειράματος. Μοντέλο πείραμα.
	Σχεδιασμός πειράματος.	Τύποι προγραμματισμού. Ορθογώνια σχέδια. Πλήρες παράγοντα, κλασματικά παράγοντα. Προβλήματα βελτιστοποίησης.
	Μαθηματικά μοντέλα και μέθοδοι σε πειράματα μηχανικής	Μαθηματικά μοντέλα. Κατασκευή του μοντέλου, δομή του μαθηματικού μοντέλου. Μέθοδος αξιολογήσεων εμπειρογνωμόνων. Αναλυτικές και αριθμητικές μέθοδοι.
	Μηχανικό πείραμα και επεξεργασία των αποτελεσμάτων του.	Μετρήσεις. Αριθμός μετρήσεων. Επεξεργασία των αποτελεσμάτων. Νόμοι κατανομής σφαλμάτων πειραματικών δεδομένων.