實驗設計方法的案例
基于Isight和Abaqus的實驗設計方法
1.導讀
實驗設計（Design of Experiment,DOE）是一種安排實驗和分析實驗數據的數理統計方法，已經廣泛應用于產品設計中。通過對產品質量、工藝參數的量化分析，DOE可搜尋關鍵因素，控制與產品設計相關的因素，然后對實驗進行合理安排，以最少的實驗次數獲得理想的實驗結果。常用的DOE方法有正交實驗、拉丁超立方、全因子分析法、Box-Behnken、田口法等。正交實驗具有“均勻分散，齊整可比”的特點，正交實驗能夠保證各種主要因素的各種可能，但是實驗次數較多。拉丁超立方能夠保證樣本均勻分布在樣本空間，且以更少的實驗次數實現目的。在產品設計時，若能根據需求方便使用各種DOE方法，將能事半功倍。Isight能夠快速實現多種DOE方法，已經集成了主流的DOE方法，產品設計時，設計人員能根據設計需求靈活調用各種方法。
圖1 拉丁超立方原理圖
2.問題描述
針對一端受載，另一端固定的懸臂梁，實驗設計其彈性模量、泊松比和集中力三個因素，使得懸臂梁的最大位移最小。
圖2 流程搭建示意圖
3.實驗設計
本案例將結合Isight和Abaqus完成多因素實驗設計。Isight主要是完成實驗設計流程，而Abaqus是完成懸臂梁建模并進行有限元分析。在Isight中，拖拽Abaqus和實驗設計DOE模塊完成實驗設計流程化創建。
Abaqus模塊：導入懸臂梁Job-beam.inp和Job-beam.odb文件,選擇實驗設計參數。
DOE模塊：選擇拉丁超立方實驗設計，各設計變量上下10%的浮動，共20組數據點。
展開 鋰離子電池組液冷測試系統的數值-實驗方法設計
與風冷和 PCM 相比，液冷方法通常被設定為基準并廣泛應用于汽車行業，鋰離子電池 (LIB) 組的液體冷卻系統 (LCS) 對于延長電池壽命和提高電動汽車 (EV) 可靠性至關重要。
02
成果掠影
近期，上海理工大學Lei Sheng團隊將電池組的熱分布控制在每個新設計的 LCS 的理想水平內，建立了專用實驗平臺和LCS模型以及EV動力學模型，以精確確定組件的最佳匹配參數和系統的運行控制策略。結果表明，在常規條件下，實驗與模擬之間的偏差在 3.0% 以內。更高的流量和更低的入口溫度導致更低的電池溫度，同時延遲冷卻干預可以降低功耗20%左右。采用響應面法結合遺傳算法Ⅱ進行多目標優化，進一步降低功耗2750W，正常1C放電時電池溫度30.83℃ 。此外，本優化還展示了驅動循環下電池溫度和功耗之間的良好平衡解決方案。結合實驗和仿真，這項工作對于為 EV 的 LIB 包設計一個優秀的 LCS 是有價值的。相關研究成果以“Numerical-experimental method to devise a liquid-cooling test system for lithium-ion battery packs”為題發表于《Journal of Energy Storage》。
03
圖文導讀
圖1 LCS結構圖：LCS(a)原理圖；(b)袋電池模塊。
展開 基于實驗設計的ABS樹脂老化原因與壽命預測方法
為了深入研究ABS樹脂在光、熱、氧、濕氣等環境下的老化行為，本文選取了典型的乳液法和本體法ABS樹脂，通過戶外暴曬、氙燈老化箱、鼓風熱烘箱和恒溫恒濕箱等實驗手段，系統評估其耐候性差異，為提升產品性能和延長使用壽命提供科學依據。
1 實驗部分
1.1 主要原料
涉及的 ABS 樹脂原材料信息見表 1。
表 1 實驗所用 ABS 樹脂信息
1.2 性能測試與表征
1.2.1 頂空氣相色譜分析
頂空加熱溫度 120℃，靜態恒溫 5h，頂空進樣針溫度 130℃，進樣量 0.3mL；色譜柱溫變化（程序升溫）：起始溫度為 40℃，保持 10min，然后以 5℃/min 的速率升至 200℃，保持 10min。
1.2.2 戶外暴曬實驗
按 GB/T 3681-2000《塑料大氣暴露實驗方法》進行戶外暴曬，暴曬地點為廣州，樣品與水平成 45°角固定，并朝南放置。
1.2.3 氙燈老化
按 ISO 4892.2：2006 進行氙燈老化試驗。試驗采用 cycle Ⅰ條件，即：持續光照；輻照度（300~400）nm 為（60±2）W/m2；黑標溫度（65±3）℃；箱體溫度（38±3）℃；相對濕度（65±5）%；噴淋周期：102min 不噴淋 /18min 噴淋。
1.2.4 熱老化
按 GB/T 7141《塑料熱空氣暴露試驗方法》進行熱老化試驗，試驗溫度為 60℃。
1.2.5 濕熱老化
按 GB/T 12000《塑料暴露于濕熱、水噴霧和鹽霧中影響的測定》進行濕熱老化試驗。試驗溫度為 50℃，濕度為 90%RH。
展開 Moldex3D模流分析之結合模流分析和實驗設計(DOE) 快速找到產品最優解
實驗設計(Design of Experiment, DOE)
射出成型產品的最終質量，與產品設計、模具設計、材料性質、以及成型條件等多重因素有關；每一個因素的改變，都可能會對質量造成影響。若運用傳統的試誤法一一找出各項變因的影響，相當耗費成本且效率低落；要有效且快速的找到關鍵因素、以解決成型問題及優化產品質量，就需要仰賴有系統的實驗設計(Design of Experiment, DOE)方法。藉由研究各因素如何影響質量，以及其之間的關系，來決定最佳的設計。
以生活中的問題為例：咖啡的美味度可能受烘焙程度(淺度、深度) 、脫水程度(低、高) 、浸泡時間(短、長)、浸泡溫度(低、高)等影響，如果一次改變一個變因去試驗，需要耗費大量時間成本；若改變二個以上的變因，則無法準確剖析該次試驗是受哪個變因影響較劇烈。以射出成型問題為例，已知塑料流速、熔化溫度、型腔塑料壓力、塑料冷卻速度等因素都會影響翹曲結果。在這么多因素影響下，若沒有豐富的經驗指路，而以試誤法去解決問題，想必不是個好辦法，這也是DOE為何重要的原因。
DOE除了可在實務上應用外，也能搭配CAE軟件使用。優化軟件提供不同的實驗設計方法，并從CAE模流分析結果得出最佳解，兩者可互相溝通甚至進行迭代。Moldex3D Studio可在單一平臺同時完成模流和優化分析(圖一)，使DOE試模過程科學化。以下將說明如何在實驗設計中決定最佳設計，以及軟件能在實務上提供哪些協助。
圖一 Moldex3D Studio在單一平臺就可同時完成模流和優化分析
如何決定最佳設計
DOE中最重要的就是控制因子(Control Factor)和質量因子(Quality Factor) ，質量因子通常為要解決或改善的問題，而控制因子則為實驗的變量。
展開 
實驗室設計規劃-環境可靠性實驗室設計要點
就實驗室設計規劃行業而言，真正專業從事與實驗室設計規劃的企業單位可謂是風毛菱角，目前市場上的設計規劃公司一般是傳統意義上的裝修裝潢和家具生產公司，其設計規劃方案亦多以工裝設計或家具銷售為導向，其方案內容以自己專長為主，專業相對較窄，覆蓋面不夠全面有待商榷。
※.解決方案在前，設計規劃在后
實驗室委托單位，就自主實驗室設計規劃開展前期，應要求被委托方（設計單位/公司）提供一套完善可行的實驗室整體解決方案書作為參考依據或預案。實驗室整體解決方案是針對實驗室在籌建前期、中期、后期階段，對可能存在的缺陷、風險及隱患問題，所提供的科學、規范、專業、有效且可執行的方法與建議，其內容應至少包含以下13要素：
1. 實驗室場地選址；
2. 實驗室布局規劃；
3. 實驗室投資預算；
4. 實驗室項目審核；
5. 實驗室施工籌建；
6. 實驗室過程監管；
7. 實驗室儀器配套；
8. 實驗室基礎配套；
9. 實驗室綜合驗收；
10. 實驗室技術培訓；
11. 實驗室資質申辦（CNAS/CMA等）；
12. 實驗室項目申報；
13. 實驗室運營管理
※.設計規劃8熟要素
1. 熟悉客戶所在的行業和領域
2. 熟悉客戶地區的企業和規模
3. 熟悉客戶上中下游合作機制
4. 熟悉客戶實驗室現狀和趨勢
5. 熟悉客戶產品的工藝和流程
6. 熟悉客戶產品的檢測和標準
7. 熟悉實驗室設計及審核標準
8.
展開 Doe實驗設計正交實驗設計法簡介
正交設計是安排多因素試驗、尋求最優水平組合的一種高效率試驗設計方法。
正交設計是利用正交表來安排多因素試驗、分析試驗結果的一種設計方法。它從多因素試驗的全部水平組合中挑選部分有代表性的水平組合進行試驗，通過對這部分試驗結果的分析了解全面試驗的情況，找出最優水平組合。
例如，研究氮、磷、鉀肥施用量對某小麥品種產量的影響：
A因素是氮肥施用量，設A1、A2、A33個水平；
B因素是磷肥施用量，設B1、B2、B33個水平；
C因素是鉀肥施用量，設C1、C2、C33個水平。
這是一個3因素每個因素3水平的試驗，各因素的水平之間全部可能的組合有27種。
如果進行全面試驗，可以分析各因素的效應，交互作用，也可選出最優水平組合。
但全面試驗包含的水平組合數較多，工作量大，由于受試驗場地、經費等限制而難于實施。
如果試驗的主要目的是尋求最優水平組合，則可利用正交設計來安排試驗。
正交設計的基本特點是：用部分試驗來代替全面試驗，通過對部分試驗結果的分析，了解全面試驗的情況。
正交試驗是用部分試驗來代替全面試驗，它不可能像全面試驗那樣對各因素效應、交互作用一一分析；當交互作用存在時，有可能出現交互作用的混雜。
如對于上述3因素每個因素3水平試驗，若不考慮交互作用，可利用正交表L9(34)安排，試驗方案僅包含9個水平組合，就能反映試驗方案包含27個水平組合的全面試驗的情況，找出最佳的生產條件。
表133試驗的全面試驗方案
3因素每個因素3水平試驗點的均衡分布圖
正交設計就是從全面試驗點（水平組合）中挑選出有代表性的部分試驗點（水平組合）來進行試驗。圖1中標有‘’9個試驗點，就是利用正交表L9(34)從27個試驗點中挑選出來的9個試驗點。
展開 基于HyperWorks風冷翅片多目標優化研究
翅片附近溫度場結果如圖 6 所示：
圖5 AcuSolve 計算收斂曲線
圖6 翅片附近溫度場
4 模型優化
優化分析是指在給定系統下，選取一組設計變量，使其目標函數最大或者最小。優化設計主要包含三個要素：設計變量、約束條件和目標函數。其中設計變量是指在優化過程中發生改變一組參數；約束條件是對設計的限制以及對設計變量的要求；目標函數就是要求的最優化設計性能。
4.1 設計變量
翅片結構的主要參數為翅片高度FH，翅片間距Fp，開窗距Lp，開窗角度a，本文對翅片的翅片高度FH及翅片間距Fp進行參數化，討論該兩參數對目標的影響。兩變量的變化范圍是原始尺寸的10%，即Fp：2.5mm±10%；FH：5mm±10%。表征變量變化形態的位移云圖如圖7所示。
圖7 兩變量變化位移云圖
4.2優化約束和優化目標
優化約束：保持翅片其他參數不變，變量在所定義的范圍內變化。
優化目標：傳熱能力和風阻性能均為翅片式換熱器關心的兩個方面，因此本文以進出口壓降最小化(ΔP→min)和換熱最大化(Outlet_T→max)來考察參數的影響，因而屬于多目標優化。
5 靈敏度分析
靈敏度分析是通過實驗設計方法來反映設計參數的改變對目標函數的影響程度。實驗設計是一種有計劃的設定參數值的組合來進行一系列實驗的方法，其主要功能是對變量的控制，改變變量的取值考察響應的變化。HyperStudy中提供的實驗設計方法有全因子設計、部分因子設計、超拉丁方設計等多種實驗設計方法。由于本文設計變量少，因此可采用3水平全因子實驗設計的方法。實驗設計得到的主效應如圖8，圖9所示。
圖8 兩變量對壓降的主效應
由圖8可知，翅片間距Fp比翅片高度FH對壓降的影響更明顯。增大翅片間距，壓降減?。唤档统崞叨龋瑝航翟龃蟆?/span>
展開 實驗室易發事故類型及防范方法
我們在做化學實驗的時候，安全對我們來說是至關重的，本文整理了實驗室中常見的實驗事故，以及事故發生時我們的應急處理方法。實驗安全事關你我，重在預防。
常見實驗室事故的類型
1、火災性事故
火災性事故的發生具有普遍性，幾乎所有的實驗室都可能發生。釀成這類事故的直接原因是：
① 忘記關電源，致使設備或用電器具通電時間過長，溫度過高，引 起著火；（2005年8月8日，首都師范大學一實驗室失火，火災原因：該校碩士研究生魏某上午在實驗室做實驗，中午出去吃飯 未關電源，實驗儀器“轉子”還在運轉，因電線短路引發火災）
② 供電線路老化、超負荷運行，導致線路發熱，引起著火；
③ 對易燃易爆物品操作不慎或保管不當，使火源接觸易燃物質，引起著火；
④ 亂扔煙頭，接觸易燃物質，引起著火。
2、爆炸性事故
爆炸性事故多發生在具有易燃易爆物品和壓力容器的實驗室，釀成這類事故的直接原因是：
① 違反操作規程使用設備、壓力容器(如高壓氣瓶）而導致爆炸；
② 設備老化，存在故障或缺陷，造成易燃易爆物品泄漏，遇火花而 引起爆炸。
③ 對易燃易爆物品處理不當，導致燃燒爆炸；該類物品（如三硝基 甲苯、苦 味酸、硝 酸銨、疊氮化物等）受到高熱摩擦，撞擊，震動等外來因素的作用或其它性能相抵觸的物質接觸，就會發生劇烈的化學反應，產生大量的氣體和高熱，引起爆炸。
④ 強氧化劑與性質有抵觸的物質混存能發生分解，引起燃燒和爆炸。
⑤ 由火災事故發生引起儀器設備、藥品等的爆炸。
3、毒害性事故
毒害性事故多發生在具有化學藥品和劇毒物質的實驗室和具有毒氣排放的實驗室。
展開 申請兌換：實驗設計等
實驗設計
作者：劉文卿 編著
出版社：清華大學出版社
出版日期：2005-2-1
ISBN：7302101418
字數：254000
印次：2
版次：1
紙張：膠版紙
定價：24 元當當價：20.4 元折扣：85 折節省：3.60 元鉆石vip價：19.38 元
~
數值分析（原書第3版）——華章數學譯叢
作者：（美）金凱德 等著，王國榮 等譯
出版社：機械工業出版社
出版日期：2005-9-1
ISBN：7111168453
字數：
印次：1
版次：1
紙張：膠版紙
定價：75 元當當價：54.9 元折扣：73 折節省：20.10 元鉆石vip價：54.90 元
設計仿真 | 金屬循環塑性實驗數據的參數擬合
通過一些實驗測試表明，對金屬進行了多次循環加載試驗，其實驗和結果與現實的實際應用工況息息相關。因此，通過循環荷載試驗估算非彈性材料特性至關重要。
通過簡單的案例講解，介紹金屬試件在考慮經輪效應下進行的實驗循環載荷拉伸試驗，獲取準確的實驗測試數據?；贜elder-Mead或下山單純形法的數據擬合工具用于確定一組Hashiguchi本構模型材料參數，通過相互驗證，表明該參數與實驗數據相當吻合。
操作流程
2.1
實驗數據介紹及導入
通過對具有棘輪效應的金屬的拉伸實驗，獲取相應實驗數據，輸入數據表中存儲了實驗中的應力-應變曲線，同時還必須知道施加和/或測量先前量的時間步長。因此，輸入數據由三列表表示：第一列包含時間，第二列包含施加的軸向應變，第三列包含測量的拉伸應力。
展開 特約專欄 | 發動機噴霧燃燒流場實驗研究基本方法
液體霧化后，液滴尺寸小且不均勻，數量大又密集，其隨氣體運動，導致霧化規律實驗研究困難。至今，多種測試方法在液體霧化測試研究中得到應用，如印痕法[1]、熔蠟法[2]、動態電阻[3]等，這些方法繁瑣、準確率低，在實踐中受到限制。隨著光學測量技術和計算機圖像分析技術的發展，光學測量與診斷方法因其使用方便、精確度高的優點，在噴霧場測量中得到了快速的發展和應用。
相比于噴霧場的冷態測量，噴霧燃燒流場的測試更加復雜。一方面，燃燒流場的測試對象（介質）溫度高、壓力高，很多接觸式測量傳感器無法承受；另一方面，燃燒過程瞬變性強，特別是點火、熄火或者火焰傳播過程，其時間、空間尺度小，通常要求測試技術具有高分辨率、高靈敏度等特性，若探測液霧與火焰相互作用過程，則測量難度更大。目前，針對噴霧燃燒的測試技術主要包括光譜技術、激光檢測技術、光電探測器技術、圖像處理技術等一系列綜合性實驗技術，用以獲得噴霧燃燒流場的速度、溫度、組分分布或者時空變化規律。近些年，針對全過程燃燒三維流場的多物理量的聯合測試技術取得顯著進展，為噴霧燃燒流場的診斷以及燃燒過程物理化學規律的揭示提供了大量翔實、有效的數據。
本文首先綜述了噴霧流場測試所涉及的基本概念、原理和實驗方法，介紹了目前廣泛使用的基于紋影效應以及基于多普勒效應的測量方法，并給出了典型測量案例；然后，針對噴霧燃燒流場的測試，介紹了燃燒釋熱率和組分濃度的測量方法，重點闡述了激光誘導熒光測量技術的原理與方法，并給出典型的實驗測量案例；最后對全文進行了總結及展望。
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光學實驗的VirtualLab設計仿真研究
本文介紹了最新的光學建模與分析軟件VirtualLab，通過其在光學理論和實驗中的應用舉例，模擬了單縫衍射現象，邁克耳遜干涉儀實驗裝置和雙折射晶體產生的偏振現象，并探討了該軟件在設計型實驗中的應用。
關鍵詞：光學實驗；virtualLab仿真；衍射;邁克爾遜干涉實驗；偏振現象
光學實驗的VirtualLab設計仿真研究
本文介紹了最新的光學建模與分析軟件VirtualL ab，通過其在光學理論和實驗中的應用舉例，模擬了單縫衍射現象，邁克耳遜干涉儀實驗裝置和雙折射晶體產生的偏 振現象，并探討了該軟件在設計型實驗中的應用。
關鍵詞：光學實驗；virtualLab仿真；衍射;邁克爾遜干涉實驗；偏振現象
MADYMO高級培訓課程：安全氣囊建模與實驗驗證方法
MADYMO是專業的乘員約束系統開發工程軟件，擁有強大的氣囊模擬功能。本高級培訓課程將重點講授如下內容：
1 [& l7 Y% `2 U9 n
1. 3D 乘員側氣囊折疊
2. Uniform pressure vs. Gas flow (CFD)
3. Inflator/jet 建模
4. 氣囊計算結果分析
5. 氣囊模型與試驗結果對比
等等。。。
詳情請參見附件內容。
Nov_AirbagModeling.pdf
分子生物學實驗室設計方案
分子生物學實驗室廣泛應用于大專院校教學、科研機構以及醫療衛生機構的科學研究。在進行植物組織培養之前，需要全面了解所需的基本設備條件，以便靈活利用現有房屋或者進行新建、改建實驗室。實驗室的規模應根據工作目的和規模確定，避免規模太小影響效率，尤其是對于工廠化生產的目標而言。分子生物學實驗室的設計和規劃必須科學合理。中壹聯實驗室裝修公司小編將詳細闡述分子生物學實驗室設計的原則、各功能區布局及設備配置。
一、分子生物學實驗室設計原則
1.無菌操作保障：植物組織培養及大多數分子生物學實驗需要在嚴格的無菌條件下進行。實驗室設計的首要原則是確保無菌操作，從而防止污染。無菌操作不僅包括設備和器材的無菌，還涉及到操作環境的潔凈度。因此，在分子生物學實驗室設計時各區域的壓力控制和氣流組織形式必須科學合理，以防止交叉污染和氣溶膠傳播。
2.提高工作便利性：對分子生物學實驗室設計中實驗室布局要最大限度地提高工作的便利性和效率。合理的對空間進行利用和設備安排能減少實驗操作中的時間浪費和工作混亂，提高實驗的成功率和重復性。
3.資源節約與環境控制：植物組織培養需要人工控制溫度、光照、濕度等培養條件。在分子生物學實驗室建設時就應該要充分考慮到實驗室的節能環保，確保設備高效運作的同時，節省能源和資源。
二、分子生物學實驗室功能區布局
分子生物學實驗室由可以分為化學實驗室（準備室）、洗滌滅菌室、無菌操作室（接種室）、培養室、細胞學實驗室以及PCR實驗室等多個功能區。以下中壹聯實驗室裝修公司小編將詳細介紹每個功能區的具體設計和設備配置。
1.化學實驗室（準備室）
化學實驗室主要負責藥品的貯備、稱量、溶解、配制和培養基的分裝等工作。
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