4因素3水平正交试验表_论正交试验设计下的建筑钢材质量优化

时间：2019-04-15 03:23:46　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要: 随着我国建筑行业的发展和进步，建筑业进入快速发展的黄金时期。钢材作为最重要的建筑结构材料之一，优化和提高钢材质量的前提是科学合理的评价和量化钢材质量。它的质量直接影响到建筑质量，构建建筑钢材质量综合评价模型，用科学手段优化和提高钢材整体性能质量,能够有效地提高钢材质量。
　　关键词：建筑钢材优化正交试验
　　建筑钢材是指用于建筑工程中的各种型钢、钢板、钢筋、钢丝等, 在建筑设计中，采用正交试验设计方法来改进企业的建筑钢材质量，能使产品的质量得到很大的提升。
　　一、相关理论及方法
　　质量问题关系到广大消费者的权益，质量要从符合性、适用性和价值性角度，结合生产者和消费者利益进行研究，产品质量通常可以从六个方面衡量，即性能、寿命、可信性、安全性、经济性和时间性。性能是指产品满足一定使用要求所具有的功能；寿命是指产品在规定条件下，满足规定功能要求的所能达到的工作期限；可信性是指产品的可用性及其影响因素:可靠性、维修性和维修保障等性能；安全性是指产品在制造、贮存、流通和使用过程中，对伤害或损坏的风险按可接受的水平加以限制的状态；适应性是指产品适应外界环境变化的能力；经济性是指合理的产品寿命周期费用。
　　建筑钢材必须具有如下的质量特征:
　　可靠性。钢材产品必须具有坚实可靠的能力，足以承担它所负载的人和物的重量，风、雨、雪和地震等自然灾害的侵袭；
　　适用性。在保证可靠性的前提下，钢材产品应满足对它的使用要求；
　　耐久性。这是指建筑钢材的使用价值越高，社会效益和经济效益就越高。
　　经济性。在满足各种特征的前提下，杜绝大的浪费，从而使生产成本下降。
　　正交试验设计。它是利用正交表来安排与分析多因素试验的一种设计方法。它是由试验因素的全部水平组合中，挑选部分有代表性的水平组合进行试验的，通过对这部分试验结果的分析了解全面试验的情况，找出最优的水平组合。正交表的类别分为等水平正交表和混合水平正交表。其基本性质为：
　　正交性。任一列中，各水平都出现，且出现的次数相等；任两列之间各种不同水平的所有可能组合都出现，且对出现的次数相等；任两列之间各种不同水平的所有可能组合都出现，且对出现的次数相等。
　　代表性。任一列的各水平都出现，使得部分试验中包括了所有因素的所有水平；两列的所有水平组合都出现，使任意两因素间的试验组合为全面试验。
　　综合可比性。任一列的各水平出现的次数相等；任两列间所有水平组合出现次数相等，使得任一因素各水平的试验条件相同。
　　多指标综合评价。指从多个方面和角度对某一个或某一些特定事物、行为、认识、态度进行的综合评价。其主要过程为确定评价目标、评价主体和评价客体；评价对象表征框架模型构建；确定评价指标体系构建及指标赋值规范；确定评价模型；实施最终的评价工作。
　　二、建筑钢材质量综合评价模型
　　建筑钢材按用途建筑结构和分类为钢筋混凝土用钢和钢结构建筑用钢；按钢种强度分类为普通钢碳素结构钢、低合金结构钢和钢筋。建筑钢材质量指标体现在抗拉强度、屈服强度、断裂延伸率、焊接性能和弯曲试验等。
　　影响建筑钢材质量的因素归纳为：
　　化学成分: 碳、硅、锰、磷。
　　冶金工艺：冶炼方法为电炉钢、平炉钢和氧气转炉钢。
　　冷加工硬化和时效硬化：时效将提高钢材的强度，降低塑性、韧性。
　　温度：温度不超过200℃，钢材的性能备有很大的变化
　　应力集中和残余应力：应力集中越严重，钢材塑性越差。
　　建筑钢材质量评价指标选取，应当遵循以下基本原则:
　　独立性原则。每个评价指标要避免指标之间信息、重叠，必须紧紧围绕着综合评价目的层层展开。
　　目标导向原则。评价的目的有着非常明确的导向性，应针对评价任务的需要，与评价目的保持一致。
　　重要性原则。选取那些最能够反映钢材综合性能与质量的重要指标。
　　实用性和可操作性原则。实用性原则指的是选取的评价指标实用可行，操作简易，方法简便;易于理解:数据要易于获取;严格控制数据的准确性。
　　评价指标的效益取值越大越好，成本取值越小越好，区间取值越接近某个固定区间越好。
　　三、建筑钢材质量优化
　　建筑钢材质量是一种综合质量体现，根据专业知识和企业实际情况，正交试验设计法是优化与改进产品质量的一种方法，基于以上内容进行试验方案设计。在安排试验时应明确试验目的，明确试验指标，确定因素与水平，选用正交表；进行试验，并记录试验结果；计算综合指数。
　　试验结果分析。计算T值。T为同一水平响应之和；计算各因素同一水平的平均值; 计算各因素的极差；根据极差大小，判断因素的主次影响顺序。以各因素水平为横坐标，响应指标的平均值为纵坐标，绘制各个因素与指标趋势图，可反映因素与响应指标之间的变化趋势，可为进一步试验指明方向；响应指标信噪比的极差分析。正交试验设计以信噪比反应产品质量稳健性。信噪比值越大，表示该质量指标越稳定，造成的质量损失越小。钢材产品综合质量稳定性随着碳含量的增加出现先增后降的趋势；方差分析。主要步骤为偏差平方和分解、自由度分解；方差；构造统计量，列方差分析表，做检验，计算值。
　　经过因素水平优选，对钢材产品综合质量水平及稳健性有显著影响的因素为锰和碳、锰的加入能显著提高钢材的整体性能。硅含量取第一个水平，即0.3有助于提升钢材质量综合水平，且硅含量的降低有利于降低生产成本。根据该条件进行试验和生产，发现钢材综合质量有了较大提升，对企业今后生产具有积极意义。
　　参考文献：
　　[1]杨忠民.建筑用钢品种开发和技术发展的趋势.钢铁，2009.44

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