THIẾT KẾ THỰC NGHIỆM TRONG CƠ KHÍ

Abstract

Các phương pháp thiết kế thực nghiệm được R.Fisher đề xuất vào những năm 1930 trong tài liệu Design of Experiment. Ở nước ta, thường được gọi bằng tên “Quy hoạch thực nghiệm” được giải thích như là một tập hợp có hệ thống các bước để tiến hành thí nghiệm. Thực tế cho thấy rằng, các quá trình công nghệ và kỹ thuật rất phức tạp, bao gồm một tập hợp các yếu tố ảnh hưởng và nhiều tiêu chí đánh giá khác nhau, trong đa số các hệ thống hay quá trình kỹ thuật, các mối quan hệ vào - ra thường không thể mô tả một cách đầy đủ bằng các hàm lý thuyết, nên người ta thường mô hình hóa các quá trình, đối tượng nghiên cứu như một hộp đen Thông thường, các tín hiệu đầu vào được sơ đồ hóa thành ba nhóm: đối tượng đầu vào, các tham số (yếu tố) điều khiển được và các yếu tố không điều khiển được. Trong quá trình xử lý các tin hiệu, chúng ta không biết và cũng không cần quan tâm đến những gì xãy ra bên trong hộp đen, nghĩa là cách thức các thông số trên tác động nhau như thế nào, cái nào cần quan tâm là làm sao để xác lập được quan hệ vào - ra, để từ đó có thể điều khiển được quá trình hay nhận được thông số theo ý muốn. Và vấn đề này có thể nhận được từ kết quả bằng thực nghiệm. Quy hoạch thực nghiệm được sử dụng như một công cụ hữu ích nhằm khảo sát bất kỳ một đáp ứng của một hệ thống, một quá trình hay một đối tượng nào đó, sự thay đổi của đáp ứng được coi như một hàm của một hay nhiều tín hiệu khác được gọi là biến thí nghiệm. Đề thực hiện thí nghiệm, người lập thí nghiệm phải xây dựng một ma trận thực nghiệm chứa các xác lập cho các biến thí nghiệm, rồi tiến hành thí nghiệm để thu thập các kết quả đáp ứng và tiếp đó sẽ xây dựng được mô hình quan hệ các biến vào - ra dựa vào áp dụng thông kê toán học. Từ mô hình này, sẽ sử dụng nhiều mục đích khác nhau như lựa chọn các thông số tối ưu của quá trình, tổng hợp hay phân tích ảnh hưởng của các thông số riêng lẻ… Các nguyên tắc thiết kế: Nguyên tắc ngẫu nhiên, Nguyên tắc lập lại, Nguyên tắc tạo khôi, Các dạng thiết kế thực nghiệm: Thực nghiệm chọn lọc, Thực nghiệm yếu tố, Thực nghiệm Taguchi, Thực nghiệm bề mặt chỉ tiêu, Phân tích thực nghiệm, Xác định mô hình toán thực nghiệm, Chọn dạng mô hình toán, Xác định các tham số trong mô hình toán. Kiểm tra mô hình toán thực nghiệm. Kiểm tra ý nghĩa các tham số của mô hình toán.Kiểm tra sự tương thích của mô hình toán.Quy hoạch thực nghiệm yếu tố:Quy hoạch hai mức toàn phần, Quy hoạch ba mức toàn phần, .. và quy hoach Box - Wilson, Box Behnken..