3[1].2 法兰的设计
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3.2法兰的设计
法兰连接是化工容器、管通常用的一种可拆连接型式。本节从如何满足法兰连接密封的可靠性、足够的强度等出发，简要介绍垫片、螺栓及法兰本体的设计等问题。
3.2.1 基本要求
1、正确理解法兰连接的密封原理，了解影响密封的因素。
2、掌握垫片材料类型及垫片的选择，并理解垫片性能参数的物理意义。
3、掌握螺栓载荷的计算及螺栓的设计问题。
4、了解法兰的结构及其特点，并能使用法兰标准正确选用法兰。
5、掌握非标准法兰结构尺寸的确定和强度计算方法。
3.2.2 内容提要
1、法兰连接通过紧固螺栓压紧垫片实现密封。法兰密封的泄漏形式包括渗透泄漏和界面泄漏。当法兰通过螺栓压紧垫片时，使垫片发生变形，并提供垫片与密封面的压紧力，以形成压力介质通过密封面的阻力，当这种阻力大于密封元件两侧的介质压力差时，介质即被密封住。
垫片性能、螺栓力大小、密封面型式及尺寸精度、法兰刚度及操作条件等均影响密封的可靠性。
2、法兰连接设计中首先面临垫片选择。垫片是法兰密封中的主要元件，为形成密封，主要要求垫片具有适宜的变形和回弹能力。垫片按材料分为非金属垫、金属垫和组合垫三种。由于法兰密封面有平面、凹凸面、榫槽面、梯形槽等，因此与不同密封面相匹配的垫片结构也不完全相同。设计时主要根据介质的特性、温度、压力，确定垫片的材料、结构型式及尺寸。
预紧密封比压y 和垫片系数m 是表征垫片特征的两个主要参数。预紧密封比压y 是指预紧时迫使垫片变形与密封面接触以形成初始密封条件，垫片上所必须的单位面积上的最小压紧载荷。垫片系数m 是指操作时达到密封不漏，垫片上所必须维持的工作密封比压8σ与介质压力p 的比值。y 、m 的大小与垫片材料、结构等因素有关。设计时，由y 、m 确定垫片在预紧和操作状态下的压紧力大小。
3、在法兰连接结构中，连接螺栓提供压紧力。螺栓力既要保证预紧和操作时密封不漏，又要不致把垫片压坏。计算螺栓预紧和操作状态所需最小载荷和螺栓最小截面积如表3-2所示。
设计所需螺栓面积A m 取A a 与A p 之大值，并按下式计算螺栓的根径。
mm n A d m
π
41=
（3-7） 为满足法兰环刚度和安装等要求，设计时必须合理调配螺栓的大小和个数，并要求实际螺栓面积A b ≥A m 。由法兰环的刚度要求螺栓的最大间距为：
mm m t
d S B )
5.0(62m ax ++
= （3-8）
4、法兰按法兰环、锥颈和筒体的整体程度分为松式法兰、整体法兰和任意式法兰。松式法兰被认为法半未能有效地地与筒体连接成一整体，筒体不与法兰共同承受法兰力矩的作用；如果法兰环、颈部和筒体三者能有效地连成一整体，共同承受法兰力矩的作用，则为整体法兰；其受力的整体性程度介于以上二者之
间的法兰为任意式法兰。
法兰标准有压力容器法兰标准（JB4700—4707—92）和钢制管法兰标准（HGJ44-76—91）。前者将法兰分为平焊（包括甲型和乙型）和对焊法兰，后者则分为平焊、对焊、承插焊、平焊环松套板式等法兰。使用法兰标准时，按不同公称直么（DN ）和公称压力（PN ）选择。应当指出，由于标准法兰的PN 是一定的法兰材料和温度下的最大工作压力，例如，压力容器法兰的PN 是按材料16MnR 或16Mn 在200℃条件下确定的。因此选择标准法兰时，应注意法兰材料和温度对法兰PN 与最大工作压力的对应关系。
5、法兰设计方法很多，其中应用较多的是Waters 法，它是以弹性应力分析为基础的设计方法。分析过程是将带颈整体法兰分为壳体、锥颈和法兰环三部分，然后利用薄壳理论和平板理论对三部分进行应力分析，并经简化得设计公式。非标准法兰从设计角度分为整体法兰和活套法兰，其受力如图3-1所示。
（1）法兰载荷计算（表3-3）。 （2）法兰应力计算如表3-4所示。
法兰的最大轴向弯曲应力总发生在颈的大端或小端处；法兰环的最大径向应力由径向弯曲应力和径向正应力两部分组成，并位于环内缘面与锥颈的连接点处；法兰环的最大环向应力由弯曲应力和正应力两部分组成，位于内缘面靠近垫片密封面处，而表中σt 为环内缘面与锥颈的连接点处的应力。
对于活套法兰及平焊法兰，还应按预紧和操作两种工况计算剪应力，即
???
?
???=+==
ττττστA W A A W p
p b a /][2A A b m （3-9）
式中，A τ为剪切面积。
（3）应力校核
??
?
?
?
?
???≤≤≤++≤≤≤t n
n a r z t f t t f z ][8.0][8.0][)0.5()(5.0][][]2.5[][5.1p t f t z t
f t
n στστσσσσσσσσσσσστ及及之小值
与 （3-10）
颈部的轴向弯曲应力σz 按极限载荷设计法，取1.5[t f ]σ与2.5[t n ]σ的小值作为它的最大允许应力。法兰的σr 、σt 则按制在材料的弹性范围内。为避免法兰
环材料部分屈服，故应对锥颈和法兰环的应力平均值加以限制。当不满足应力校核条件时，需调整法兰锥颈或法兰环的尺寸，使应力校核条件满足。
法兰的剪应力应分别小于或等于翻边或筒体材料在常温和设计温度下许用应力的0.8倍。
3.2.3 复习思考题
1、法兰垫片密封的原理是什么？影响密封的因素有哪些？
2、法兰垫片密封面型式有哪些？各有何特点？
3、垫片按其材料分为几类？各类的特点和大致适用范围如何？
4、垫片的性能参数有哪些？它们各自的物理意义是什么？
5、法兰的型式有哪些？各有何特点？
6、法兰标准有何意义？标准化的基本参数有哪些？选择标准法兰时，按哪些因素确定法兰的公称压力PN ？
7、螺栓设计时，对螺栓大小和个数的调配由哪些因素确定？ 8、在法兰应力计算中，为什么要对平均应力进行校核？
9、进行非标准活套法兰设计时，可调整什么尺寸以降落法兰的应力？ 10、如果长颈对焊法兰的应力校核不满足要求时，可调整法兰的哪些尺寸来降低法兰的应力。
3.2.4 例题
例3-5 设计一受压容器连接用的容器法兰。已知：圆筒DN=800mm ，设计压力p =0.8Mpa ，设计温度T=250℃，筒体名义厚度t n =6mm ，圆筒材料Q235-A ，腐蚀裕量C 2=1.5mm 。
[解] 根据设计条件，本设计采用平焊法兰结构型式。
由于t c =t n —C 2=4.5mm<15mm ，D i /t c =800/4.5=178<300，p=0.8Mpa<2Mpa ，操作温度小于370℃，故可按活套法兰进行简化设计。
1、垫片设计
（1）垫片材料、密封面型式
根据设计条件，参照JB4700采用石棉橡胶板垫片。采用平密封面。 （2）垫片参数
由GB150或教材表2-9查得，y =11Mpa,m=2。 （3）垫片尺寸
参照JB4704《非金属软垫片》标准，取垫片厚度δg =3mm ，垫片外径D 3=844mm ，内径D 2=804mm 。
（4）垫片宽度
垫片实际宽度 N=mm D D 202
2
3=-
垫片基本密封宽度 mm 4.6102
20
20>==mm N b
垫片有效密封宽度 mm 81053.2b 2.53b 0=== （5）垫片压紧力作用中心圆直径
D c =垫片接触面外径―2b=844―2×8=828mm （6）垫片宽度校核
mm y D A N G b 45.1311
82828.6117
657428.6][b min
=???=σ
因N=20mm>N min ，故满足要求。 2、螺栓设计 （1）螺栓载荷
a.预紧状态时需要的最小载荷
N by D W G 22879311882814.3a =???==π
b.操作时需要的最小载荷
bmp D p
D W G G p ππ24
2+=
=0.785×8282×0.8+6.28×828×8×2×0.8=497105N
（2）螺栓材料及许用应力
参照JB4700—92，选用螺栓材料35钢，其许用应力为
a 82][117][t
b MP MPa b ==σσ，
（3）螺栓面积 预紧时 2a 1956117228793][mm W A b a ===
σ 操作时 2p 606282
497105
][mm W A t b
p ==
=
σ 需要的螺栓面积A m 取上述两者中的大值，A m =6062mm 2 （4）螺栓配置
参照JB4701《甲型平焊法兰》，取螺栓M20，螺栓根径
d 1=17.294mm
b.螺栓数量及总截面积 螺栓数量个8.25294.1714.36062
44A n 2
21m =??==
d π 按4的倍数圆整为28个。 螺栓总截面积
22
21b 65744
294.1714.3284n A mm d =??==π
c.螺栓中心圆直径
法兰背面的径向结构要求
D b1≥DN+mm S g 867242)86(2800221
=?+++='+' 式中 1
g '按JB4701—92确定： S '由GB150得S '=0.8S=0.8×30=24mm 。
密封面径向结构要求
D b2≥D 3+2△+d+848+2×3+23=873mm
式中 d ——螺栓孔直径，d =23mm 。
螺栓孔环向结构要求
mm S n D b 41014
.346283=?=≥π
式中S 由GB150查得，S
=46mm 。
实际螺栓中心圆直径取D b =880mm （5）螺栓设计载荷 预紧状态N A W b 73920611726574
6062][2
A b m =?+=+=
σ 操作状态W=W p =497105N 3、法兰设计
（1）法兰材料及许用应力 法兰材料选用16MnR （板材），许用应力为：
MPa MPa f 132][157][t f ==σσ，
（2）法兰力矩
N p D P 4140688.0812785.04
22i 1=??==
π
N p D P 164798.0)812828(785.0)D (4
222i 2
G 2=?-=-=
π
66558N 0.8288286.28bmp 23=????==G D P π
mm D D l i b 5.382812
88021=-=-=
mm l l l 25.322
265.382312=+=+=
mm D D l G b 262
82888023=-=-=
操作时法兰力矩
M p =P 1l 1＋P 2l 2+P 3l 3=414068×38.5+16479×32.25+66558×26=18203574N ·mm 预紧时法兰力矩
M a =W l 3=739206×26=19219356N ·mm
法兰设计力矩
??
?
??=?==1615894
157132
19219356][][mm
N 18203574Mp t t f a M σσ取大值 M=18203574N ·mm
（3）形状系数
法兰外径D=D b +2S e =880+2×20=920mm 式中 S e 由GB150得，S e =20mm
133.1812
920===
i D D K 由GB150或教材图2-57查得Y=15.57 （4）法兰厚度
mm 42.51812
132********
57.15][YM t t f =??==
i D σ
取t =52mm 。 （5）剪应力校核 a.剪切面积
2i 22947mm 98123.14l =??==D A πτ
式中 l 按JB4701—92《甲型平焊法兰》确定，l =9mm
b.剪应力
预紧状态下的剪应力
MPa A W a 2.3222974
739206===
ττ 操作状态的剪应力
MPa A W p p 64.2122974
497105
==
=
τ
τ
c.剪应力校核
MPa
MPa p a 2.75948.0]0.8[64.214.901138.0]0.8[2.32t n n
=?=<==?=<=στστ
满足要求。
（6）法兰刚度要求
为满足法兰刚度要求，螺栓最大间距)
5.0(62+=m t
d S B
，本设计中
mm 69.9828
88014.3=?==n D S b π
则满足法兰刚度要求所需的最小法兰厚度为：
mm 5.246
)5.02)(20269.98(6)5.0)(2(t m in =+?-=+-=m d S B
因m in t t >，故本法兰设计厚度t =52mm 。
例3-6 设计一容器用的平焊法兰。已知容器公称直径DN=800mm ，设计压
力p=3Mpa ，设计温度T=300℃，筒体材料16MnR ，筒体名义厚度t n =14mm ，腐蚀裕量C 2=2mm 。
[解]根据设计条件，采用设置法兰圆筒短节的乙型平焊法兰型式，取短节厚
度)16g (22g 00mm mm >'='，伸出法兰环部分长度l =125mm )g 5.0(l 0'?>
DN 。 1、垫片设计
（1）垫片材料、密封面型式
根据设计条件，采用带内加强环的不锈钢缠绕垫片，密封面用凹凸面。 （2）垫片参数
m =3，y=69
（3）垫片尺寸
参照JB4705《缠绕垫片》，取垫片外径D 3=865mm ，内径D 2=825mm ，垫片厚度g δ=4.5mm 。 （4）垫片尺寸 垫片实际宽度：mm 202
825
8652D -D N 23=-==
垫片基本密封宽度 mm mm g
4.62
5.112
5
.4182
b 0>=+=
+=
δ? 垫片有效密封宽度 mm 5.825.1153.2b 2.53b 0=?== （5）垫片压紧力作用中心圆直径
D G =垫片接触面外径－2b=865－2×8.5=848mm
（6）垫片宽度校核
mm N mm y D A G b b 208.769
84828.6212
1352228.6][N min =<=???==
σ
取N=20mm 满足要求。
2、螺栓设计
（1）螺栓材料和许用应力
材料用40MbB ，其许用应力MPa MPa b 167][212][t
b ==σσ，
（2）螺栓载荷
预紧状态所面的最小螺栓载荷
W a =3.14D G by=3.14×848×8.5×69=1561685N
操作状态所城最小螺栓载荷
W p =0.785bmp D p D G 28.62
G +
=0.785×8482×3+6.28×848×8.5×3×3=2100886N
（3）螺栓面积 预紧时273662121561685
][mm W A b a a ===
σ 操作时212580167
2100886
][mm W A t b
p p ==
=
σ
需要的螺栓面积A m =12580mm 2 （4）螺栓配置 a.螺栓规格
取M24，螺纹根径d 1=20.752mm b.螺栓数量
个2.37752.2014.312580
44n 2
21=??==
d A m π 圆整后取n =40个
螺栓总截面积
222
1b 135224
752.2014.3404
mm d n A =??==
π
c.螺栓中心圆直径
法兰背面径向结构要求
mm 4.9342.272402800221
1=?+?+='+'+≥S g DN D b 式中1
g '由GB150中法兰结构确定，取1g '=40mm ； S '由GB150，得S '=0.8S=0.8×34=27.2mm 。
法兰密封面径向结构要求
D b2≥D 4+2△+d=863+2×12.5+27=915mm 式中△参照JB4702-92取△≥12.5mm 。
螺栓环向结构要求
mm S n D b 4.71314.356403=?=≥π
式中S 由GB150查得，S
=56mm
实取螺栓中心圆直径D b =935mm 。 （5）螺栓设计载荷
预紧时W=0.5(A m +A b )[σ]b =0.5(12580+13522)×212=2767024N
操作时W=W p =2100886N
3.法兰设计 （1）法兰材料
法兰材料16MnR ，许用应力[σ]f =150Mpa ，MPa t
f 113][=σ。 （2）法兰力矩 a.载荷
P 1=N p D 15223103804785.0785.02
2i =??=
P 2=N p D p D i 1711803804785.03848785.0785.0785.02
2
2
2
G =??-??=- P 3=N p D 407396335.884828.6bm 28.6G =????= b.力臂
l 1=S+0.5g1=27.5+0.5×38=46.5mm
式中 S=0.5(D b －D i －2g 1)=0.5(935－804－2×38)=27.5mm
mm C 38240g g 21
1=-=-'= mm l g S 5.54)5.43385.27(5.0)(5.0l 312=++=++= mm D D G 5.43)848935(5.0)(5.0l b 3=-=-=
c.法兰力矩
M p =P 1l 1+P 2l 2+P 3l 3=1522310×46.5+171180×54.5+407396×43.5 =97838451N ·mm
M a =W l 3=2767024×43.5=120365540N ·mm d.法兰设计力矩
取大值??
?
??
???=?=?==?=mm 97838451N M mm 9067538150113120365540][][M mm
97838451N M a p N f t f σσ
（3）形状系数
1735
.08
.12622
h/h 8.12620804h 000===?==mm g D i
法兰外径D+D b +2S c =935+2×26=987mm ，取D=990mm
9.120
38g g 231.1804
99001=====
i D D K
查表得 T=1.83，Z=4.88，Y=9.46，U=10.40 查图得 F=0.894，V=0.385，f=2.5
1370099208.126385
.040.10d 00705.08
.126894.0h F e 22
0010=??==
===
g h V U
假设法兰厚度t=90mm
425
.1532.0893.0532
.01370099
90t 893
.083
.1635.1T 635
.1100705.09013
13=+=+========+?=+=ηγληψγ?d te
（4）法兰应力 a.应力
47.4MPa .41988.4804
909783845146.9t YM 4.1980490425.197838451
)100705.0901.33()133.1(8.147804
38425.197838451
5.222t 22r 221=?-??=-=
=??+??=+==???=r i i i z
Z D MPa D t M te MPa D g fM σσλσλσ
b.应力校核
MPa
MPa MPa MPa MPa
t f t f r t z 113][6.97)4.478.147(5.0)(5.0113][6.83)4.198.147(5.0)(5.0113][113MPa ][169.5MPa 1131.5]1.5[t 22t f t f r t f =<=+=+=<=+=+=<=<=?=<σσσσσσσσσσσσ
（5）法兰剪应力 a.剪切面积
mm l D A r 1166074484414.3=??==τπ
式中 l ——法兰与短节焊缝高度，取l =44mm 。
b.剪应力
预紧状态 MPa A W 4.1301638.0]0.8[.7MPa 231166072767024n a =?=<===
σττ 操作状态 MPa MP A W p 1081358.0]0.8[a 18116607
2100886t
n p =?=<==
=
σττ
由以上计算可知，法兰的正应力和剪应力的强度足够。 （6）法兰刚度要求
14.8mm
0.5)/6(324)2-(73.4 6
/)5.0)(2(min
=+??=+-=m d S t B
式中mm D S b 4.734093514.3n =?==π
。90mm t m in ，满足刚度要求= 例3-7 设计某容器筒身与筒盖的连接法兰。已知容器内径D i =1000mm ，设计压力 p =6Mpa ，设计温度T=1000℃，筒体材料16MnR ，壁厚t n =25mm ，腐蚀裕量C 2=2mm 。 [解]根据设计条件，压力较高，宜采用长颈对焊法兰。 1、垫片设计 （1）垫片材料、密封面型式 根据设计条件，采用不锈钢缠绕垫片和榫槽密封面。 （2）垫片参数 m =3，y=69 （3）垫片尺寸 由JB4706《金属包垫片》，取垫片外径D 3=1099mm ，内径D 2=1049mm ，厚度g δ=4.5mm 。 （4）垫片宽度 垫片实际宽度 mm D D N 252 1049 1099223=-=-= 垫片基本密封宽度 mm mm b g 4.67 5.132 4.5 232 0>=+= += δ? 垫片有效密封宽度 mm b 38.975.1353.2b 35.20=?== （5）垫片压紧力作用中心圆直径 D G =垫片接触外径—2b=1099—2×9.38=1080.24mm （6）垫片宽度校核 mm y D A N G b b 9.1669 1080.246.28228 3464328.6][min =???== σ N=25mm>N min ，满足要求。 2、螺栓设计 （1）螺栓材料和许用应力 螺栓材料采用35CrMoA ，b ][σ=228Mpa ，t b ][σ=206Mpa （2）螺栓载荷 预紧状态 W a =3.14D G by=3.14×1080.24×9.38×69=2195340N 操作状态 W p =0.7852 G D p+6.28D G bmp =0.785×1080.242×6+6.28×1080.24×9.38×3×6=6641581N （3）螺栓面积 预紧状态 2a a 96292282195340 ][mm W A b === σ 操作状态 2p p 32241206 6641581 ][mm W A t b == = σ 需要的螺栓面积 A m =32241mm 2 （4）螺栓配置 a ．螺栓规格 取M36螺栓，螺纹根径d 1=31.670mm b ．螺栓数量 41670.3114.332241 44n 2 21m =??== d A π个 取n=44个 螺栓总面积 22 21p 346434 670.3114.3444n mm d A =??=π c. 螺栓中心圆直径 法兰背面结构要求： 以法兰锥颈小端厚度与容器壳壁等厚，即0 g '=25mm ，锥颈大端厚度 mm 50~5.3725)2~5.1()2~5.1(00 =?='='g g ，取1g '=46mm 。 由GB150查得S=48mm 。 11884824621000221 1=?+?+=+'+≥S g DN D b mm 螺栓环向布置要求： mm S n D b 112114 .380 443=?= ≥ π 式中 S 由GB150查得，S =80mm 。 实际取螺栓中心圆直径D b =1195mm 。 （5）螺栓设计载荷 预紧时W=0.5(A m +A b )b ][σ=0.5×(32241+34643)×228=7624776N 操作时W=W p =6641581N 3．法兰设计 （1）法兰材料 法兰材料16Mn （锻件），许用应力f ][σ=150Mpa ，MPa 150][t f =σ （2）法兰力矩 a.载荷 6 1004785.0624.1080785.0785.0785.0474775561004785.0785.02 22222 2i 1??-??=-==??==p D p D P N p D P i G =748431N P 3=6.28D G bmp=6.28×1080.24×9.38×3×6=1145395N b.力臂 mm S mm g D S 5.71445.05.490.5l 5.49)46210041195(5.02-D -5.0g121i b =?+=+==?--?='=（ 式中 mm C g 44246g 21 1=-=-'= l 2=0.5(S+g 1+l 3)=0.5×(49.5+44+57.38)=75.44mm l 3=0.5(D b －D G )=0.5×(1195-1080.24)=57.38mm c.法兰力矩 M p =P 1l 1+P 2l 2+P 3l 3=4747755×71.5+748431×75.44+1145395×57.38 =461648882N ·mm M a =W l 3=7624776×57.38=437509647N d.法兰设计力矩 M p =461648882N ·mm mm 437509647150 150 437509647][][?=? =N M f t f a σσ 取M=461648882N ·mm （3）形状系数 mm 152231004g D h 0i 0=?== 式中 g 0——法兰锥颈小端有效厚度，g 0=mm C g 2322520 =-=-' g 1/g 0=44/23=1.91 令f =1，由GB150或教材图2-54查得h/h 0=0.54，则法兰锥颈高度 h =0.54×152=82mm 。 法兰外径 D=D b +2S c =1195+2×36mm=1267mm ，取D=1270mm 。 式中 S c 由GB150得S c =36mm 。 265.11004 1270=== i D D K 查表得 T=1.81，Z=4.33，Y=8.39，U=9.23 查图得 F=0.822，V=0.23 32268082315223 .023.9d 00541.0152 833.0h F e 22 0010=??== === g h V U 法兰厚度：假设t =110mm 293 .1412.0881.0412.03226808/110/881.081.1/595.1/595.1100541.01101213=+=+========+?=+=ηγληψγψd t T te （4）法兰应力 MPa Z D t YM MPa D t M MPa D r i t i i z 6.907.524.331004 11046164888239.87.521004110293.1461648882 )100541.011033.1(1te 33.17.1831004 44293.1461648882 1g fM 2 22 2r 2 21=???=-= =???+??=+==???==－）（σσλσλσ （5）应力校核 t f t z t f r z t f t t f z MPa MPa MPa MPa MPa MP ][2.132)6.907.183(5.0)(5.0][2.118)7.527.183(5.0)(5.0][6.90][7.522251505.1]1.5[a 7.183r t f σσσσσσσσσσσσ<=+=+<=+=+<=<==?=<= 法兰满足强度要求。 （6）法兰刚度要求 mm n D S b 3.8544 119514.3=?==π 由法兰刚度要求厚度 mm m d S B 8.76/)5.03)(3623.85(6/)5.0)(2(t m in =+?-=+-= t=120mm>7.8mm ，故法兰刚度满足要求。 讨论 （1）例3-5是按活套法兰设计的任意式（平焊）法兰，采用JB4701-92甲型法兰结构型式。一般说来，这种法兰应按整体法兰设计。只有满足一定条件时，才可按活套法兰设计。这种方法不考虑锥颈与圆筒连接处的应力，但如果圆筒壁较薄时，此处的应力往往较大。 （2）例3-6和例3-7设计的乙型平焊法兰和长颈对焊法兰，从应力计算过程可知，锥颈（包括圆筒短节及其焊缝）尺寸对轴向应力z σ有显著影响，而对径向应力r σ影响最大的是法兰环的厚度。因此，设计时如果z σ不合适，宜采取调整锥颈尺寸的办法；如果r σ不合适应调整法兰环的厚度；当t σ不合适则主要采取调整锥颈尺寸的办法。 （3）法兰连接设计的内容为垫片设计、螺栓设计和法兰设计。设计时必须合理选择垫片，合理配置螺栓，恰当确定法兰结构尺寸，以保证法兰连接密封的可靠性和具有足够的强度和刚度。 3.2.5 习题 题3-11 试为一塔器的塔身（分段式）及部分接管选配法兰。已知塔的内径1000mm ，设计压力p =0.4Mpa ，操作温度250℃，壳体材料20R ，接管材料10钢，接管公称直径DN （1）=150mm ，DN （2）=300mm 。 题3-12 某容器筒身和端盖用兰联接，试校核法兰的强度。已知条件如下： 设计压力p=2.5Mpa ，操作温度150℃，筒体内径D i =1000mm ，腐蚀裕量1mm 。采用长颈对焊法兰，凹凸密封面，法兰材料16Mn ，采用M27螺栓36个，螺栓材料35CrMoA 。采用碳钢缠绕垫，垫片外径d 0=1087mm ，内径d i =1047mm ，厚度4.5mm 。法兰各部分尺寸： 法兰外径D=1195mm ，螺栓中心圆直径D b =1140mm ，颈部小端厚度0 g '=20mm ，颈部大端厚度1 g '=32mm ，锥颈高h =50mm ，法兰厚度t =64mm 。 题3-13 设计一筒体与封头联接的平焊法兰。设计条件为：筒体公称直径DN=800mm ， 设计压力P=0.4Mpa ，设计温度T=150℃，筒体材料Q235—A ，筒体壁厚t n =5mm ，腐蚀裕量2mm ，采用石棉橡胶垫，垫片外径d 0=844mm ，内径d 1=804mm ，平密封面，螺栓材料 Q235—A，螺栓规格为M16，法兰材料用16MnR。 题3-14 有一化工设备设计压力p=2Mpa，设计温度T=100℃，筒体内径D i=1000mm，材料16MnR，腐蚀裕量1mm，筒体壁厚t n=8mm，若筒体与端盖采有圆筒短节的平焊法兰联接，圆筒短节厚度为16mm，平密封面，碳钢缠绕垫片，垫片外径d0=1060mm，内径d i=1025mm，垫片厚度δg=4.5mm，螺栓材料40Cr，螺栓规格M24，法兰材料16MnR，试确定法兰的结构尺寸。 题3-15 设计一内压筒体的对焊法兰。已知筒体内径D i=1200mm，设计压力p=4.5Mpa，设计温度T=30℃，筒体材料15MnVR，腐蚀裕量1.5mm，筒体壁厚t n=20mm，采用长颈对焊法兰，碳钢缠绕垫，榫槽密封面，垫片外径d0=1308mm，内径d i=1258mm，垫片厚度δ=4.5mm，螺栓材料35CrMoA，螺栓规格用M36，法兰材料16Mn(锻)。 g 题3-16 设计一外压容器用法兰。已知设备内径D i=1000mm，设计外压力p=0.1 Mpa，设计温度T=200℃，圆筒材料Q235—A，腐蚀裕量2mm，筒体壁厚8mm，采用甲型平焊法兰，平密封面，石棉橡胶垫片，垫片外径d o=844mm，内径d i=804，螺栓材料 Q235—A，螺栓规格M16，法兰材料20R。 试验优化设计与分析(教材) 成果总结 成果完成人：任露泉，丛茜，杨印生，李建桥，佟金成果完成单位：吉林大学 推荐等级建议：二等奖 1.立项背景 在现代社会实现过程和目标的最优化，已成为解决科学研究、工程设计、生产管理以及其他方面实际问题的一项重要原则。试验优化技术因其具有设计灵活、计算简便、试验次数少、优化成果多、可靠性高、适用面广等特点，已成为现代设计方法中一个先进的设计方法，成为发达国家企业界人士、工程技术人员、研究人员和管理人员的必备技术，它对于创造利润和提高生产率起着巨大的作用。因此在我国为了赶超世界先进水平，促进科研、生产和管理事业的发展，编著相关教材，大力推广与应用试验优化技术，不仅具有普遍的实际意义，也具有一定的迫切性。 20世纪80年代初，鉴于国民经济建设实践和科学技术研究中对试验优化技术的广泛需求，为推动教学改革、提高教学质量，任露泉教授对试验优化理论与技术进行了深入系统研究，为本科生开设了“试验设计”课程，为研究生开设了“试验优化技术”课程，并于1987年由机械工业出版社出版了教材《试验优化技术》，产生了很高的学术与技术影响。 2001年任露泉教授在《试验优化技术》一书的基础上编著了《试验优化设计与分析》教材，由吉林科技出版社出版发行。该教材是对1987年出版的《试验优化技术》的修改、补充和发展。作者根据对试验优化的教学和科研应用的多年实践与体会，为适应读者学习与使用的实际需要，调整修改了原书中的部分内容和一些方法的设计程式；补充了一些试验优化设计的新方法、新技术；增添了试验优化的一些最新应用实例；并增加了试验优化分析一篇。 本教材2001年获吉林省长白山优秀图书一等奖，2002年被遴选为教育部全国研究生教学用书，再次出版发行，2004年获吉林省教学成果一等奖。 2.教材内容 本教材万字，共分三篇二十一章。第一篇试验设计，除正交设计、干扰控制设计与数据处理等常用技术外,还介绍SN比设计、均匀设计、广义设计、调优运算及稳健设计等正交试验设计技术的拓广应用和现代发展的最新方法；第二篇回归设计，除各种回归的正交设计、旋转设计、饱和设计、多项式设计、还介绍多次变换设计、交互作用搜索设计、混料设计以及D-最优设计等回归设计技术的进一步完善与最新应用技术；在第三篇试验优化技术分析中,介绍了试验数据处理过程中经常遇到的难题及其解决办法，数据分析的最新研究成果及其应用实例。例如：有偏估计、PPR分析、探索性数据分析等；此外还介绍了试验优化的常用统计软件。 3.教材特点 医学科研实验设计的三大要素[关键词] 医学科研要素健康网讯: 熊国强(湖南医科大学卫生统计学教研室长沙410078)贺石林(湖南医科大学生理学教研室长沙410078)科研的基本要素包括处理因素、受试对象和实验效应。如用某种传统西药或中成药治疗缺铁性贫血病人，观察比较两组病人血红蛋白的上升趋势，该研究中所用的两种药物称为处理因素，缺铁性贫血病人称为受试对象，血红蛋白称为实验效应。如何正确选择三大要素是科研中专业设计的关键问题。处理因素(受试因素) 通常指由外界施加于受试对象的因素，包括生物的、化学的、物理的或内外环境的。但是生物本身的某些特征(如性别、年龄、民族、遗传特性、心理因素等)也可作为处理因素来进行观察。因此，研究者应正确、恰当地确定处理因素。一般应注意以下几点：①抓住实验研究中的主要因素。研究中的主要因素是按以往研究基础上(本人或他人)提出的某些假设和要求来决定的。一次实验涉及的处理因素不宜太多，否则会使分组增多，受试对象的例数增多，在实施中难以控制误差。然而，处理因素过少，又难以提高实验的广度和深度。因此，需根据研究目的的需要与实施的可能来确定带有关键性的因素。②找出非处理因素。除了确定的处理因素以外，凡是影响实验结果的其他因素都称为非处理因素，所产生的混杂效应也影响了处理因素产生的效应对比和分析，这些非处理因素又称混杂因素。例如上述两种不同药物治疗缺铁性贫血病人的试验，非处理因素可能有年龄、性别、营养状况等。如果两组病人的年龄、性别、营养等构成不一，则可能影响药物疗效的比较。因此设计时便设法控制这些非处理因素，只有这样才能消除它们的干扰作用，减小实验误差。③处理因素必须标准化。处理因素的强度、频率、持续时间与施加方法等，都要通过查阅文献和预备试验找出各自的最适条件，然后订出有关规定和制度，并使之相对固定，否则会影响试验结果的评价。如处理因素是药物，必须正确选择批号，给药途径和时间也应标准化和相对固定化。受试对象(研究对象) 受试对象的选择十分重要，对实验结果有着极为重要的影响。大多数医学科研的受试对象是动物和人，也可以是器官、细胞或分子。但中药种植中培育品系的研究则将药用植物列为受试对象。在医学科研中，作为受试对象的前提是所选对象必须同时满足两个基本条件：①必须对处理因素敏感；②反应必须稳定。因此，在观察新药的临床疗效试验中，应当选择中等程度中青年患者，只有这样才能显示疗效率高低的差别。受试对象的疾病应诊断明确(依照国内或国际统一的诊断标准)，且表现具有典型性。研究者必须深知病人的心理状况、情绪起落、病情程度、病程长短、生活习惯、个人嗜好、家庭经济收入、食品种类等都不同程度地影响疗效，这些影响因素必须很好地加以控制，使组间均衡化。根据研究目的不同，对实验动物的选择要求也不同。动物的选择应有针对性地注意种类、品系、年龄(月龄)、性别、体重、窝别和营养状况等。为保证实验效应的精确性，某些动物的生活环境还有严格要求。 [!--empirenews.page--] 试验效应试验效应内容包括试验指标的选择和观察方法两个部分。指标的选择有以下要求：①指标的关联性，选用的指标必须与所研究的题目具有本质性联系，且能确切反映被试因素的效应。所选指标是否具有关联性，充分反映了研究者的专业知识与技术水平。②指标的客观性，指标数据来源决定它的主、客观性质。主观性指标来自观察者或受试对象，易受心理状态与暗示作用的影响，在科研中一般尽量少用。客观性指标是指通过精密设备或仪器测定的数据，能真实显示试验效应的大小或性质；排除了人为因素的干扰。③指标的灵敏度，通常是由该指标所能正确反映的最小数量级或水平来确定。如溶液中物质含量的测定，除测出下限值以外，还可测出最低改变浓度来反映灵敏度。一般要求其灵敏度能正确反映处理因素对受试对象所引起的反应就够了，并非灵敏度越高越好。④测定值的精确性，精确性具有指标的精密度与准确度双重含义。准确度是测定值与真实值接近的程度。精密度是重复测定值的集中程度。从设计角度来分析，第一强调准确，第二要求精密。既准确又精密最好，准确但精密度不理想尚可，而精密度高但准确度低则不行。应当强调指标的精确性除与检测指标的方法、仪器、试剂及试验条件有关外，还取决于研究者的技术水平及操作情况。⑤指标的 试验方案:根据试验目的和要求所拟进行比较的一组试验处理的总称。 试验因素:在试验中所研究的影响试验指标的某一项目称为因素 单因素试验:探索某一个因素对试验指标作用的试验 多因素试验:探索多个因素对试验指标作用的试验 （试验）处理：事先设计好的实施在试验单元上的具体项目，即试验中具体比较的项目称为实验处理 处理组合:不同因素不同水平的组合。 试验指标:用于衡量试验效果的指示性状。 因素水平：实验因素所处的某种特定状态或数量等级称为因素水平 显著水平：用来判断是否属于小概率事件的概率值称为显著水平，及拒绝零假设的概率，通常取0.05或0.01 参数：用来描述总体的特征值称为参数 随机化：试验处理的分配和各个试验进行的次序都是随机确定的，这个原理称为随机化 试验单元：在试验中能够施以不同处理的最小的材料单元 接受域：一个假设总体的概率分布中，可能接受假设时所能取的一切可能值所在的范围，即接受H0的区间试验效应:试验因素对试验指标所起的增加或减少的作用。 简单效应:在同一因素内两种水平间试验指标的相差。 平均效应:一个因素内各简单效应的平均数。也称主要效应，简称主效。 交互作用效应:两个因素简单效应间的平均差异。简称互作。 对照:试验方案中包括有对照水平或处理，简称对照。(试验当中所设计的比较标准的处理) 唯一差异原则:指在试验中进行比较的各个处理，其间的差别仅在于不同的试验因素或不同的水平，其余所有的条件都应完全一致。 （试验）误差:测量值与真实值之间的差异称为试验误差。 随机误差:由随机或偶然因素造成的试验结果与处理真值之间的差异称为偶然性误差或随机误差。 系统误差:由固定原因一起的试验结果与处理真值之间的差异称为系统误差。 错失误差：实验中由于试验人员粗心大意所发生的差错称为错失误差 精确度:试验中同一性状的重复观察值彼此接近的程度。(即试验误差的大小) 准确度:试验中某一性状的观察值与其理论值真值的接近程度。 固定模型：仅考察参试处理均值差异或主效应差异的单因素等重复试验的模型 试验控制：为了提高试验的准确度和精确度，必须使所有试验单元或区组内的试验单元的试验条件一致，叫试验控制 局部控制:将整个试验空间分为若干个各自相对均与的局部，每一个局部叫一个区组，所有局部构成区组因素，在每一个区组内随机排列一套试验的所有处理，它等价于一个重复 边际效应:小区两边或两端的植株，因占较大空间而表现的差异。 生长竞争:相邻小区种植不同品种或施用不同肥料时，由于株高、分蘖力或生长期的不同，通常有一行或更多行受到影响。 总体:具有共同性质的个体所组成的集团。 样本:从总体中随机抽取一些个体进行观察得到的总体变量称为样本 小概率事件不可能性原理:概率很小的事件，在一次试验中几乎不可能发生或可认为不可能发生。 接受区域：指一个假设总体的概率分布中，可能接受假设时所能取的一切可能值所在的范围，即接受H0的区间 一尾测验:备择假设只有一种可能性，假设检验只有一个否定区域，这类测验叫一尾测验。 两尾测验:指概率分布下，显著水平按左边和右边两尾的概率的和进行检验假设检验有两个否定区 第一类错误:指不同总体的参数间本来没有差异，而测验结果认为有差异，这种错误称为第一类错误(否定本来正确的无效假设) 第二类错误:指参数间本来有差异，而测验结果认为参数间无差异，这种错误称为第二类错误。(接受了本来错误的无效假设) 置信度:保证区间能覆盖参数的概率。 置信区间:在一定概率保证下，能够覆盖参数的一个估计范围。 1.Fisher试验设计的三个基本原理：设置突变，随机化，局部控制 2.数据资料变异度的表示方法：变异系数，极差，方差，标准差 3.统计假设检验的一般步骤为：提出统计假设，确定显著水平的统计区间，计算μ值或t值，统计推断 4.在直线回归分析中，检验回归关系是否显著的方法有：相关系数，回归方程，直线回归方程进行方差分析 5.常用的随机排列试验设计有：完全随机，随机区组试验，拉丁方试验，裂区和条区试验 6.实验因素对试验指标所起的增加或减少作用称为试验效应 7.进行田间试验时设置重复的主要作用是降低误差 2009-2010学年第二学期《食品试验优化设计》课程 教学基本方案 1. 课程性质与目的 试验优化设计是以数理统计为理论基础，按照试验设计原理，对科学研究中拟通过试验解决的具体问题提出科学而合理的试验方案，指导和保证试验环节的正确实施，力求以最经济的试验投入获得尽可能多的数据信息，然后用科学的统计方法进行数据处理，得出可靠的结论，从而进一步指导生产以及科研工作。食品试验优化设计是试验优化设计在食品科学领域的具体应用，是食品科学与工程以及相关专业必修的专业基础课。学习本课程的主要目的是让学生掌握试验设计的基本原理和方法，培养学生分析问题和解决问题的能力，使学生能够独立设计试验和实施试验，并能对试验结果进行正确的统计处理，培养学生成为具有一定试验设计水平的高级专业人才。 2. 使用教材与主要参考书 使用教材：面向21世纪的统编教材，王钦德、杨坚主编《食品试验设计与统计分析》，中国农业大学出版社出版，2003年。 参考书：1.李志西，杜双奎. 试验优化设计与统计分析. 北京：科学出版社，2010 ? 2.王钦德，杨坚. 食品试验设计与统计分析. 第二版. 北京：中国农业大学出版社， 2003 ? 3.杜双奎，于修烛，李志西. 食品试验设计与统计分析实验指导. 陕西: 西北农林 科技大学校内自编教材，2005 ? 4.茆诗松，周纪芗，陈颖. 试验设计.北京：中国统计出版社，2004 ? 5.刘魁英. 食品研究与数据分析. 第二版. 北京：中国轻工业出版社，2005 ? 6. Douglas C. Montgomery. Design and analysis of experiments.第六版.人们 邮电出版社，2007 ?7.李云雁，胡传荣.试验设计与数据处理.化学工业出版社，2005 3.教学方法与手段 以课堂讲授为主，传统教学与多媒体教学相结合。 4.考核方式 以下是需求分析说明书、详细设计说明书、概要设计说明书样例 需要详细资料的去 https://www.wendangku.net/doc/3c1638511.html,/BBS/view.asp?ID={CA9329C0-93C5-4417-9170-452FF61E8C DB}&page=1下载 XX系统概要设计说明书 目录 1. 文档介绍1 1.1 文档目的1 1.2 文档范围1 1.3 读者对象1 1.4 参考文献1 1.5 术语与缩写解释1 2. 系统概述2 3. 设计约束2 3.1需求约束2 3.2隐含约束2 4. 设计策略3 4.1扩展策略3 4.2复用策略3 4.3折衷策略3 5．系统总体结构3 5.1、系统总体结构3 5.2、子系统功能及接口4 6. 子系统的结构与功能5 6.1、TERMSERV 5 7. 功能需求追溯5 8. 环境的配置5 9．其它6 附录 6 A、与主机接口6 B、与终端接口6 1. 文档介绍 1.1 文档目的 编写该文档的目的在于从总体设计的角度明确xxxx系统的功能和处理模式，明确与银联的接口，使系 统开发人员和产品管理人员明确产品功能，可以有针对性的进行系统开发、测试、验收等各方面的工作。 1.2 文档范围 1.3 读者对象 该文档的读者为用户代表、软件分析人员、开发管理人员和测试人员。 1.4 参考文献 《xxxx系统需求说明书》 1.5 术语与缩写解释 无 2. 系统概述 XX系统是以触摸屏为主要交互工具，帮助用户以自助方式做业务查询。本系统的主要功能包括：话费 查询、新业务介绍、网点分布查询、自助终端分布查询、电信新闻、交易监控、设备维护和监控等。本系 统的设计目标是保证系统可以7*24小时安全、高效无故障运行；业务人员可以轻松完成设备和交易的监控 、管理工作；报表种类齐全，可以满足业务人员各种帐务需求。 3. 设计约束 实验设计的三要素与四原则 众所周知，科研工作者在进行医药方面的科学研究之前，需要制定完善的统计研究设计方案，那么什么样的设计方案才称得上是完善的呢? 完善的设计方案需具备六个条件 一般来说，应具备以下条件：人力、物力和时间满足设计要求;实验设计的“三要素”和“四原则”均符合专业和统计学要求;重要的实验因素和观测指标没有遗漏，并做了合理安排;重要的非实验因素(包括可能产生的各种偏性)都得到了很有效的预防和控制;研究过程中可能出现的各种情况都已考虑在内，并有相应的对策和严格的质量控抗对操作方法、实验数据的收集、整理、分析等均有一套规范的规定和正确的方法。而其中准确把握统计研究设计的“三要素和四原则”，无疑是其设计方案科学严谨的象征。 实验设计的“三要素” 实验设计三要素应着重考虑： 一、受试对象的种类问题。这里面包含以下几种情形：l、一般医学科研——常用动物、离体标本或人体内取得的某些样本作为受试对象;2、新药的临床前试验——一般用动物作为受试对象;3.新药的临床试验阶段——一般用人作为受试对象。新药临床试验一般分为4期，在1期临床试验阶段，通常用健康志愿者作为受试对象;而在其他各期临床试验阶段，常用患特定疾病的患者作为受试对象。选择什么样的患者，应有严格的规定。 二、实验因素。实验研究的目的不同，对实验的要求也不同。若在整个实验过程中影响观察结果的因素很多，就必须结合专业知识，对众多的因素做全面分析，必要时做一些预实验，区分哪些是重要的实验因素，哪些是重要的非重要的实验因素，以便选用合适的实验设计方法妥善安排这些因素。水平选取的过于密集，实验次数就会增多，许多相邻的水平对结果的影响十分接近，不仅不利于研究目的的实现，而且将会浪费人力、物力和时间;反之，该因素的不同水平对结果的影响规律不能真实地反映出来，易于得出错误的结论。在缺乏经验的前提下，应进行必要的预实验或借助他人的经验，选取较为合适的若干个水平。所谓质量因素，就是因素水平的取值是定性的，如药物的种类、处理方法的种类等。应结合实际情况和具体条件，选取质最因素的水平，千万不能不顾客观条件而盲目选取。 三、实验效应。实验效应是反映实验因素作用强弱的标志，它必须通过具体的指标来体现。要结合专业知识，尽可能多地选用客观性强的指标，在仪器和试剂允许的条件下，应尽可能多选用特异性强、灵敏度高的客观指标。对一些半客观(如读取病理切片或X片上所获得的结果)或主观指标(如给某些定性实验结果人为打分或赋值)，一定要事先规定读取数值的严格标准，必要时还应进行统一的技术培训。 实验设计的“四原则” 实验设计四原则的实施主要包括： 食品试验设计与分析 一、名词解释 科技论文：是通过运用概念、判断、推理、证明或反驳等逻辑思维手段来分析、表达自然科学理论和技术开发研究成果的文字材料。 可行性研究报告：随着近代自然科学技术、科技管理和商品经济的高度发展，每开展一个新的研究项目或建设项目，投资者都要对投资效果进行预测，要多方周密地调查研究，寻找能够获得最佳投资效果的可行方案，以便为最终决策提供科学依据。这种调查研究叫可行性研究。 科技合同：科技合同（协议）是在科研、试制、成果推广、技术转让、技术咨询服务等科技活动中，采用经济合同这一法律形式签订的契约，合同各方必须具有法人资格，才能签订科技合同。 样本：是总体中所抽取的一部分个体。 总体：是指考察的对象的全体。 试验指标：在试验设计中，根据试验的目的而选定的用来衡量或考核试验效果的质量特性试验因素：凡对试验指标可能产生影响的原因或要素 正交试验设计：正交实验设计也称正交设计，是用来科学地设计多因素试验的一种方法。 二、填空。 1.根据研究方法不同，可把科技论文分为理论型、实验型、描述型。 2.科技应用文包括可行性研究报告、科技合同、和科技论文。 3.根据科技论文写作目的和作用的不同分为学术性论文、技术性论文、学位论文后者又可分为学士论文、硕士论文、博士论文。 4.试验设计的三原则重复原则、随机化原则、局部控制。 5.试验误差可分为三类，即随机误差、系统误差和疏忽误差。 6.统计推断包括假设检验和参数估计。 7.显著性检验方法，常用的有t检验、F检验、x2检验、μ检验等。 三、简答。 1.简述科技论文作用。 答：1.科技论文是科研成果的总结和记录，是进行学术交流的重要手段，也是进行科技成果鉴定和评审科技成果的重要依据。 2.科技论文是政府或企业进行重大技术决策的依据。 3.科技论文是科研工作的一个组成部分，是考核科技人员工作业绩的重要标准之一，也是科技人员申报、晋升技术职称的重要依据之一。 4.4.科技论文的数量越多，质量越高，标志着某个部门、单位、企业的研究水平越高，也是其科技工作成效和科学研究实力的具体体现。 2.试比较学术论文和学位论文在写作格式和风格方面的异同。 答：①学术论文的写作格式结构形式具有一定的规律，形成了一套独特的结构程序，一般包括8个部分前置部分（题名、论文作者、关键词、摘要）主题部分（引言、正文、结论、参考文献）；②风格客观朴素在学术论文里，不需要用一些华丽的或是带情感的词句；单独性 第一题 考察温度对烧碱产品得率的影响，选了四种不同温度进行试验，在同一温度下进行了5次试验（三数据见下表）。希望在显着性水平为。 1.SSE的公式 2.SSA的公式 3.将表格粘贴进Excel，然后进行数据分析，勾选标于第一行，显示在下面 P=，远小于，所以是显着的 4.打开Minitab，复制表格，“统计”“方差分析”“选单因素未重叠”“响应C1C2C3C4”点击“比较”勾选第一个，确定 结果: 工作表 3 单因子方差分析: 60度, 65度, 70度, 75度 来源自由度 SS MS F P 因子 3 误差 16 合计 19 S = R-Sq = % R-Sq（调整） = % 平均值（基于合并标准差）的单组 95% 置信区间 水平 N 平均值标准差 ------+---------+---------+---------+--- 60度 5 (------*------) 65度 5 (------*------) 70度 5 (------*------) 75度 5 (------*------) ------+---------+---------+---------+--- 合并标准差 = Tukey 95% 同时置信区间 所有配对比较 单组置信水平 = % 60度减自: 下限中心上限 ------+---------+---------+---------+--- 65度 (------*------) 70度 (------*-----) 75度 (------*------) ------+---------+---------+---------+--- 65度减自: 下限中心上限 ------+---------+---------+---------+--- 70度 (------*-----) 75度 (------*------) ------+---------+---------+---------+--- 70度减自: 下限中心上限 ------+---------+---------+---------+--- 详细设计说明书 1.引言 1.1编写目的 本详细设计说明书是针对网络信息体系结构的课程作业而编写。目的是对该项目进行详细设计，在概要设计的基础上进一步明确系统结构，详细地介绍系统的各个模块，为进行后面的实现和测试作准备。本详细设计说明书的预期读者为本项目小组的成员以及对该系统感兴趣，在以后想对系统进行扩展和维护的人员。 2.系统的结构 ●ui：系统界面部分，负责接受用户输入，显示系统输出，负责其他模块功能的协调调用， 并含有站内搜索功能，即在用户指定的已打开的ftp站点中搜索用户需要的资源。ui 部分调用common部分的功能读取xml文件中保存的界面元素属性信息，用户最近访问过的10个ftp信息，用户选择的下载的ftp内容列表及其他需要通过xml文件保存的信息。 ●client：实现ftp客户端的功能，ftp连接，ftp上传及下载：上传或下载用户指定的 资源，并返回相应的信息。 ●search:资源实时检索部分，根据用户输入的资源名称关键字，资源类型和选择的检索 方式检索用户需要的资源，并验证资源的可用性，返回可用资源及其大小，速度等相关信息。 ●preview：资源预览部分，显示用户选择的资源的部分内容，以使用户决定是否需要该 资源。preview部分调用common部分读取属性文件的内容亦显示预览资源内容的显示格式。 3．模块1（ui）设计说明 3.1模块描述 实现用户界面的包，含有11个文件51个类，是本系统中最复杂的代码。 3.2功能 负责接受用户输入，显示系统输出，其他模块功能的协调调用，并含有站内搜索功能，即在用户指定的已打开的ftp站点中搜索用户需要的资源。 3.3交互的模块 client，search，preview，common。 3.4 模块设计 该模块中的主要文件，文件中包含的主要类及其功能和与其它包的交互如下： ●MainFrame.java：MainFrame是含有主函数的类，也是lyra客户端开始执行的类， 它先后进行资源的初始化，显示主界面等工作，根据屏幕大小设置界面大小，设置界面的观感。 ●FtpFrame_AboutBox.java:显示关于窗口的类，当用户点击帮助菜单中的关于菜单 项时会弹出关于对话框。 ●Tools.java：FileTools是文件操作辅助类，可以实现文件的递归删除等。 ●XMLController.java: JDOMTes是操作xml文件的类，用JDOM来操作xml文件， 实现的功能有： （1）保存ftp服务器的文件列表（站内搜索时使用），递归的从ftp服务器读取列表，并存入一个xml文件中（文件的命名方法是：ip+用户名.xml）;以目录树的形式保存。 （2）根据文件名在文件中查找文件，站内搜索时使用。 （3）保存ftp服务器的信息：ip，端口（默认端口21不保存），用户名（默认anonymous 不保存），密码，最多存10个；存在resource\settings\ serversinfor.xml文件中。 （4）读取已存储的ftp服务器信息。 （5）从type.xml读取搜索的类型。 ●Constants.java:放置系统运行时使用的一些常量，initcontent（）函数对所有常量进行 初始化，这个函数在MainFrame中被调用一次。iconHashMap是hash表，用于存放文件的系统图标。 ●CustomizedController.java：包含自定义的控件类，java中的控件可能不能满足需求， 需要自己定义某些属性。这些控件会在创建界面时使用。其中含有的类有： （1）CustomizedJTable 是表格类，设置表格的某些属性，如字体等。 （2）CustomizedTableCellRenderer是表格单元格绘制器类，主要用于显示文件的系统图标，和文件名。 （3）LeftPanel类的父类是JTabbedPane，用户显示主窗口左边的面板。 （4）RightPanel类的父类是JPanel，用户显示右边的主题部分，包括右上边的搜索及服务 试验设计与数据处理方法总述及总结 王亚丽 （数学与信息科学学院 08统计1班 081120132） 摘要：实验设计与数据处理是一门非常有用的学科，是研究如何经济合理安排 试验可以解决社会中存在的生产问题等，对现实生产有很重要的指导意义。因此本文根据试验设计与数据处理进行了总述与总结，以期达到学习、理解、掌握的以及灵活运用的目的。 1 试验设计与数据处理基本知识总述 1.1试验设计与数据处理的基本思想 试验设计与数据处理是数理统计学中的一个重要分支。它是以概率论、数理统计及线性代数为理论基础，结合一定的专业知识和实践经验，研究如何经济、合理地安排实验方案以及系统、科学地分析处理试验结果的一项科学技术，从而解决了长期以来在试验领域中，传统的试验方法对于多因素试验往往只能被动地处理试验数据，而对试验方案的设计及试验过程的控制显得无能为力这一问题。 1.2试验设计与数据处理的作用 （1）有助于研究者掌握试验因素对试验考察指标影响的规律性，即各因素的水平改变时指标的变化情况。 （2）有助于分清试验因素对试验考察指标影响的大小顺序，找出主要因素。（3）有助于反映试验因素之间的相互影响情况，即因素间是否存在交互作用。（4）能正确估计和有效控制试验误差，提高试验的精度。 （5）能较为迅速地优选出最佳工艺条件（或称最优方案），并能预估或控制一定条件下的试验指标值及其波动范围。 （6）根据试验因素对试验考察指标影响规律的分析，可以深入揭示事物内在规律，明确进一步试验研究的方向。 1.3试验设计与数据处理应遵循的原则 （1）重复原则：重可复试验是减少和估计随机误差的的基本手段。 （2）随机化原则：随机化原则可有效排除非试验因素的干扰，从而可正确、无偏地估计试验误差，并可保证试验数据的独立性和随机性。 （3）局部控制原则：局部控制是指在试验时采取一定的技术措施方法减少非试验因素对试验结果的影响。用图形表示如下： 2试验设计与数据处理方法总述和总结 2.1方差分析 （1）概念：方差分析是用来检验两个或两个以上样本的平均值差异的显著程度。并由此判断样本究竟是否抽自具有同一均值的总体。 （2）优点：方差分析对于比较不同生产工艺或设备条件下产量、质量的差异，分析不同计划方案效果的好坏和比较不同地区、不同人员有关的数量指标差异是否显著时，是非常有用的。 （3）缺点：对所检验的假设会发生错判的情况，比如第一类错误或第二类错误的发生。 （4）基本原理：方差分析的基本思路是一方面确定因素的不同水平下均值之间的方差，把它作为对由所有试验数据所组成的全部总体的方差的第一个估计值；另一方面再考虑在同一水平下不同试验数据对于这一水平的均值的方差，由此计算出对由所有试验数据所组成的全部数据的总体方差的第 二个估计值。比较上述两个估计值，如果这两个方差的估计值比较接近就说明因素的不同水平下的均值间的差异并不大，就接受零假设；否则，说明因素的不同水平下的均值间的差异比较大。 实验优化设计考试答案 精编版 MQS system office room 【MQS16H-TTMS2A-MQSS8Q8-MQSH16898】 第一题 考察温度对烧碱产品得率的影响，选了四种不同温度进行试验，在同一温度下进行了5次试验（三数据见下表）。希望在显着性水平为。 1.SSE的公式 2.SSA的公式 3.将表格粘贴进Excel，然后进行数据分析，勾选标于第一行，显示在下面 P=，远小于，所以是显着的 4.打开Minitab，复制表格，“统计”“方差分析”“选单因素未重叠”“响应 C1C2C3C4” 点击“比较”勾选第一个，确定 结果:工作表3 单因子方差分析:60度,65度,70度,75度 来源自由度SSMSFP 因子误差合计 S==%R-Sq（调整）=% 平均值（基于合并标准差）的单组95%置信区间 水平N平均值标准差------+---------+---------+---------+--- 60度度度度合并标准差= Tukey95%同时置信区间 所有配对比较 单组置信水平=% 60度减自: 下限中心上限------+---------+---------+---------+--- 65度度度度减自: 下限中心上限------+---------+---------+---------+--- 70度度度减自: 下限中心上限------+---------+---------+---------+--- 75度获得结果，区间相交包含的不明显，反之明显 第二题 为研究线路板焊点拉拔力与烘烤温度、烘烤时间和焊剂量之间关系。从生产过程中收集20批数据，见下表: 1.将表格粘贴进Minitab，然后“统计”“回归”“回归”“响应，变量”“图 形，四合一” 2.P小于，显着 4.残差分析 第三题 钢片在镀锌前需要用酸洗方法除锈， 为提高除锈效率，缩短酸洗时间，需 要寻找好的工艺参数。现在试验中考 察如下因子与水平： XXX软件/项目/系统 详细设计说明书拟制日期 评审人日期 批准日期 编写单位或个人 修订历史 目录 XXX软件详细设计说明书 (1) Revision Record 修订记录 (1) 1 引言 (1) 1.1 编写目的 (1) 1.2 背景 (1) 1.3 参考资料 (1) 1.4 术语定义及说明 (1) 2 设计概述 (2) 2.1 任务和目标 (2) 2.1.1 需求概述 (2) 2.1.2 运行环境概述 (2) 2.1.3 条件与限制 (2) 2.1.4 详细设计方法和工具 (2) 3 系统详细需求分析 (3) 3.1 详细需求分析 (3) 3.2 详细系统运行环境及限制条件分析接口需求分析 (3) 4 总体方案确认 (4) 4.1 系统总体结构确认 (4) 4.2 系统详细界面划分 (5) 4.2.1 应用系统与支撑系统的详细界面划分 (5) 4.2.2 系统内部详细界面划分 (5) 5 系统详细设计 (5) 5.1 系统结构设计及子系统划分 (5) 5.2 系统功能模块详细设计 (6) 5.3 系统界面详细设计 (7) 5.3.1 外部界面设计 (8) 5.3.2 内部界面设计 (8) 5.3.3 用户界面设计 (8) 6、数据库系统设计 (8) 6.1设计要求 (8) 6.2 信息模型设计 (8) 6.3 数据库设计 (9) 6.3.1 设计依据 (9) 6.3.2 数据库种类及特点 (9) 6.3.3 数据库逻辑结构 (9) 6.3.4 物理结构设计 (10) 6.3.5 数据库安全 (10) 6.3.6 数据字典 (10) 7 非功能性设计 (10) 8 ...................................................... 错误!未定义书签。 9 环境配置 (11) 实验优化设计考试答案 精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8- 第一题 考察温度对烧碱产品得率的影响，选了四种不同温度进行试验，在同一温度下进行了5次试验（三数据见下表）。希望在显着性水平为。 1.SSE的公式 2.SSA的公式 3.将表格粘贴进Excel，然后进行数据分析，勾选标于第一行，显示在下面 P=，远小于，所以是显着 的 4.打开Minitab，复制表 格，“统计”“方差分 析”“选单因素未重 叠”“响应 C1C2C3C4” 点击“比较”勾选第一 个，确定 结果: 工作表 3 单因子方差分析: 60度, 65度, 70度, 75度 来源自由度 SS MS F P 因子 3 误差 16 合计 19 S = R-Sq = % R-Sq（调整） = % 平均值（基于合并标准差）的单组 95% 置信区间水平 N 平均值标准差 ------+---------+---------+---------+--- 60度 5 (------*------) 65度 5 (------*------) 70度 5 (------*------) 75度 5 (------*------) ------+---------+---------+---------+--- 合并标准差 = Tukey 95% 同时置信区间 所有配对比较 单组置信水平 = % 60度减自: 下限中心上限 ------+---------+---------+---------+--- 65度 (------*------) 70度 (------*-----) 75度 (------*------) ------+---------+---------+---------+--- 65度减自: 下限中心上限 ------+---------+---------+---------+--- 70度 (------*-----) 75度 (------*------) ------+---------+---------+---------+--- 70度减自: 课 程 论 文 课程名称试验设计与数据处理 专业2012级网络工程 学生姓名孙贵凡 学号201210420136 指导教师潘声旺职称副教授 成绩 科学研究与数据处理 学院信息科学与技术学院专业网络工程姓名孙贵凡学号：201210420136 摘要：《实验设计与数据处理》这门课程列举典型实例介绍了一些常用的实验设计及实验数据处理方法在科学研究和工业生产中的实际应用，重点介绍了多因素优化实验设计——正交设计、回归分析方法以对目标函数进行模型化处理。其适于工艺、工程类本科生使用，尤其适用于化学化工、矿物加工、医学和环境学等学科的本科生使用。其对行实验设计可提供很大的帮助，也可供广大分析化学工作者应用。关键字：优化实验设计; 标函数进行模型化处理; 正交设计; 回归分析方法 1 引言 实验是一切自然科学的基础,科学界中大多数公式定理是由试验反复验证而推导出来的。只有经得起试验验证的定理规律才具有普遍实用性。而科学的试验设计是利用自己已有的专业学科知识，以大量的实践经验为基础而得出的既能减少试验次数，又能缩短试验周期，从而迅速找到优化方案的一种科学计算方法，就必然涉及到数据处理，也只有对试验得出的数据做出科学合理的选择，才能使实验结果更具说服力。实验设计与数据处理在水处理中发挥着不可估量的作用，通过科学合理的实验设计过程加上严谨规范的数据处理方法，可以使水处理原理，内在规律性被很好的发现，从而更好的应用于生产实践。 2 材料与方法 2.1 供试材料 1. 论文所围绕的目标和假设 研究的目标就是实验的目的，我们设计了这个实验是想来做什么以及想得到什么样的结论。要正确的识别问题和陈述问题，这些需要专业知识和大量的阅读文献综述等方法来获得我们所要提出的问题。需要对某一个具体的问题，并且对这个具体的问题提出假设。如水处理中混凝剂的最佳投加量，混凝剂的最佳投加量有一个适宜的PH值范围。 密级： 文档编号：第版 分册名称： 第册/共册 校级（公共课）学生成绩管理系统 详细设计说明书 1.00版 中南大学（某专业某年级某人） 详细设计说明书 1．引言 (3) 1.1编写目的 (3) 1.2项目背景 (3) 1.3定义 (3) 1.4参考资料 (3) 2．总体设计 (4) 2.1需求概述 (4) 2.2软件结构 (4) 3．程序描述 (4) 3.1数据库模块 (9) 3.2成绩录入模块 (14) 3.3统计打印模块 (20) 4. 接口设计 (22) 4.1外部接口 (22) 4.2内部接口 (23) 5. 数据库设计 (23) 1．引言 1.1编写目的 为明确软件需求、安排项目规划与进度、组织软件开发与测试，撰写本文档。 本文档供项目经理、设计人员、开发人员参考。 1.2项目背景 a.项目的委托单位：中南大学 开发单位：李明 主管部门：中南大学信息学院 b.该软件系统与其他 1. 本软件系统的名称：校级（公共课）学生成绩管理系统 2. 该软件系统同其他系统或其他机构的基本的相互来往关系：该系统基于IE浏览器，版本为6.0及以上，支持windows系列平台。 1.3定义 定义关键词如下： HTTP —— Hyper Text Transfer Protocol.（超文本传输协议） IIS —— Internet 信息服务. HTML —— Hyper Text Markup Language(超文本标记语言). ASP ——Active Server Pages ODBC ——开放数据库连接 ADO ――活动存储对象 IPO —— input & process & output(输入、处理、输出) CGI―― Common GateWay interface (公用网关接口技术) 问答题 1．什么是实验设计，试验设计的类型有哪些，实验设计的三要素是什么，实验设计的原则是什么？ 实验设计也称为试验设计，就是对实验进行科学合理的安排，以达到最好的实验效果。 类型：1、演示实验；2、验证实验；3、比较实验；4、优化实验；5、探索实验。 “三要素”：实验单元、实验因素、实验效应。 原则：重复原则、随机化原则、局部控制原则、对照原则、平衡原则、弹性原则、最经济原则。 2．什么是比较实验，举例说明在什么情况下采用比较实验及其方法，比较实验的结果分析方法有哪几种？ 比较实验一般是通过大量的实验而得出理想的结果，是科学实验的一种基本类型。 比较两个处理之间的水平比较用t检验，多个处理之间的水平对比用方差分析。 比较实验的结果分析一般可以使用u检验、t检验、f检验。 3．什么是正交实验，解释L9(34) 。解释U9（95） 正交实验设计就是使用正交表来安排实验的方法。 L9(34)表示正交表要进行9次实验，每次实验有4个因素，每个因素有3个水平数。 U9（95）表示均匀设计表要进行9次实验，每次实验有6个因素，每个因素有9个水平数。 4．多因素实验优化实验方法有哪些？请解释，如何筛选实验因素以简化实验 正交设计、均匀设计、稳健性设计、可靠性设计、析因设计。 实验因素的数目要适中、实验因素的水平范围应该尽可能大、实验指标要计量。 5．比较均匀设计与正交设计的异同点？两者各自的适用条件是什么？ 相同点： 两种实验设计都可以考察多个实验因素对观测结果的影响。两者均可以通过较少的实验次数来考察各因素的主效应及部分因素间的交互作用。在与特定实验对应的实验设计安排表（正交表或均匀表）选择合适且在相同实验条件下观测指标测定结果稳定性较好的情况下，两种实验设计均可以不做独立重复实验。 不同点： a、所需实验次数不同。在相同的条件下，均匀设计所需的实验次数较正交设计少。 b、作用和角色不同。均匀设计更适合于具有多水平的多因素的筛选实验。 c、统计分析方法不同。正交设计定量资料可采用与其设计相应的定量资料方差分析来处理，而均匀设 计定量资料则需要运用多重线性回归分析来处理。 适用条件： 正交设计是根据正交性准则来挑选代表点，使点能反映实验范围内各因素和实验指标的关系。具有均匀分散性和整齐可比性。只能用于实验因素比较少的实验，以最少的实验次数找出实验因素水平的最佳搭配。并且正交表可以允许空白列，同时正交表唯一。 均匀设计使用均匀设计表，均匀表不唯一。可以接受较多的实验因素，选择的实验点具有代表性。为保持整齐可比性，需要进行的实验次数比较多。是考虑实验点在实验范围内的均匀分散性而去掉整齐可比性的实验设计方法。当因素数目较多时所需要的实验次数不多。 6．实验设计的随机化与均匀性是否矛盾。 不矛盾。 所谓实验设计的随机化，是指试验材料的分配和试验的各个试验进行的次序，都是随机地确定的。 随机化的原则是为了所做的部分实验具有代表性，把实验进行适当的随机化亦有助于“均匀”可能出现的外来因素的效应。均匀性是把随机化和区组原则相结合，能够更好地保护实验点的代表性。 7．比较实验的假设检验，容易发生的两类错误是指什么错误？ 两类错误在假设检验中由于做出判定的依据是一个样本当实际上H0为真实仍可能做出拒绝H0的判断这种错误称为弃真错误；又当H0实际上不真时我们也有可能接受H0这类错误称为取伪错误。 教师学科教案[ 20 – 20 学年度第__学期] 任教学科：_____________ 任教年级：_____________ 任教老师：_____________ xx市实验学校 《试验设计与分析》教学大纲 一、课程基本情况 总学时：48 讲课学时：48 实践学时：0 总学分：3 课程类别：专业课；一般；必修 考核方式：考查 适用对象：生物工程 先修课程：概率论与数理统计 参考教材：《生物统计附实验设计》明道绪主编，中国农业出版社，2007 《生物统计学》杜荣骞主编，高等教育出版社，2004 《食品试验设计与统计分析》王钦德主编，中国农业大学出版社，2010 《试验设计》茆诗松主编，中国统计出版社，2004 二、课程设置目标 《试验设计与分析》是生物工程专业重要的专业必修课。它是数理统计的原理和方法在生物工程研究中的应用，它不仅提供如何正确地设计科学试验和收集数据的方法，而且也提供如何正确地整理、分析数据，得出客观、科学的结论的方法。本课程任务使学生能够掌握常用的试验设计原理及设计方法、试验结果的统计分析方法，了解常用的数理统计软件。通过该门课程的学习，可以掌握基本的试验（调查）设计和统计分析方法，为学生毕业论文以及将来从事科研工作打基础。支撑人才培养规格中设计试验、数据分析要求的实现。 三、教学内容、教学方法和手段、学时分配 知识单元一：绪论（建议2学时） 知识点1：试验设计的概念、研究的内容和根本任务。 重点/难点：试验设计的研究的内容 掌握试验设计的概念，理解试验设计研究的内容和根本任务。 主要内容：试验设计的概念、研究的内容和根本任务。 教学方法和手段：讲授 知识点2：试验设计与分析在生物工程研究中的应用 重点/难点：试验设计与分析的发展概况 了解试验设计与分析在生物工程研究中的应用及发展概况，了解SAS、SPSS等常用的统计软件。 主要内容：试验设计与分析在生物工程研究中的应用与发展试验优化设计与分析(教材)
医学科研实验设计的三大要素
试验设计与分析
食品试验优化设计课程教学方案
需求分析说明书、详细设计说明书、概要设计说明书样例
实验设计的三要素与四原则
食品试验设计与分析
实验优化设计考试答案
详细设计说明书 真正例子
试验设计与数据处理
实验优化设计考试答案精编版
软件项目详细设计 示例模版
实验优化设计考试答案精选文档
试验设计与数据处理课程论文
一个软件工程设计示例3.详细设计说明书
试验设计复习重点答案
《试验设计与分析》教学大纲