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均匀设计在橡胶配方研究中的应用.pdf

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第切期高齐圣等均匀设计在橡胶配方研究中的应用 均匀设计在橡胶配方研究中的应用 高齐圣隋树林孟宪德 青岛化工学院 摘要运用均匀设计法,通过多属性决策方法·定量地求得综合性能好的橡胶配方。对三因素九水 平的配方的优化表明,仅进行次配方试验就可得到综合性能较好的橡胶配方。 关键词均匀设计橡胶配方,多属性决策法 橡胶配方优化是一个多因素多指标问是通过设计均匀表来安排试验。均匀表的表 题。为了找到某橡胶制品的最佳配方,需进行头形式是。,表示均匀表,表示试验 相应的试验设计,以便用尽量少的试验次数次数,表示水平数,表示最多可安排的因 达到预期的目的。素数。这里一,一一,即试验次数与所取 以往,橡胶配方试验设计一般采用正交因素的水平数相同,最多可安排的因素数比 设计和组合设计的方法,其中尤以二次通用水平数少。如三因素配方试验可有如表一 旋转设计为配方工程师所常用川。正交设计所示的表头设计。 和组合设计的特点是在各因素的考察范围内 使试验点“均匀分散,整齐可比”。“均匀分利用多属性决策寻找最佳配方 散”可使所选取的少量试验点均匀散布在所按上述均匀表做橡胶配方试验得到试验 考察的范围内,各试验点具有代表性,以此减数据后,即可用以下两种方法寻找橡胶制品 。 少试验次数。“整齐可比”可使试验结果的分的最佳配方图 析非常方便,便于找出主要因素和次要因素 , 及最优试验条件。基于上述原因,采用多因素表水平数一时, 多平的正交设计和组设时,试验配合因素 及水合计其试验配方 了 次数比较多,在实际应用过程中实现起来较 ①③⑤②④口任亡‘」︵ 困难。如三因素五水平试验,若采用二次通用 旋转试验设计方法,需做次配方试验。 “均匀设计”是中科院数学所方开泰教授 将数论用于试验设计而创立的一种新的试验 方法图,其基本思想就是抛开正交设计中“整 表水平数时,, 齐可比”性而只考虑试验点的“均匀分散”性, 配合因素 即让试验点在所考察的试验范围内尽量均匀试验配方 。 地分布由于不再考虑“整齐可比”性因而用澎岁④⑤⑦①②︸︷ 均匀设计安排配方试验可大大减少试验次 数,且试验次数与各因素所取的水平数相同。 均匀设计及均匀表的使用 与正交设计、组合设计类似,均匀设计也 橡胶工业年第卷 ︸了 表水平数时,,,一关, ,、, 一,‘ ,少 配合因素一‘犷一 试验配方 ,, 艾了少 工了乡一簇镇 ① 少,,一了 ,‘, ②一,‘ ,一夕了一, ③‘ , ④再作归一化处理得 ⑤ ,一,艺, ⑥ ⑦定义如下信息效用函数作为橡胶配方的 ⑧ 综合性能评分川 ⑨ 咨 ,、才‘,、‘厂、,, ‘,’⋯ 利用多属性决策方法从自“““ 已, 做过的试验方案中挑选综合性能最好的试的大小即反映了橡胶配方综合性能的优 。 验配方作为最佳橡胶配方这种方法一般会。, 劣若几一攫彗,则第号配方即为综合 。 得到满意的结果。 性能最好的橡胶配方 将试验数据作回归分析。建立胶料性 能和配合剂组分之间的回归方程,进而用最 胶配方实例 。橡 优化方法寻找最佳橡胶配方这种方法有希, 以配方为例主要考虑的配合剂为 , 望得到更为满意的橡胶配方但所需要的数、 半补强炭黑硫黄和促进剂 ,。 学基础较多本文不作讨论,。 二其它配合剂都固定在某一标准上考虑 。 对方法作如下的讨论、 的胶料性能为拉伸强度,扯断伸长 设次试验数据矩阵如下、· 率撕裂强度一‘和扯断永 盛 为,⋯⋯久变形、。 ⋯掩 一配合剂用量份范围为 簇二簇 ”硅 ⋯镇二镇 其中表示所考察胶料的性能指标项 毛 数,,代表胶料第项性能指标的第次试 。, 。选取均匀设计表头为相应试验 验结果 。 ‘,方案安排及试验结果见表 记对多,刃一少 蕊,提一之胶料性能的要求值为 际,胶指 根据橡胶配方工艺实料性能标夕 类型分为效益型、成本型和区间型。 夕 将试验数据矩阵作如下规范化处理· 夕一’ 第项指标为效益型时 夕,镇 了 一厂,, 少、 ’表中和项指标的前项 一夕 “”,“”。 第项指标为成本型时为效益型后项为成本型将其分别按 下式处理 一多 一曰 了一,,,,, ⋯ 第项指标为区间型时记标准值少一 为,,刀 第期高齐圣等均匀设计在橡胶配方研究中的应用 表配方均匀试验设计方案及结果 试验配方、 月口 ①②③④⑤⑥⑨⑦⑧乙山任八今﹄自二了乃山内匕了卜任吮月任山哎以叮曰行‘矛了︺“了一门内︺‘匕一生︸, 月﹄上人月西“石了八月土一亡,︶匕亡﹄⋯ ‘ 土,︺⋯斗一内,﹄连急乃曰七口月」﹄︸人月口孟巴︺了匕工,,﹄ ⋯ “行 广一,,,最后按 “⋯一 一,·,, 犷犷去,‘一‘一 刃’一,,刃妙巧功衬一益如 乓乓毛毛 计算均匀设计方案中信息效用值,得到试验 , ‘门八曰︺方案中个配方的综合性能值为 ⋯,,,,, ⋯⋯,