材料试验设计

材料试验设计是材料、冶金、机械、矿物加工等工科类领域推荐的研究手段，在化工、电子、建工建材、石油、交通、电力等领域有重要应用。全书共9章，第1章介绍了试验设计的概念和意义，试验的指标、因素与水平，试验设计的基本原则；第2章介绍了试验误差的来源及分析，包括误差的分类及表示方法、测量精度及误差的传递和分配；第3章主要介绍试验结果的处理和试验报告的编写；第4章介绍了方差分析，包括单因素方差分析、两因素不重复试验的方差分析及两因素等重复试验的方差分析；第5章介绍了回归设计与回归分析，包括回归模型的建立、一元线性回归分析及多元线性回归分析；第6章重点讨论单因素试验设计与分析，包括单因素试验设计的基本方法及在材料科学与工程中的实际应用；第7章主要介绍多因素试验设计与分析，包括多因素试验设计概述、分类及在材料科学与工程中的实际应用；第8章主要介绍正交设计，包括其原理、基本步骤及正交试验结果分析；第9章介绍均匀设计，包括均匀设计的基本思想、试验的安排、均匀设计的分析、均匀设计表的构造及均匀设计在材料学科中的实际应用。

杨华明，教授、博士生导师，中南大学资源加工与生物工程学院副院长、矿物材料及其应用湖南省重点实验室主任。英国布里斯托大学、俄罗斯科学院固态化学所任访问学者，澳洲昆士兰大学任高级研究学者。享受国务院政府特殊津贴。中组部国家"万人计划”领军人才、国家杰出青年科学基金获得者、国家中青年科技创新领军人才、湖南省科技领军人才、湖南省自然科学创新群体带头人、教育部新世纪优秀人才。长期从事无机功能材料、矿物材料、能源与环境材料、固废利用等研究。主持国家自然科学基金、国家科技支撑、863课题、973专题、博士点基金、教育部重点项目等，在Adv. Funct. Mater.、Chem. Mater.、Nano Res.、ChemComm、ACS Appl. Mater. Inter.、Sci. Rep.、J. Mater. Chem.、Appl. Clay Sci.等发表SCI论文160多篇，SCI引用2800余次，授权专利30件，撰写Elsevier著作1章，出版专著3部、教材3部，获省部级科技一等奖3项、二等奖2项和图书一等奖2项，获陈新民基金优秀年轻教师奖、宝钢优秀教师奖、中国硅酸盐学会青年科技奖等，指导湖南省优秀硕士论文5篇。担任Nature集团期刊Sci.Rep.编委、《材料导报》编委，兼任中国硅酸盐学会矿物材料分会副理事长和工艺岩石学分会副理事长、中国非金属矿工业协会常务理事等。

第1章试验设计简介001
1.1试验设计的概念与意义001
1.2试验设计的指标、因素与水平002
1.2.1试验指标002
1.2.2试验因素003
1.2.3试验水平004
1.3试验设计的基本原则005
1.3.1随机化原则005
1.3.2重复原则005
1.3.3局部控制原则006
本章习题007
第2章试验误差分析008
2.1引言008
2.2误差的分类及表示方法009
2.2.1误差的分类009
2.2.2误差的表示方法009
2.3过失误差011
2.3.1过失误差的来源011
2.3.2过失误差的识别与处理012
2.4随机误差016
2.4.1随机误差的来源016
2.4.2随机误差的识别与处理017
2.5系统误差023
2.5.1系统误差的来源023
2.5.2系统误差的识别与处理024
2.6测量精度032
2.7误差的传递与分配033
2.7.1误差传递规律034
2.7.2误差传递公式的应用038
2.7.3误差的分配与应用040
本章习题044
第3章试验数据处理045
3.1概述045
3.2参数估计045
3.2.1点估计046
3.2.2区间估计047
3.3假设检验049
3.3.1概述049
3.3.2一个正态总体的假设检验053
3.3.3两个正态总体的假设检验056
3.4方差分析063
3.4.1引言063
3.4.2单因子试验设计及其方差分析063
3.4.3两因子试验设计及其方差分析084
3.5回归分析091
3.5.1概述092
3.5.2最小二乘法原理092
3.5.3直线的回归094
3.5.4多元回归097
3.6试验数据处理常用软件098
3.6.1SPSSforWindows软件099
3.6.2SAS软件099
3.6.3Excel软件101
3.6.4DPS软件101
3.6.5MATLAB软件102
3.6.6Origin软件103
3.7试验报告的编写103
3.7.1试验报告的分类104
3.7.2试验报告的特点104
3.7.3试验报告的结构104
本章习题110
第4章方差分析112
4.1单因素方差分析114
4.1.1单因素方差分析简介114
4.1.2单因素方差分析的数学模型114
4.1.3单因素方差分析过程115
4.1.4单因素方差分析应用示例117
4.2两因素不重复试验的方差分析118
4.2.1两因素不重复试验数据的描述119
4.2.2平方和及其自由度的分解120
4.2.3两因素不重复试验的方差分析程序123
4.3两因素等重复试验的方差分析124
4.3.1交互作用的概念125
4.3.2考虑交互作用的方差分析126
4.3.3交互效应及因素效应的显著性检验127
4.3.4应用举例132
本章习题132
第5章方差回归分析135
5.1引言135
5.2回归模型的建立方法136
5.2.1回归模型的一般形式136
5.2.2回归模型的建立过程136
5.3回归分析的主要内容及分类141
5.3.1回归分析的定义和特点141
5.3.2回归分析的主要内容145
5.3.3回归分析的分类148
5.4一元线性回归分析151
5.4.1一元线性回归方程的建立154
5.4.2一元线性回归方程的显著性检验164
5.4.3一元线性回归分析的具体应用173
5.5多元线性回归分析183
5.5.1多元线性回归方程的建立185
5.5.2多元线性回归方程的显著性检验197
5.5.3多元线性回归分析中各因素的重要性判断203
5.5.4多元线性回归分析的具体应用209
本章习题221
第6章单因素试验设计224
6.1单因素试验设计概念224
6.2均分法225
6.3对分法227
6.4黄金分割法229
6.4.1黄金分割常数229
6.4.2黄金分割法试验230
6.5分数法233
6.6抛物线法237
6.7分批试验法238
6.7.1均分分批试验法238
6.7.2比例分割分批试验法240
6.8各种单因素优选法比较240
6.9单因素试验在材料科学与工程中的应用241
本章习题242
第7章多因素试验设计245
7.1多因素试验设计概述与原则245
7.1.1多因素试验设计概述245
7.1.2多因素试验设计原则246
7.2两因素试验设计方法248
7.2.1对分法249
7.2.2从好点出发法250
7.2.3平行线法251
7.2.4两因素盲人爬山法253
7.3多因素试验设计方法253
7.3.1随机试验法253
7.3.2因素轮换法256
7.3.3拉丁方试验法257
本章习题260
第8章正交试验设计263
8.1正交试验简介263
8.1.1正交表概述263
8.1.2正交试验设计的基本步骤265
8.1.3正交试验设计原理268
8.1.4正交试验结果的直观分析269
8.1.5考虑交互作用的正交试验设计271
8.1.6方差分析法274
8.2多指标试验276
8.2.1综合平衡法276
8.2.2综合评分法278
8.2.3水平不等的正交试验设计280
8.3混杂与混杂技巧287
8.4重复试验与重复取样的正交试验方差分析288
8.5直和法293
8.6直积法298
8.7正交试验设计的实际应用303
本章习题309
第9章均匀设计316
9.1均匀设计简介316
9.2均匀设计的基本思想317
9.3试验的安排322
9.4均匀设计的分析329
9.4.1直接分析法329
9.4.2最小二乘回归分析法330
9.4.3偏最小二乘回归分析法331
9.5均匀设计表的构造334
9.5.1均匀设计表的结构339
9.5.2同余运算规则339
9.5.3构造均匀设计表的规则340
9.6应用均匀设计表的注意事项342
9.6.1如何确定各因素的考察范围345
9.6.2如何使水平少的因素与水平多的因素相适应347
9.6.3划分因素水平时要注意的问题348
9.6.4没有电子计算机时应用均匀设计考察工艺条件349
9.6.5试验次数为奇数时的均匀试验设计表的问题350
9.7均匀设计表的使用表的产生351
9.7.1均匀设计中安排因素的351
9.7.2Un（nm）使用表的布点原则351
9.7.3水平数为素数时使用表的产生352
9.7.4水平数为非素数时使用表的产生353
9.7.5如何选择均匀设计表及安排试验方案355
9.8配方均匀设计357
9.8.1配方均匀设计过程357
9.8.2有约束的配方均匀设计359
9.9均匀设计在材料科学与工程中的应用362
9.9.1均匀设计在混凝土胶凝材料强度确定中的应用363
9.9.2均匀设计在新型摩阻材料研制中的应用366
9.9.3均匀设计在新型胶凝材料配比确定中的应用370
9.9.4均匀设计在泡沫轻质材料研制中的应用372
9.9.5超声速电弧喷涂Ti-Al合金涂层结合强度与其
工艺参数之间的关系373
9.9.6均匀设计在其他领域中的应用374
本章习题376
附录377
参考文献389