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1、课程设计任务书学院理学院专业应用统计学学生姓名班级学号课程设计题目实践教学要求与任务：通过该课程设计，使学生进一步理解试验设计的基本概念、理论和方法；初步掌 握Excel统计工作表在试验数据统计中的应用，能利用SPSS等统计软件对相关问题完 成从试验设计到统计分析结果的输出；具备初步的运用计算机完成试验数据处理的技 能,使课堂中学习到理论得到应用。设计任务完成下列至少三项工作：1. 在科学实验或社会调查中收集适当的实际问题，进行正交试验或均匀试验设计。2. Excel在直观分析中的应用。在 Excel中列出正交表和试验结果，各水平 1 , II，III.的计算，极差R的计算，绘制趋势图。3.
2、正交试验设计方差分析的SPSS等统计软件实现。4. 均匀试验设计回归分析的SPSS等统计软件实现。5. 解释试验结果。工作计划与进度安排：11周周三58节：选题，设计解决问题方法；周四 58节：调试程序；12周周三58,节：调试程序；周四58节：完成论文，答辩。指导教师：2016年5月11日专业负责人：2016 年 月 日学院教学副院长：2016年 月 日摘要利用中铝赤泥、粉煤灰、骨料等材料采用模压成型，自然养护制成了赤泥免 烧免蒸砖。为考察粉煤灰和石灰对赤泥的激发作用， 试验中采用了有交互作用的 正交表。试验结果以抗压强度为主要性能测试指标， 利用正交设计的方法确定出 赤泥、煤粉灰等材料的最
3、佳掺量，并得出结论石灰对赤泥的激发作用大于煤粉灰 对赤泥的激发作用。关键词：赤泥，煤粉灰，免烧免蒸砖，正交设计，交互作用目录1 引言 42 问题提出 43 正交试验 53.1 正交设计法 53.2 正交表的两种性质 53.3 选取正交表 53.4 设计表头 64 正交配比试验 74.1 原材料组成 74.2 试件的制作及养护 85 试验结果分析 85.1 直接分析 85.2 计算分析 95.3 方差分析 106 试验方法 106.1在SPSS中生成正交表106.2 在SPSS中进行分析 117 结果分析 141. a 142. b 153. c 168 结语 169 参考文献 171引言中州铝
4、厂一期工程赤泥堆放场位于河南省修武县方庄镇沙墙村西北约1.00km的一道山沟内。赤泥堆放场于1992年10月28日开始投用,采用湿排， 灰水比为1 ： 1015,至2004年底已堆存赤泥约790万t左右。赤泥的大量 堆存严重污染了环境，赤泥的资源化利用成为重要课题。国外一般采用排海来处置铝业赤泥，国内几家铝厂都处在内陆省份，海洋 处置的费用太高。国内外也有许多开展赤泥资源化的研究，包括制备水泥，生产 陶瓷，塑料填等。而目前大部分技术吃渣量小且生产成本高、能耗大。利用赤 泥制备免烧砖新型建筑材料是一个新的发展方向。传统的粘土烧结砖不但破坏土 地，而且烧结过程排放SO2污染环境。开发赤泥免烧砖是符
5、合国家政策的新的 发展方向，具有较好的市场前景，可能替代传统的粘土烧结砖产品。2问题提出赤泥免烧砖是在粉煤灰砖的基础上掺入赤泥 ，据资料表明，粉煤灰和石灰对 赤泥均有激发作用，为考察其激发作用效果，本次试验安排了 3因素4水平的 正交试验，其中2个因素是交互作用。试验中固定水泥5%,石膏2%（外加）、 外加剂0.01%,成型压力16MPa,成型水分25%。各因素水平如下表所示,试验 方案及试验结果见表1。表1正交设计因素水平水平赤泥煤粉灰石灰12030102401020每个因素分别取四水平进行试验，并且认为因素A与B之间可能存在交互作 用AX B,因素A与C之间可能存在交互作用 AX C（ A
6、为赤泥，B为煤粉灰，C为 石灰）。3 正交试验3.1 正交设计法正交试验 （设计法）就是利用正交表来合理安排试验的一种方法。 安排任何一 项试验 , 首先要明确试验的目的 , 用什么指标来衡量考核试验的结果 , 对试验 指标可能有影响因素 ; 为了搞清楚因素的影响程度 , 要考虑应当把各因素选择 在哪些水平上。因素是指对试验可能产生影响的原因 , 哪些因素是主要的 , 哪些 因素是次要的 , 哪些因素只起单独作用 , 哪些因素除了各自的单独作用外 , 它 们之间的综合效果等。3.2 正交表的两种性质正交表的两种性质是均衡分散性和整齐可比性。 均衡分散性是指于每一列中 各种子码出现相同的次数。这
7、就保证了试验条件均衡地分散在配合完全的水平 （位级）组合之中 , 因而代表性强 , 容易出现好条件。整齐可比性是指由于任意两 列中全部有序数字对出现相同的次数 , 即对于每列因素 , 在各个水平 （ 位级）的 结果之和中 , 其他因素各个水平 （位级）的出现次数都是相同的。 这就保证了在各 个水平（位级）的效果之中 , 最大限度地排除了其他因素的干扰 , 因而能 最有效 地进行比较 , 作出展望。正交试验效率高、效果好的主要原因正是由它的这两种性质所决定。3.3 选取正交表一般都是先确定试验的因素、 水平和交互作用， 后选择适用的 L 表。在确定 因素的水平数时，主要因素宜多安排几个水平，次要
8、因素可少安排几个水平。（1）先看水平数。若各因素全是 2 水平，就选用 L（2 ）表；若各因素全是 3 水平，就选 L（3） 表。若各因素的水平数不相同，就选择适用的混合水平表 （此 处不深究 ） 。注意表中任一列，不同数字出现的次数相同；任两列，同一行两个 数字组成的有序数字对出现次数也应相同。（2）每一个交互作用在正交表中应占一列或二列。要看所选的正交表是否足够大，能否容纳得下所考虑的因素和交互作用。 为了对试验结果进行方差分析或回归分析，还必须至少留一个空白列，作为“误差”列，在极差分析中要作为“其他因素”列处理。（3） 要看试验精度的要求。若要求高，则宜取实验次数多的L表。（4）若试验
9、费用很昂贵，或试验的经费很有限，或人力和时间都比较紧张， 则不宜选实验次数太多的L表。（5）按原来考虑的因素、水平和交互作用去选择正交表，若无正好适用的 正交表可选，简便且可行的办法是适当修改原定的水平数。（6） 对某因素或某交互作用的影响是否确实存在没有把握的情况下，选择L 表时常为该选大表还是选小表而犹豫。 若条件许可，应尽量选用大表，让影响存 在的可能性较大的因素和交互作用各占适当的列。 某因素或某交互作用的影响是 否真的存在，留到方差分析进行显著性检验时再做结论。 这样既可以减少试验的 工作量，又不致于漏掉重要的信息。这是一个3因素2水平的正交实验，考虑的交互作用有两个，所以采用L8（
10、2A7）正交表进行正交实验。3.4设计表头把A放在第1列，B放在第2列,A X B放在第3列,C放在第4列，A X C放在第5列，第& 7列为误差列。 2二列闿的交互柞用章23456713254621674537fls44(4 1235(冒:争r11(?)4正交配比试验4.1原材料组成赤泥赤泥采自中州铝厂赤泥堆放场。赤泥采用一年龄期左右赤泥 。干容重0.70.85 g cm-,密度 2.7 2.92 g cm-,比表面积 5000 7000 cm g-,塑性 指数16.2。其化学成分见表4。表4赤泥化学成分成分AI2O3Fe2O3SiO2MgOK2ONa2OCaOTiO2烧失量含量18.321
11、0.3517.841.320.781.4628.623.5716.28(2)煤粉灰采用焦作电厂湿排粉煤灰,密度2.01 g cm3,堆积密度700 kg m3,密 实度36.3%,比表面积55.32 cm 2 g 1。其化学成分见表 5。表5煤粉灰化学成分成分Al2O3Fe2O3SiO2MgOK2ONa2OCaOTiO2烧失量含量29.435.0549.001.860.810.735.150.686.92(3)电石渣电石渣是在湿式发生器中生产电石而产生的一种水解反应副产物。一般情况下，湿式发生器中排出的电石渣浆处于液体状态 ，堆放一定时间后，可让水 分自然蒸发到50%55%勺糊状。本次试验电石
12、渣采自焦作市化电二厂，其化学成分见表&表6电石渣化学成分成分AI2O3Fe2O3SiO2MgOCaOCaS烧失量含量2.080.124.361.860.62微量30.71（4）骨料：采用建筑中用中粗砂。（5）水泥：普通硅酸盐水泥。4.2试件的制作及养护本次试验在建材实验室完成。由于赤泥吸水能力强，故成型水分控制在25%-30%物料均匀拌和后呈干散状,手捏成团状态为宜。成型模具主要由四部 分组成：套模（直径5 cm）上芯模和下芯模、脱模套筒。成型过程为：将套模放入 下模，装入粉料,装上上芯模,加至一定压力，加压速度控制在0.20.4 kN/s,去 掉成型压力后，将套模连同上、下芯模放置在脱模套筒
13、上部，加压,直至试件脱模。 经压力机压出的砖坯致密度基本均匀一致。试件制作完成后，每日洒水养护。5试验结果分析5.1直接分析直接比较8次试验的抗压强度，由表7可见，煤灰粉掺量为30%寸整体强度 较高，抗压强度最高的试验条件是第 6组ABC2 （赤泥掺量为40%,粉煤灰30%, 石灰 20%）为 21.35 MPa。表7试验方案与试验结果abA*bcA*cde强度1111111116.4952111222218.0153122112218.044122221111.955212121219.936212212121.357221122116.828221211213.945K164.575.7963.27571.28569.8362.3266.615K272.04560.75571.2765.2666.71574.22569.93R7.54515.0357.9956.0253.11511.9053.3155.2计算分析极差分析法根据每个因素对试验指标的影响不同，区分出主次。通常用极差 R来区分因素的主次。其因素的极差越大，说明这个因素对试验指标影响越大它就是主要因素；反之，则是次要因素。从表7计算可得，影响抗压强度的主次 关系如下：主次粉煤灰赤泥石灰交互作用 赤泥石灰赤泥粉煤灰交互作用由此图可以看出，在同因素情况下，赤泥第二水平更好，煤灰
