工科类专业试验设计方法教学实践探索

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1、工科类专业试验设计方法教学实践探索　　摘要：以试验设计方法教学为例，通过案例教学分析该课程在教学和科研方面如何有机结合，促进教学与科学研究的紧密结合，调动学生的学习兴趣，提高学生的创造能力，从而提高课程教学质量，培养学生科研能力与创新兴趣。　　关键词：工科类专业;试验设计方法;教学　　中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2016）36-0144-02　　一、试验设计方法　　在生产和科研中，为了研制新产品，改革生产工艺，寻找优良的生产条件，需要做大量多因素的试验。因而选用正确的试验设计方法则尤其重要。目前通常的试验设计方法有：配对设计、完全随机化、均衡设计、正交

2、设计等。实践证明，正交试验设计法就是研究与处理多因素试验的一种科学有效的方法。这种方法的优点是能通过代表性很强的少数次试验，摸清各个因素对试验指标的影响情况，确定因素的主次顺序，找出较好的生产条件或最优的参数组合。　　二、试验设计方法在工科类专业中的教学实践　　（一）色纺纱生产工艺改进案例7　　问题提出：色纺纱可以实现多种成分纤维的混合和利用，并可获得独特的混色效果与产品风格，故具有一定的科技含量，符合当前社会节能环保的需求，因此具有较好的市场发展前景。但是对纤维染色后，棉纤维表层棉蜡熔化，加上染料分子的渗透会导致纤维发涩、弹性较差、容易扭结在一起，纤维单强有所下降，纤维间抱合力减弱，可纺性

3、能明显下降。采用赛络纺的工艺进行纺纱，在纺纱过程中，纤维会经过两次包缠，因此减少纤维在纱体上的外露，从而达到降低毛羽、提高单纱强力、改善纱线条干CV值等目的。目前色纺是纺织业中的朝阳产业，所以对优选生产赛络涤棉色纺纱的细纱工艺，找出最合适的生产工艺，具有一定的实际意义。　　试验条件：赛络A纱的粗纱定量为3.1g/10m，赛络B纱为纯棉精梳纱，粗纱定量分别为3.6g/10m、4.0g/10m、4.6g/10m。纺纱时温度25℃，湿度76%，涤棉实际回潮率6.5%。　　试验方案：在采用相同成分的原料、相同的锭速，试验采用L9（34）正交设计，为粗纱定量（A）、粗纱中心距（B）和细纱捻系数（C）三

4、因素三水平正交试验。其中赛络B纱粗纱定量因素三水平：A1（3.6g/10m）、A2（4.0g/10m）、A3（4.6g/10m）;粗纱中心距因素三水平：B1（6mm）、B2（8mm）、B3（10mm）;细纱捻系数因素水平：C1（330）、C2（350）、C3（370）。　　当选用的赛络B纱粗纱定量为3.6g/10m时，则赛络纺粗纱总定量和为6.7g/10m，所以选用细纱机的机械牵伸倍数为23.39;当选用的赛络B纱粗纱定量为4.0g/10m时，则赛络纺粗纱总定量和为7.1g/10m，所以选用细纱机的机械牵伸倍数为24.48;当选用的赛络B纱粗纱定量为4.6g/10m时，则赛络纺粗纱总定量和为

5、7.7g/10m，所以选用细纱机的机械牵伸倍数为28.30。7　　纱线的性能测试是在标准的恒温恒湿实验室进行的，所有的纱线实验在温度22℃，相对湿度62%的环境下进行测试。单纱的断裂强力和断裂伸长率等性能测试采用YG068C全自动单纱强力仪，上下夹持50cm，拉伸速度为0.5m/min，测试次数为10次，取其平均值。测试指标：单纱断裂强力、断裂强度、断裂伸长率、断裂功。单纱的条干均匀度测试采用UsterTester5条干测试仪，测试速度为400mm/min，测试时间为0.5分钟，测试次数为3次，取其平均值。选择条干均匀度变异系数、细节-50%、粗节+50%及棉结+200%作为评价指标。采用Y

6、G172A型纱线毛羽测试仪测试纱线毛羽，测试速度为30m/min，取10个片段，每个片段的长度为10米，测10组。　　结果分析：纱线断裂强力和断裂伸长率在试验2时明显最好，其他试验号波动较小且远远低于试验2;纱线条干CV值波动较大，试验1、2、3、5条干低于12%较好，而实验4、6条干过差;3mm以上有害毛羽数量除试验1过大外其他试验变化较小，试验2有害毛羽数最少。整体看来，试验2各项纱线性能较好;试验1纱线毛羽较多，试验4＼6断裂强力和伸长率较小且纱线条干较差，各项纱线性能较差。7　　各因素对20s赛络涤棉色纱纱线断裂强力影响程度排序为A>C>B，粗纱定量为显著影响最大，细纱捻

7、度次之，粗纱中心距影响最小。由于各因素对单纱断裂强力影响使得其越大越好，则断裂强力之和大为较好水平，因此对于20s赛络涤棉色纱其较优工艺方案为A1B2C3。各因素对20s赛络涤棉色纱纱线断裂伸长率影响程度排序为C>A>B，细纱捻系数显著影响因素，粗纱定量次之，粗纱中心距影响较小。由于各因素对单纱断裂伸长率影响使得其越大越好，则断裂伸长率之和大为较好水平，对于20s赛络涤棉色纱其较优工艺方案为A1B