Материал: Основы инженерного эксперимента. Солженикин П.А., Стогней В.Г

П.А. Солженикин В.Г. Стогней

В.В.Черниченко

ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

Учебное пособие

Воронеж 2017

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

П.А. Солженикин В.Г. Стогней В.В. Черниченко

ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

Утверждено учебно-методическим советом университета в качестве учебного пособия

Воронеж 2017

УДК 519.242(075.8) ББК 30.83я7

С 60

Солженикин П.А. Основы инженерного эксперимента: учеб. пособие / П.А. Солженикин, В.Г. Стогней, В.В. Черниченко. Воронеж: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2017. – 140 с.

В учебном пособии изложены основополагающие принципы и элементы научных исследований. Рассмотрены основные методы оптимального планирования эксперимента, основы теории ошибок измерений применительно к инженерному эксперименту, современные методы математической обработки результатов экспериментов.

Издание соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования по направлению подготовки 13.04.01 «Теплоэнергетика и теплотехника» (программа магистерской подготовки «Промышленная теплоэнергетика»), дисциплине «Инженерный эксперимент».

Табл. 13. Ил. 26. Библиогр.: 13 назв.

Научный редактор д-р техн. наук, проф. А.В. Бараков

Рецензенты: ООО ФПК «Космос-Нефть-Газ» (зам. генерального директора

канд. техн. наук В.Д. Гриценко);

канд. техн. наук, проф. В.Ю. Дубанин

Солженикин П.А., Стогней В.Г., Черниченко В.В., 2017

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2017

ВВЕДЕНИЕ

Теория и эксперимент являются двумя неразрывными звеньями единой цепи познания окружающего нас мира. Не имеет смысла говорить о приоритете любого из них, но уместно отметить, что эксперимент поглощает львиную долю людских и материальных ресурсов, затрачиваемых человечеством на научные исследования.

Современный научный эксперимент оказывается настолько сложным, трудоемким и дорогостоящим, что он сам стал предметом исследования. Родилось и стремительно развивается новое научное направление - теория эксперимента. Используя и умножая достижения математической статистики, эта теория дает исследователю четкие и логичные рекомендации по планированию и проведению экспериментов, анализу их результатов.

Математическая теория эксперимента обогатила практику концепциями многофакторности (одновременного исследования влияния большого числа факторов), рандомизации (случайного отбора), последовательного анализа, полного использования факторного пространства и др. Достижения математической теории эксперимента, представленные в виде пакетов прикладных программ для ЭВМ, стали доступны для экспериментаторов.

Однако использование этих пакетов без достаточной подготовки, без понимания логических основ тех или иных методов не может быть эффективным.

3

1. ЭКСПЕРИМЕНТ КАК ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Понятие эксперимента

Во многих областях научной и практической деятельности современного человека значительное место занимают теоретические методы изучения различных объектов

ипроцессов окружающего нас мира. Так, в металлургии все более широкое применение находят результаты, полученные на основе теоретического решения задач теории пластичности, механики жидкости и газов, физики металлов, феноменологической теории разрушения материалов и других теоретических дисциплин. Однако, несмотря на высокую эффективность теоретических методов, при рассмотрении конкретных технологических проблем, особенно в условиях действующего производства, инженеру зачастую приходится сталкиваться с задачами, решение которых практически невозможно без организации и проведения того или иного экспериментального исследования.

Собщефилософской точки зрения эксперимент (от латинского experimentium – проба, опыт) – это чувственнопредметная деятельность в науке; в более узком смысле – опыт, воспроизведение объекта познания, проверка гипотез

ит.д.

В технической литературе термину эксперимент устанавливается следующее определение – система операций, воздействий и (или) наблюдений, направленных на получение информации об объекте исследования.

Являясь источником познания и критерием истинности теорий и гипотез, эксперимент играет очень важную роль как

внауке, так и в инженерной практике. Эксперименты ставятся

висследовательских лабораториях и на действующем производстве, в медицинских клиниках и на опытных сельскохозяйственных полях, в космосе и в глубинах океана.

4