Современный инженер должен в совершенстве владеть методо-[лс/гией научных исследований и технического творчества. Лишь тот [выпускник вуза может стать настоящим специалистом, который Ежедневно настойчиво и последовательно будет совершенствовать Свои знания, творить, изобретать, вносить индивидуальный вклад в Коллективное творчество и научную деятельность любого структур-Ього подразделения.
I Всего несколько веков назад объем знаний, накопленных чело-Еечеством, был столь мал, что один человек мог не только оз-1акомиться со всеми основными достижениями своего времени, но и нести существенный вклад в развитие многих научных направ-ений. Достаточно назвать таких ученых, как Леонардо да Винчи и Михаил Ломоносов.
По мере углубления человеческих знаний и накопления инфор-1ации в науке стали более четко очерчиваться направления, изуча-)щие те или иные конкретные особенности окружающего нас ми-а, и стал вырабатываться свой особый, характерный для этого направления язык и методы изучения, и это принесло большой успех. Однако этот путь, первоначально столь обнадеживающий, в недалеком будущем, по-видимому, исчерпает себя. Связано это с тем, •то он противоречит самой своей сути: по мере углубления знаний необходима все большая дифференциация наук, что приводит к однобокому освещению изучаемых явлений и объектов, поскольку из-ва их многочисленности связи между отдельными областями наук ослабляются. Порождением этого процесса явился "узкий специа-пист", обладающий исчерпывающими знаниями только в какой-либо рдкой области науки. Но известно, что основные открытия в по-Ьледнее десятилетие были сделаны на стыках наук. ' Усвоению хотя бы основ не только "своей", но и смежных наук способствуют широкая компьютеризация процессов обучения, обес-лечение научно-технической информацией, овладение методологией научных исследований. Интересно в связи с этим высказывание Г.Галилея: "Философия написана в грандиозной книге - Вселенной, которая открыта нашему пристальному взгляду. Но понять эту кни-
гу может лишь тот, кто научился понимать ее язык и знаки, кото рыми она изложена. Написана же она на языке математики ..." (Га лилей Г. Беседы и математические доказательству. - М.: Госте» издат, 1934. - 172 с.)
Не подлежит сомнению, что одним из резервов повышения кг чества подготовки специалистов является вовлечение студентовi научно-исследовательскую работу. Задача настоящего учебного по собия - помочь студентам овладеть методологией научных исследи-, ваний и технического творчества. Материал изложен в основном i соответствии с курсом "Методология научных исследований". При-его изучении студенты получают необходимые сведения о метроло гическом обеспечении эксперимента, о теории погрешностей, о та ких методах, как номография, анализ размерностей. Для выполне ния вычислительных операций на компьютерах студенты получи; основные сведения о мощной интегрированной системе MathCAD.! пособии приведены примеры, иллюстрирующие практические воз можности рассматриваемых методов.
В настоящем учебном пособии систематизированы разработа! ные методы обработки экспериментальных данных, изложенные i многочисленных монографиях и учебных пособиях. Автор посчита нецелесообразным освещать вопросы, связанные с аналитическим!1 методами, необходимыми, например, при изучении сварочных н; пряжений и деформаций и тепловых процессов при сварке.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТОДОЛОГИИ НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ. ХАРАКТЕРЕ И ОСОБЕННОСТЯХ
НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 5
1.1. Методология научного познания 5
1.2. Этапы и составные части научно-исследовательских
работ 10
1.3. Поиск научной информации ] 1
1.4. Разработка методики теоретического и экспериментального исследования 12
:. МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА 15
2.1. Понятие об измерении 15
2.2. Обеспечение единства измерений 18
2.3. Погрешность и точность измерений 19
2.4. Средства измерений 21 . ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПОГРЕШНОСТЕЙ 23
3.1. Введение в теорию погрешности 23
3.2. Абсолютная и относительная погрешности 24
3.3. Основные источники погрешностей 26
3.4. Значащие цифры приближенных чисел
и правила округления 27
3.5. Погрешность суммы, разности, произведения,
степени и корня 30
3.6. Общая формула для определения погрешности 33
3.7. Обратная задача теории погрешности 34
3.8. Понятие о вероятностной оценке погрешности 36 . СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЭМПИРИЧЕСКИХ
ДАННЫХ 38
4.1. Основные понятия и определения теории
вероятностей и математической статистики 38
4.2. Плотность и интегральная функция распределения случайных величин 40
4.3. Основные параметры теоретического н эмпирического распределения 42
4.4. Техника вычисления параметров эмпирического распределения ..
4.5. Нормальное распределение ._
4.6. Нормированная функция Лапласа 47 5. ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА gO
5.1. Основные понятия и определения 50
5.2. Полный факторный эксперимент 54
5.3. Матрииы планирования при большом числе факторов 56
5.4. Дробный факторный эксперимент 57 5.5 Свойства матриц полного и дробного факторных
экспериментов 58
5.6. Пример применения метода Бокса-Уилсона 59
5.7. Обработка результатов эксперимента при отсутствии дублирования опытов 61
5.8. Крутое восхождение по поверхности отклика 64
5.9. Установление вида зависимости между двумя
переменными величинами 67
5.10. Корреляционная зависимость 68 5.1 ]. Обобщенный параметр оптимизации 69
6. МАТРИЧНЫЙ ПОДХОД К РЕГРЕССИОННОМУ АНАЛИЗУ 73
6.1. Метод наименьших квадратов для одного фактора 73
6.2. Некоторые операции над матрицами 76
6.3. Регрессионный анализ 81
7. МЕТОД АНАЛИЗА РАЗМЕРНОСТЕЙ 89
7.1. Единицы физических величин 89
7.2. Размерности физических величин 91
7.3. Вывод формул и уравнений методом 94 анализа размерности
7.4. Практическое применение метода размерностей
и его эффективность
Цена: 100руб.
