材料试验设计是针对材料学领域的工艺设计、制造，以及力学、物理、化学、生物性能优化等，从不同优良性（正交性、均匀性等）出发，利用正交表、均匀表等工具来合理设计材料试验方案，有效控制试验干扰并实施试验，科学处理材料各方面的试验数据。试验设计技术在材料科学中的应用，为材料的研发、生产和应用提供了有力支持。 本书从材料试验要求出发，系统阐述了材料试验设计基础和材料试验方案设计，重点讲解了材料稳健试验设计、回归试验设计和材料混料试验设计等设计方法，以及材料试验实施方法，介绍了材料试验数据处理的各种方法和试验设计与数据分析常用软件，并在附录中给出了常用分析表格。 本书既包含了试验设计方法，又包含了材料试验实施方法和数据处理方法，内容全面、实用，可作为材料科学与工程专业的本科生教材，也可供相关专业的科研人员、工程技术人员、实验人员、管理人员等参考。

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目　录
前言
第1章　概述 1
1.1　试验 1
1.1.1　试验定义 1
1.1.2　试验目的 2
1.2　材料试验 2
1.2.1　材料试验定义 2
1.2.2　材料试验的任务与要求 2
1.3　材料试验设计 2
1.3.1　材料试验设计定义 2
1.3.2　材料试验设计的目标 2
1.3.3　材料试验设计的作用 3
1.4　材料试验的数据分析 3
1.4.1　材料试验数据分析的作用 3
1.4.2　材料试验数据分析的方法 3
1.5　试验设计发展 4
思考题 5
第2章　材料试验设计基础 6
2.1　试验设计常用术语 6
2.1.1　试验指标 6
2.1.2　因素与试验因素 6
2.1.3　因素水平 7
2.1.4　处理组合 7
2.1.5　全面试验 7
2.1.6　部分实施 7
2.1.7　因素试验 8
2.2　材料试验的试验数据 9
2.2.1　材料试验的试验数据类型 9
2.2.2　试验数据的整理与描述 9
2.2.3　试验数据的误差 10
思考题 11
第3章　材料试验方案设计 12
3.1　材料单因素试验设计 12
3.1.1　单因素试验设计步骤 12
3.1.2　单因素试验的设计方法 12
3.2　材料正交试验设计 14
3.2.1　正交表及其性质 14
3.2.2　正交试验设计的基本步骤 18
3.2.3　正交试验设计的基本方法 19
3.2.4　有交互作用的正交试验设计 21
3.2.5　水平不等的试验设计 25
3.3　材料均匀试验设计 33
3.3.1　均匀表及其性质 33
3.3.2　均匀设计 35
思考题 37
第4章　材料稳健试验设计 39
4.1　材料稳健设计的基本概念 39
4.1.1　特性值 39
4.1.2　质量损失 39
4.1.3　内表因素和外表因素 40
4.2　SN比试验 40
4.2.1　SN比 40
4.2.2　望目特性的SN比 41
4.2.3　望小特性的SN比 41
4.2.4　望大特性的SN比 41
4.2.5　SN比试验设计 41
4.3　内外表因素参数设计 43
4.3.1　直积内外表 43
4.3.2　综合误差因素参数设计 44
4.4　灵敏度设计 47
4.5　动态特性参数设计 48
4.5.1　动态特性SN比 48
4.5.2　动态特性设计 49
思考题 49
第5章　材料试验实施 50
5.1　材料试验设备 50
5.1.1　材料试验设备的重要性 51
5.1.2　材料试验设备分类 51
5.2　典型材料试验 53
5.2.1　材料制备试验 53
5.2.2　材料性能试验 64
5.3　材料试验干扰控制 76
5.3.1　重复试验 76
5.3.2　试验随机化 76
5.3.3　试验区组设计 77
5.4　试验设计干扰控制方法 77
5.4.1　单向干扰控制 77
5.4.2　两向干扰控制 79
思考题 81
第6章　材料试验数据处理 82
6.1　极差分析 82
6.2　方差分析 82
6.2.1　等水平试验的方差分析 83
6.2.2　重复试验的方差分析 85
6.2.3　不等水平试验设计方差分析 88
6.2.4　误差分析与试验水平 91
6.3　试验指标的估计及最优组合的置信
区间 92
6.3.1　试验指标的估计 92
6.3.2　最优组合的置信区间 92
6.4　多指标试验数据处理 92
6.4.1　综合平衡法 92
6.4.2　综合评分法 96
思考题 96
第7章　回归试验设计 98
7.1　回归试验设计的基本概念 98
7.2　一次回归试验设计 99
7.2.1　单元线性回归正交设计 99
7.2.2　多元线性回归正交设计 102
7.2.3　单纯形回归设计 104
7.3　二次回归试验设计 107
7.3.1　二次回归正交组合设计 107
7.3.2　二次回归连贯设计 112
7.4　正交多项式回归试验设计 113
7.4.1　单元正交多项式回归设计 113
7.4.2　多元正交多项式回归设计 115
7.4.3　部分正交多项式回归设计 117
思考题 119
第8章　材料混料试验设计 121
8.1　材料混料试验 121
8.1.1　混料 121
8.1.2　混料试验 121
8.2　单形混料设计 122
8.3　单形重心混料设计 125
8.4　有下界约束的混料设计 126
8.5　极端顶点混料设计 128
思考题 129
第9章　试验设计与数据分析常用
软件 130
9.1　SPSS软件 130
9.2　DPS软件 132
9.3　SAS软件 133
9.4　Statistica软件 134
9.5　Origin软件 134
9.6　Excel软件 134
9.7　PPR软件 135
9.8　试验优化专业软件 135
9.8.1　正交设计助手 135
9.8.2　试验优化设计软件 137
9.8.3　均匀设计软件 137
9.8.4　ACOD软件 137
附录 139
附录A　常用正交表 139
附录B　均匀设计表 152
附录C　正交多项式表 158
参考文献 161