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计算机在材料科学中的应用.doc计算机在材料科学中的应用实验二:满足陶瓷坯料特征化指标的配方计算10材化(1)班彭治政20101023012210材化(1)班杨小平20101023011710材化(1)班马恒毅201010230125指导老师:付江盛日期:2013.05.15满足陶瓷坯料特征化指标的配方计算一:实验目的了解数理统计在陶瓷配方中的应用掌握满足陶瓷坯料特征化指标的计算方法会用计算机编程计算來确定陶瓷配方决策方案二.实验原理陶瓷配方纷纭复杂,影响它的因素很多,有必要利用数理统计的方法寻找配方纽.成一工艺过程一产品性能之间的制约关系,加速配方的研究。改善工艺过程,在保证产品性能的前提下降低成本,以获得最好的技术经济效果。计算机和计算机技术的发展已经克服了数理统计在计算机上的障碍。只要列出计算与判断过程,变量虽多,总是能找到解决的办法。数理统计在陶瓷工业中的应用主要有两个方面:1•寻求因素间的相互关系,建立模型,进行预报。(1)统计分析。可通过单(多)因素的回归分析。直线(曲线)与曲面拟合,数据段平滑來找到各因素间的解析方程或建立模型。未來处理方便,常釆用高次多项式模型,未來减少试验次数,可利用止交实验设计或冋归旋转设计。(2) 最优化计算。已找到关系式的作函数极值计算、各种响应的平面(等值而)和立休(3D)显示,无解析式的则建立经验模型(曲线或曲面),利用模型进行最优化。(3) 显示及控制。利用直方图,圆饼图,趋势曲线图、等值线图、三维显示图、上下限数控制图等进行显示和控制。2.配方决策(1)最小二乘法,给定一定原材料是,同时使多个约束达到接近或基本满足的情况。未來逼近某个约束。可以采用不同加权的方法,又称加权最小二乘法。(2)线性规划法。在多个约束情况下,还要求一个活多个约束线性函数值达到极大或极小。这个目标可以是成本、运费、利润或性能指标。按追求目标的多少和层次先后有分为单目标或多目标线性规划法。(3)非线性规划法。用于变量关系为非线性的情况,在一定的数值范围内寻找最佳解决方案。影响配休性能的特征化指标,不仅指坯料或原料的化学纽•成、矿物组成、粒级分布、其他工艺参数指标,还包括运输成本、加工处理成本等一些经济指标。因影响因素多而复杂,所以在配方前,需要根据一定规律抽取特征化参数进行分析。三・问题描述需配制的卫生陶瓷坯料纽.成、其他特征化指标和原料特性列于下表:指标项目配方项目粘土甲粘土乙高岭土长石石英组成%Si0265.654.158.345.066.899.6A120322.725.327.839.219.60.1Fe2030.501.090.980.290.040.1Ti020.221.300.981.2800CaO0.580.600.300.151.700组成%MgO0.130・800.230.1600K203.391.501.820.144.800Na201.600.340.280.056.900I丄5.8314.808.8713.650.200.04粘土3345529900云母61719100石英2630260499有机物质0.861000粒级%<20um839591987671<10um669382944941<5um499071782624<2Pm33805554106〈1□m2570423642<0.5iim1956302210比表面能/m%g_121.286.139.119.500要求选择能满足或趋近配方目标的组成,用c语言或其他高级语言程序计算。四.问题分析及数学模型在这个问题中有五种原料,连同纽•成总和为1共可连理21个方程。把21个方程连理方程组,写成矩阵形式:A={awanAQI5ai\a22Aa25MMMM(2(20)1Q(2())2A(1(20)5A9XiMXsB#}0(20)100即: AX=0山ATAX=ATB得:X=(ATA)'1AtP式中:A・・・・・约束系数矩阵;ai■…务约束系数;X…原料纽成矩阵;Xi・・各个原料组成;B■….目标矩阵;Pi 各个目标指标;T(上标)■■转置矩阵;-1…逆矩阵;五・程序1•程序流程图编入A系数矩阵,B目标矩阵由A计算出At计算g求逆(A*At)■'计算at*(A*At)4计算at*(a*at)“*b2•程序代码#includeHstdio.hH#include"conio.h"#detineM21#defineN5#defineRAW_MATERIAL_NAME”ABCDE”#detmeDATA_TYPEdoubleDATA_TYPEinve[N][N],tranfN]rM],A[M][N],B[MLa[N][Nl;/* inversematrix */voidinverse(){inti,k,w,11=0,v,flag;DATA_TYPE

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