工程材料综合评价系统研究与实现

论文摘要

在为获得低成本、高性能产品而选材用材,以及采用新材料不断替换传统材料的当今社会,选材的重要性日益突出。因此,建立工程材料综合评价系统,对由数据库查询所获得的满足具体工况要求的一组候选材料进行综合评价,从而实现科学合理选材,已成为最近国内外工程选材研究的热点。本文在分析国内外综合评价的现状与不足的基础之上,针对工程选材的实际情况,从综合评价中指标体系的建立、指标的定量分析、指标权重的确定和评价方法的选择这四个环节出发,展开了系统全面的研究,并以Delphi7为开发平台,编程实现了工程材料综合评价系统。在介绍评价指标选取原则和先进选材思想(使用性能、工艺性能、经济性和绿色性)的基础上,根据工程材料评价指标的特点,确定其评价指标体系属于树型结构。提出了应用目标分解法选择评价指标的三种具体方式,并采用该法构建了静态与动态相结合的工程材料评价指标体系。在介绍工程材料定性评价指标定量化、指标同向化和无量纲化方法的基础上,针对评价过程中,可能出现候选材料某一评价指标具有完全相同或非常接近的取值,以及某一指标数据所表达的信息与其他指标所表达的信息有较大重叠这两种情况,定义了区分度和无关度的概念,提出基于区分度(指标内定量分析)和累积无关度(指标间定量分析)的工程材料评价指标定量分析(筛选)法,确定了指标定量筛选的依据,并分别通过对6种不锈钢低温材料的8个评价指标和5种热作模具钢的13个评价指标进行的定量分析,对上述方法的合理性进行了验证。结果表明,通过上述方法对工程材料评价指标进行定量分析,删除冗余指标和相关指标后,可得到科学的指标体系。构建了基于层次分析法的工程材料评价指标主观权重确定模型,运用该模型确定了低温存储罐材料8个评价指标的主观权重;针对熵权法所得指标权重差别太大,与实际不相符这一现象,提出并构建了基于改进熵权法的工程材料评价指标客观权重确定模型,运用该模型确定了髋关节植入金属材料9个指标的客观权重;构建了基于BP神经网络法的工程材料评价指标智能权重确定模型,运用该模型确定了汽车车身保护涂层材料8个评价指标的智能权重。在分析上述三种权重确定模型优缺点的基础上,提出了权重置信度的概念,建立了基于置信度的工程材料评价指标主、客观及智能型组合赋权法,并运用该法确定了低温存储罐材料8个评价指标的组合权重。结果表明,组合赋权法所得工程材料评价指标权重更加合理和准确,避免了单一权重确定法的不足。针对理想解法和主成份分析法自身存在的不足,分别进行了改进。并分别对候选电绝缘材料和低温存储罐材料进行了评价。结果表明,改进方法所得候选材料的的排序效果更加合理。此外,运用加权平均法、改进灰色关联度法和模糊综合评价法分别对候选燃气涡轮叶片材料、轴承材料和刀具材料进行了评价。在对上述五种综合评价法的优缺点进行分析的基础之上,针对单一方法所得评价结果易被质疑这一情况,提出了基于“众数”理论与“序号和”理论的工程材料组合评价法,组合上述五种方法所得评价结果。在采用组合权重的基础之上,对多种候选低温存储罐材料进行了组合评价。结果表明,组合评价法由于从多个角度进行评价,有效地消除了单一评价法的不足,因而所得评价结果更加全面、合理和可靠。以Delphi 7为开发平台,采用面向对象的程序设计方法,运用多文档界面的窗体设计风格,设计了动态与静态相结合的数据表,将上述工程材料评价指标体系的建立、指标的定量分析、指标权重的确定和综合评价过程用软件实现,开发出工程材料综合评价系统。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 插图目录
• 插表目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景与意义
• 1.2 国内外研究现状综述
• 1.2.1 评价指标体系
• 1.2.2 评价指标的定量分析
• 1.2.3 评价指标权重的确定
• 1.2.4 综合评价方法
• 1.3 存在的不足
• 1.4 课题研究内容及方法
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究方法
• 1.4.3 技术路线
• 1.5 课题的创新性
• 1.6 项目资助
• 第二章 工程材料评价指标体系的建立
• 2.1 评价指标的选取原则
• 2.2 现代工程选材思想
• 2.2.1 使用性（功能性）
• 2.2.2 工艺性
• 2.2.3 经济性
• 2.2.4 绿色性
• 2.3 工程材料评价指标的体系结构及其构建
• 2.3.1 工程材料评价指标体系的结构
• 2.3.2 工程材料评价指标体系的构建
• 2.4 本章小结
• 第三章 工程材料评价指标的预处理及定量分析
• 3.1 定性指标的量化表示
• 3.2 评价指标的规范化
• 3.2.1 指标同向化
• 3.2.2 无量纲化
• 3.3 基于区分度的工程材料评价指标定量分析
• 3.3.1 区分度的定义
• 3.3.2 指标定量筛选
• 3.3.3 指标权重的再分配
• 3.4 实例1:低温存储罐材料评价指标区分度定量分析
• 3.4.1 材料选用背景
• 3.4.2 评价指标选择
• 3.4.3 基于区分度的指标定量分析
• 3.4.4 数据分析
• 3.5 基于累积无关度的工程材料评价指标定量分析
• 3.5.1 极大不相关法改进的理论分析
• 3.5.2 基于累积无关度的指标定量分析
• 3.6 实例2:铝合金挤压模材料评价指标的无关度定量分析
• 3.6.1 材料选用背景
• 3.6.2 评价指标的分析
• 3.6.3 基于累积无关度的指标定量分析
• 3.6.4 合理性检验
• 3.7 本章小结
• 第四章 工程材料评价指标权重确定方法研究
• 4.1 层次分析法及其在工程选材中的应用
• 4.1.1 AHP法模型
• 4.1.2 低温存储罐材料评价指标主观权重的确定
• 4.2 改进熵权法及其在工程选材中的应用
• 4.2.1 熵权法模型
• 4.2.2 熵权修正及其应用
• 4.3 BP神经网络法及其在工程选材中的应用
• 4.3.1 人工神经网络简介
• 4.3.2 BP神经网络赋权模型
• 4.3.3 汽车车身保护涂层材料评价指标智能权重的确定
• 4.4 组合赋权法及其在工程选材中的应用
• 4.4.1 传统组合赋权法
• 4.4.2 基于权重置信度的组合赋权
• 4.4.3 低温存储罐材料评价指标组合权重的确定
• 4.5 本章小结
• 第五章 工程材料综合评价方法研究
• 5.1 加权平均法及其对燃气涡轮叶片材料的综合评价
• 5.1.1 初始化处理
• 5.1.2 综合评价模型的建立
• 5.1.3 燃气涡轮叶片材料的加权平均综合评价
• 5.2 模糊综合评价法及其对刀具材料的综合评价
• 5.2.1 模糊集合及评价模型的建立
• 5.2.2 切削刀具材料的模糊综合评价
• 5.3 改进 TOPSIS法及其对电绝缘材料的综合评价
• 5.3.1 ITOPSIS法模型的建立
• 5.3.2 航空航天系统应用的电绝缘材料的ITOPSIS综合评价
• 5.4 改进灰色关联度法及其对滑动轴承材料的综合评价
• 5.4.1 改进灰色关联度评价模型
• 5.4.2 滑动轴承材料的改进灰色关联度综合评价
• 5.5 改进主成份分析法及其对低温材料的综合评价
• 5.5.1 基本原理与存在的问题
• 5.5.2 改进主成份分析法模型
• 5.5.3 低温存储罐材料的改进主分份分析法综合评价
• 5.6 组合评价法及其对低温材料的组合评价
• 5.6.1 组合评价法
• 5.6.2 低温材料的组合评价
• 5.7 本章小结
• 第六章 工程材料综合评价系统设计与实现
• 6.1 Delphi7集成开发环境
• 6.1.1 Delphi7的可视化开发环境
• 6.1.2 Delphi7常用组件
• 6.2 Delphi7数据库开发环境
• 6.2.1 SQL语言简介
• 6.2.2 数据库常用组件
• 6.3 工程材料综合评价系统的设计思路
• 6.3.1 系统功能分析
• 6.3.2 系统功能模块设计
• 6.3.3 系统数据表设计
• 6.3.4 系统界面设计
• 6.4 工程材料综合评价系统详细设计与实现
• 6.4.1 系统登录的设计
• 6.4.2 主窗体的设计
• 6.4.3 文件操作模块的设计
• 6.4.4 查询模块的设计
• 6.4.5 指标选择模块的设计
• 6.4.6 指标定量分析模块的设计
• 6.4.7 指标权重确定模块的设计
• 6.4.8 综合评价模块的设计
• 6.4.9 输出模块的设计
• 6.5 系统应用:热作模具钢的选择与综合评价
• 6.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读博士学位期间所获学术成果