На основе анализа литературы по проблеме научного исследования, формулировки целей, задач и путей их решения, осуществляется теоретическое обоснование задачи исследования. Например, если темой исследования является разработка способа повышения надежности сварных соединений материалов с пленочным покрытием, то для теоретического обоснования способа необходимо выявить особенности процессов сваривания, роль пленочного покрытия в зоне соединения, провести анализ характера напряженных состояний и разрушений различных типов сварных швов. На основании проведенного анализа можно предложить, например, заменить конструкцию соединения, чтобы свести до минимума влияние пленочного покрытия.
Теоретические предпосылки решения цели и задач научного исследования должны быть подтверждены данными экспериментальных исследований.
Методика проведения исследования и оценка результатов эксперимента.
В данном подразделе необходимо обосновать выбор объектов исследования, дать их характеристику, изложить характеристику приборов и методики измерений, способы обработки экспериментальных данных и оценки достоверности полученных результатов, а также метода математического планирования эксперимента.
Выбор объекта исследования.
Выбор объекта исследования должен быть сделан студентами обоснованно в соответствии с основной задачей и целью дипломного проектирования и сопровождаться детальным описанием используемых материалов или их соединений. В большинстве случаев следует стремиться к ограничению разновидностей исследуемых материалов. Так в экспериментальных исследованиях по изучению влияния различных факторов на свойства материалов выбор большого числа факторов усложнит и резко увеличит объем работы. Для подобных исследований целесообразно выбирать материалы, различающиеся одним - двумя параметрами, но зато обязательно показать влияние этих параметров на свойства материалов.
В методических исследованиях для проведения эксперимента студентам следует выбирать три-пять видов материала для сравнительной оценки различных известных методов.
Выбор приборов и методов измерений.
Приборы и методы, которые следует использовать для выполнения дипломной работы, обычно определяются при проведении литературного обзора. Следует выбирать стандартные методы и приборы измерений, изученные и освоенные в курсах «Квалиметрия и метрологическое обеспечение», «Стандартизация услуг и работ», «Сертификация и лицензирование услуг и работ», «Материаловедение» и др.
Стандартные методы и приборы, применяемые в работе, описывать не следует, достаточно сделать ссылку на соответствующий ГОСТ или дать принципиальную схему прибора. Если в работе используется установка, составленная из нескольких стандартных приборов, то в этом случае следует дать схему и ее краткое описание.
Усовершенствованные приборы и методики, а также методы, не зарегистрированные стандартом, необходимо описать подробно, указав их преимущества перед существующими методами.
В этой части подраздела следует привести обоснование выбранного метрологического обеспечения дипломной работы, оценку правильности и экономичности выбора средств измерений (в том числе и нестандартных) и методик выполнения измерений.
Характеристика методов первичной обработки результатов эксперимента.
Студенты указывают причины, вызывающие необходимость проведения первичной обработки экспериментальных данных и значимость ее результатов при изучении объекта исследования.
В этой части подраздела следует обосновать выбор одного из методов исключения резко выделяющихся экспериментальных данных, оценки соответствия фактического распределения результатов эксперимента нормальному закону распределения, определения числовых характеристик случайных величин, их точности и надежности.
Основные статистические характеристики: среднее, размах, дисперсию, среднеквадратическое отклонение, коэффициент вариации, определяют классическим методом. Для характеристики неровноты свойств продукции рассчитывается величина доверительного интервала, указывающего на точность проведения испытаний. Доверительные интервалы определяют для среднего, среднеквадратического отклонения и коэффициента вариации с помощью критерия Стьюдента по соответствующим формулам.
Выбор методов исследования.
Выбор методов исследования должен определяться задачами научного исследования, свойствами объекта исследования и характеристиками самих методов.
Как правило, при выполнении научного исследования используются методы математического планирования эксперимента.
Правильный выбор и обоснование метода математического моделирования объекта исследования является важной частью исследования.
При выборе метода математического моделирования объекта исследования следует руководствоваться следующими правилами:
o Если фактор (входной параметр) и выходной параметр являются случайными величинами, то используют метод корреляционного анализа.
o Если фактор (входной параметр) является достоверной (фиксированной) величиной, а выходной параметр - случайной величиной, то используют метод регрессионного анализа.
o Метод определения регрессионной однофакторной математической модели студенты выбирают на основе определения подходящего вида регрессионной модели. Для этого используют информацию:
- вид взаимосвязи Y = f (X), устанавливаемый при теоретическом исследовании объекта или процесса на основе аналитического обзора;
- графическую взаимосвязь Y = f (X) между средними значениями выходного параметра для каждого уровня фактора;
- метод тождественности неразделенных разностей.
o Метод определения регрессионной многофакторной математической модели следует выбирать на основе полного факторного эксперимента (ПФЭ), а в случае неадекватности полученной математической модели - рекомендуется проводить ротатабельный центральный композиционный эксперимент (РЦКЭ).
o Многофакторное планирование эксперимента следует проводить для наиболее значимых 2-3 факторов, которые можно определить известными методами.
В некоторых случаях полезно применять для исследования не один, а два метода. Применение параллельных методов исследования позволяет осуществить взаимный контроль полученных результатов, выявить и устранить возможные ошибки отдельных методов.