Experimentation, Validation, and Uncertainty Analysis for Engineers

Experimentation, Validation, and Uncertainty Analysis for Engineers pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Wiley
作者:Hugh W. Coleman
出品人:
页数:336
译者:
出版时间:2009-07-27
价格:USD 140.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780470168882
丛书系列:
图书标签:
  • 不确定性
  • Experimentation
  • Validation
  • Uncertainty
  • Analysis
  • Engines
  • Engineering
  • Science
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具体描述

This Third Edition helps you assess and manage uncertainty at all stages of experimentation and validation of simulations In this greatly expanded Third Edition, the acclaimed Experimentation, Validation, and Uncertainty Analysis for Engineers guides readers through the concepts of experimental uncertainty analysis and the applications in validating models and simulations, solving problems experimentally, and characterizing the behavior of systems. This Third Edition presents the current, internationally accepted methodology from ISO, ANSI, and ASME standards to cover the planning, design, debugging, and execution phases of experiments. Cases in which the experimental result is determined only once or when the result is determined multiple times in a test are addressed and illustrated with examples from the authors' experience. The important practical cases in which multiple measured variables share correlated errors are discussed in detail, and strategies to take advantage of such effects in calibrations and comparative testing situations are presented. The methodology for determining uncertainty by Monte Carlo analysis is described in detail. Knowledge of the material in this Third Edition is a must for those involved in executing or managing experimental programs or validating models, codes, and simulations. Professionals and students in disciplines spanning the full range of engineering and science will find this book an essential guide.

《精工细作:工程实践中的创新与求证》 在瞬息万变的工程领域,每一次突破都源于一次次的严谨探索与细致求证。本书旨在为工程师们提供一套系统的方法论,指导他们在创新驱动的工程实践中,如何有效地进行实验设计、结果验证以及不确定性评估。本书不涉及“试验、验证与不确定性分析”等专业术语,而是着眼于工程师在实际工作中常遇到的具体挑战,提供切实可行的解决思路和操作指南。 第一部分:构思与设计——让想法落地为可执行的计划 在任何工程项目伊始,一个绝妙的构思往往需要转化为一套清晰、可行的执行方案。本部分将深入探讨如何从模糊的初步想法出发,一步步将其具体化为可操作的实验步骤。 问题聚焦与目标设定: 我们将学习如何清晰地界定研究问题,并将其转化为具体的、可衡量的目标。这包括识别核心挑战,区分“必须实现”与“锦上添花”的特性,并为后续的探索工作设定明确的“终点线”。我们不会直接讨论“目标函数”或“优化参数”,而是通过案例分析,展示如何将抽象的愿景转化为团队成员都能理解和执行的行动纲领。 方案设计与资源规划: 如何在有限的资源(时间、预算、人力、设备)下,设计出最能解决问题的方案?本部分将引导读者掌握有效的方案评估技巧,比如权衡不同方法的优劣、预测潜在的障碍以及制定备选策略。我们会通过对实际工程项目的设计过程进行剖析,展示如何预见并规避可能出现的“跑偏”,确保项目朝着既定方向稳步前进。 数据收集的策略: 无论是产品性能测试、用户反馈收集,还是系统运行监控,有效的数据是工程决策的基础。本部分将探讨如何设计最优的数据收集方案,确保数据的代表性、准确性和完整性。我们将学习如何避免“幸存者偏差”和“选择性偏差”,以及如何针对不同类型的信息,选择最恰当的记录和整理方式。 第二部分:实施与观察——将计划付诸实践并洞察细节 构思再美,也需要精心的执行才能显现价值。本部分将聚焦于工程实践的实施阶段,强调过程的严谨性以及对细微之处的观察力。 过程控制与标准化: 在执行过程中,保持一致性和可重复性至关重要。我们将学习如何建立标准化的操作流程,确保每一次尝试都在相同的条件下进行,从而减少外部因素对结果的影响。本书将通过讲解质量管理体系中的一些核心理念,来帮助读者理解为何“细节决定成败”,以及如何通过精细化的流程管理来提升整体的可靠性。 关键参数的识别与监控: 在复杂的工程系统中,总有一些参数的变化对最终结果有着决定性的影响。本部分将教授识别这些“敏感点”的方法,并指导读者如何有效地对其进行实时监控和记录。我们将借鉴一些生产制造和系统监控中的实际案例,展示如何通过观察和分析这些关键指标,及时发现问题并作出调整。 异常情况的处理与记录: 即使是最周密的计划,也可能遭遇意料之外的情况。本书将引导读者学习如何应对和记录这些“不寻常”的事件,并从中学习。我们会强调,失败的尝试或突发的状况,往往蕴含着宝贵的信息,是优化和改进的重要契机。 第三部分:评估与解读——从数据中提炼有价值的见解 收集到数据之后,如何对其进行公正、客观的评估,并从中提取出有价值的见解,是工程师面临的关键任务。 结果的初步解读: 拿到初步的数据后,我们首先需要对其进行直观的理解。本部分将教授如何运用图表、统计描述等方式,快速掌握数据的基本特征,发现明显的趋势或异常。我们将通过可视化分析的技巧,帮助读者“看见”数据中的故事,而不是被数字淹没。 偏差与不确定性的识别: 任何测量或计算都不可避免地存在一定的偏差。本部分将引导读者理解“偏差”的来源,并学会如何量化和评估这些偏差对最终结果的影响。我们不会使用复杂的数学公式,而是通过生动的比喻和实例,来解释“误差范围”和“置信度”的概念,帮助读者认识到,任何工程结果都应该被理解为一个“区间”,而非一个精确的点。 结论的形成与支持: 基于对数据的严谨分析,我们才能形成可靠的结论。本部分将指导读者如何将数据分析的结果,与最初设定的目标进行比对,并形成有理有据的判断。我们将学习如何构建一个清晰的论证链条,确保每一步的推导都有充分的数据支持,让结论更具说服力。 第四部分:反馈与迭代——持续改进的引擎 工程的本质是一个不断循环和优化的过程。本部分将强调从实践中学习,并利用获得的反馈信息来推动后续的改进。 学习与总结: 每次工程实践的结束,都是一次宝贵的学习机会。本部分将鼓励读者进行系统性的总结,回顾整个过程,识别成功经验和不足之处。我们将通过复盘分析的案例,展示如何将经验转化为可迁移的知识。 改进方案的制定: 基于前一轮的实践和总结,本部分将指导读者如何制定具体的改进方案。这可能包括调整实验设计、优化操作流程,甚至是对最初的构思进行迭代。我们将强调“小步快跑”的迭代思维,鼓励工程师们不断地试错和完善。 知识的传承与分享: 优秀的工程实践应该被记录和分享。本部分将探讨如何有效地将项目中的学习成果和经验,以清晰易懂的方式传递给团队成员或其他相关方。我们不会讨论“技术文档撰写规范”,而是聚焦于如何通过有效的沟通,让知识在组织内部流动起来,驱动更广泛的进步。 本书并非一本枯燥的理论手册,而是工程师们在实际工作中可以随时翻阅的“工具箱”。我们相信,通过掌握这些方法,每一位工程师都能在创新与求证的道路上,更加自信和高效地前行,为工程世界的进步贡献自己的力量。

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读后感

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用户评价

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我对《Experimentation, Validation, and Uncertainty Analysis for Engineers》这本书的期待,源于我在化工领域工作时经常遇到的挑战。在化学工程中,新工艺的开发、反应器的优化、分离过程的效率提升,都离不开大量的实验数据支持。我尤其关注如何设计能够最大程度地获取有效信息,同时又具有经济性的实验。我希望书中能提供关于如何制定实验方案的详尽指导,例如如何选择合适的反应条件(温度、压力、催化剂浓度)、如何确定采样频率和方法,以及如何设计实验来研究关键工艺参数之间的相互作用(例如,析因设计法)。在“验证”方面,我期待学习如何将实验室规模的实验结果放大到中试乃至工业生产规模,以及如何验证工艺模型的准确性,并根据实际生产数据对模型进行校准和优化。而“不确定性分析”对于化工生产尤为重要,因为任何工艺参数的微小波动都可能对产率、产品质量甚至安全产生重大影响。我希望书中能够教授如何量化这些不确定性,例如如何评估催化剂活性随时间变化的不确定性,如何量化温度控制误差对反应选择性的影响,以及如何基于这些不确定性来确定工艺的操作窗口和安全裕度。如果书中能包含一些关于过程控制系统验证、催化反应动力学实验分析,或者分离效率不确定性评估的案例,那将对我目前的研发工作非常有指导意义。

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这本书的标题《Experimentation, Validation, and Uncertainty Analysis for Engineers》一开始就吸引了我,因为它直击了工程师在实际工作中不可或缺的核心技能。在工程领域,理论知识固然重要,但最终的实践成果往往取决于我们能否严谨地设计实验,准确地验证设计,并清晰地量化结果中的不确定性。这本书似乎正是为了弥补这一关键环节的教育空白而生。我是一名在航空航天领域工作的初级工程师,我们每天都在进行大量的测试,从材料性能到飞行器原型,每一个数据的获取和分析都至关重要。错误的数据解读或者对不确定性的忽视,可能导致巨大的经济损失,甚至威胁到人员安全。因此,我特别期待这本书能够提供系统化的方法论,指导我如何构建一个鲁棒的实验设计,如何区分信号与噪声,以及在最终报告中如何恰当地陈述我的发现,让我的同事和领导能够 fully trust the results. 我对书中关于如何选择合适的测量仪器、如何进行校准、以及如何识别和量化各种误差来源(系统误差、随机误差)的内容尤为感兴趣。此外,现代工程越来越依赖于仿真和数据驱动的方法,这本书是否能将实验方法与这些新兴技术相结合,例如如何利用仿真数据来辅助实验设计,或者如何将实验数据用于验证和改进仿真模型,也是我非常关注的方面。我希望这本书不仅仅是提供一套公式和步骤,更能传递一种严谨的科学思维方式,教会我如何从数据中提炼有价值的见解,并能在面对复杂和未知的问题时,依然保持清醒的头脑和条理。

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我是一名在软件工程领域工作的测试工程师,虽然我的工作环境主要是数字世界,但《Experimentation, Validation, and Uncertainty Analysis for Engineers》这个书名仍然让我产生了浓厚的兴趣。在软件开发中,“实验”可能更多地体现在A/B测试、性能测试、压力测试等方面。“验证”则是确保软件功能正确、性能稳定、用户体验良好的关键环节。而“不确定性分析”在软件领域或许不那么直接,但它同样存在,例如在评估用户行为预测模型的准确性、在分析系统在极端负载下的表现,或者在理解分布式系统中异步操作带来的潜在变化时。我非常好奇这本书将如何将这些工程领域的传统概念应用到软件测试中。我希望书中能提供一些关于如何设计有效的软件实验的思路,比如如何最小化外部干扰因素对测试结果的影响,如何选择合适的度量指标来评估软件的性能和稳定性。在“验证”方面,我期待了解书中是否会讨论如何建立一套有效的验证框架,如何将需求规格、设计文档与实际测试结果进行对比,以及如何处理测试中的假阳性或假阴性结果。对于“不确定性分析”,我希望能看到一些关于如何量化软件系统中潜在风险和变异性的方法,例如如何评估一个机器学习模型的预测精度在不同数据集上的波动,或者如何理解并发访问导致的数据一致性问题的不确定性。如果书中能提供一些与软件性能优化、可靠性工程相关的案例,那就更完美了,这将有助于我提升在软件质量保证方面的专业能力。

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我对《Experimentation, Validation, and Uncertainty Analysis for Engineers》这本书感到非常兴奋,因为这正是我目前在研发工作中迫切需要的知识体系。我是一名生物医学工程师,专注于开发新型医疗设备。在新产品的开发过程中,从体外实验验证到动物实验,再到最终的人体临床试验,每一个环节都必须建立在可靠的实验数据和严谨的分析之上。这本书的标题直接击中了我的痛点:如何设计一套能够充分证明产品有效性和安全性的实验?如何验证产品在模拟人体环境下的性能表现?以及,如何准确地量化产品在使用过程中可能存在的风险和不确定性?我非常好奇书中是否会提供关于实验设计原则的详细阐述,例如如何选择合适的生物模型、如何控制实验变量、如何设置对照组,以及如何确保数据的可重复性。在“验证”这一块,我希望能学习到如何将实验数据与产品设计目标进行对比,如何评估产品在真实使用场景下的表现,以及如何建立一套科学的验证流程,以确保产品能够安全有效地为患者服务。而“不确定性分析”对于医疗设备而言,其重要性不言而喻。设备在使用过程中,患者个体差异、环境因素、操作人员的熟练程度等都会引入不确定性。我希望书中能提供方法,帮助我量化这些不确定性,从而设计出更鲁棒、更安全可靠的医疗设备,并为临床使用提供清晰的指导。如果书中能涉及一些关于生物材料性能测试、医学影像分析验证,或者植入式设备长期可靠性评估的案例,那将对我的工作非常有启发。

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作为一名刚毕业不久的桥梁工程师,我正在努力将课堂上学到的理论知识转化为解决实际工程问题的能力。《Experimentation, Validation, and Uncertainty Analysis for Engineers》这个书名给我一种强烈的信号,即它能够帮助我弥补从理论到实践的鸿沟。在桥梁设计与建造中,材料性能的实验测试、结构模型在风洞或实验室中的力学行为验证,以及最终成品在各种荷载下的表现评估,都离不开严谨的实验和准确的分析。我特别想了解书中是如何指导工程师进行实验设计的,例如,在对新型混凝土材料进行抗压强度测试时,如何确定试样的数量、尺寸、养护条件,以及加载速率,以获得具有代表性的结果。在“验证”方面,我期待看到书中如何讲解如何将有限元分析(FEA)的计算结果与现场监测数据进行对比,以验证模型的准确性,并且在发现偏差时,如何系统地找出原因,是模型参数问题,还是边界条件设置不当,亦或是材料性质的差异。至于“不确定性分析”,这对我来说是尤为重要的一个环节。桥梁的设计寿命往往长达数十年甚至上百年,期间会经历各种环境因素和荷载变化,如何准确评估这些因素对桥梁安全性和耐久性的影响,并量化其不确定性,直接关系到桥梁的可靠性设计。我希望书中能提供关于可靠性指标(如概率失效)的计算方法,以及如何进行敏感性分析,找出最影响桥梁可靠性的参数。如果书中能包含一些关于桥梁健康监测(SHM)与实验验证相结合的案例,那就更贴近我的工作实际了。

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作为一名机械工程师,我深知实验验证在产品开发流程中的决定性作用。从概念设计到原型制作,再到最终的生产和质量控制,每一个阶段都需要扎实的实验支撑。这本书的标题——《Experimentation, Validation, and Uncertainty Analysis for Engineers》——立刻触动了我内心深处的需求。在我目前的岗位上,我常常需要领导一个小型测试团队,负责对新开发的液压系统进行性能评估。我们遇到的挑战是多方面的:如何设计一组能够全面覆盖系统运行范围的测试工况?如何在不同环境条件下保证测试结果的一致性?最重要的是,如何准确地描述液压系统的功率输出、效率以及动态响应的不确定性范围?我希望这本书能提供一套完整的指南,帮助我规划和执行更有效的测试方案,并且在分析和报告数据时,能够避免常见的误导性结论。我很想知道书中是如何讲解“验证”这一概念的,它是否包含如何将实验结果与理论模型、仿真预测进行对比的方法,以及在出现偏差时,如何系统地分析原因并进行迭代优化。对于“不确定性分析”的部分,我尤其期待能看到具体的方法论,比如如何应用统计学原理来评估测量误差的传播,如何计算置信区间,以及如何进行敏感性分析以确定哪些因素对最终结果的影响最大。这本书如果能提供一些实际案例,展示不同工程领域(如材料、结构、热力学、流体力学)的实验验证和不确定性分析的典型应用,那将是极大的帮助,能够让我触类旁通,将学到的知识迁移到我的具体工作中。

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作为一名在汽车工程领域工作的研发工程师,我深切体会到《Experimentation, Validation, and Uncertainty Analysis for Engineers》这本书名所涵盖内容的重要性。汽车的开发涉及极其广泛的实验环节,从发动机的燃烧性能测试、底盘的耐久性试验,到整车的碰撞安全验证,每一个测试都直接关系到产品的性能、安全和用户体验。我目前主要负责新能源汽车动力总成系统的性能调优,我们经常需要进行大量的实验来优化电池管理系统(BMS)的算法,以提高续航里程和充电效率。我非常期待书中能提供关于如何系统地设计这些实验的指导,例如如何设置测试工况以模拟各种驾驶场景,如何选择合适的测量传感器以获取精确的数据,以及如何避免测试过程中引入的系统误差。在“验证”方面,我希望学习如何将仿真模型(如动力学仿真、热管理仿真)的预测结果与实际车辆测试数据进行有效对比,识别模型中的不足之处,并指导模型的迭代优化。尤其是在“不确定性分析”方面,我迫切需要掌握如何量化动力总成系统在不同工况、不同环境温度以及不同车辆状态下的性能波动,从而为产品设计和标定提供更可靠的依据。例如,如何评估电池在极端低温下的放电能力衰减的不确定性,或者如何量化电驱动桥在不同负载下的效率变化范围。如果书中能包含一些关于车辆NVH(噪声、振动与声振粗糙度)测试的验证方法,或者关于自动驾驶系统传感器性能不确定性分析的案例,那将对我当前的研发工作非常有价值。

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在电子工程领域,尤其是我所从事的通信系统设计工作,实验、验证和不确定性分析是贯穿产品生命周克的关键环节。《Experimentation, Validation, and Uncertainty Analysis for Engineers》这本书名精确地概括了我们工作的核心要求。我一直觉得,虽然理论推导能够为我们提供设计方向,但最终产品的性能指标,如数据传输速率、误码率、信号稳定性等,都需要通过实际的实验来验证,并且我们必须清晰地了解这些指标的波动范围和潜在的测量误差。我非常希望这本书能提供一套系统化的方法论,指导我如何设计高效的通信系统性能测试,例如如何构建真实的信道模型进行仿真和实测对比,如何设置参数以评估不同调制解调方案的性能。在“验证”方面,我期待书中能深入探讨如何将理论性能预测与实际链路测试结果进行比对,如何诊断出现性能差异的原因,以及如何使用高级的测量仪器(如频谱分析仪、网络分析仪)进行精确的数据采集和分析。对于“不确定性分析”,这对我来说是一个尤其重要的课题。通信系统往往需要在各种复杂的电磁环境中工作,信号的衰减、多径效应、干扰源等都会引入不确定性。我希望书中能教我如何量化这些不确定性,例如如何评估接收信号强度指示(RSSI)的测量误差,如何计算信号噪声比(SNR)的置信区间,以及如何在系统设计中考虑这些不确定性因素,以确保通信的可靠性和稳定性。如果书中能包含一些关于射频(RF)电路测试、数字信号处理(DSP)算法验证,或者无线通信协议性能不确定性分析的实际案例,那将对我个人的职业发展带来极大的助益。

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在能源工程领域,尤其是可再生能源(如太阳能、风能)的开发与应用,实验、验证和不确定性分析扮演着核心角色。《Experimentation, Validation, and Uncertainty Analysis for Engineers》这本书的标题精准地抓住了我们工作的精髓。我是一名在风力发电领域工作的工程师,我们每天都在与风况的不确定性、设备性能的波动以及电网接入的复杂性打交道。我迫切希望这本书能够为我提供一套系统化的方法论,指导我如何进行风力涡轮机性能的实验测试,如何设计实验来评估不同叶片设计的空气动力学效率,以及如何分析并量化这些测试结果中的不确定性。我期待书中能详细阐述如何选择合适的测量仪器和传感器来捕捉风速、风向、功率输出等关键数据,并且如何通过有效的实验设计来最大程度地减少环境因素对测试结果的干扰。在“验证”方面,我希望能学习如何将风力涡轮机的实际运行数据与仿真模型的预测结果进行对比,以验证模型的准确性,并识别出影响预测精度的关键因素,从而指导模型的改进。而“不确定性分析”,对我而言更是重中之重。风能的随机性和间歇性是行业的固有挑战,我希望书中能教我如何量化风资源的不确定性对发电量的影响,如何评估涡轮机在不同运行状态下的效率波动范围,以及如何将这些不确定性纳入到整个能源系统的规划和运营中,以确保能源供应的稳定性和可靠性。如果书中能包含一些关于风力涡轮机寿命预测、储能系统性能验证,或者智能电网中的不确定性量化分析的案例,那将是对我目前工作非常有价值的参考。

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作为一名工业与系统工程专业的学生,我一直在寻找能够系统性地提升我解决实际工程问题的能力的书籍。《Experimentation, Validation, and Uncertainty Analysis for Engineers》这本书名无疑击中了我的学习目标。我理解在工程实践中,仅仅掌握理论知识是远远不够的,我们必须能够通过严谨的实验来检验理论的正确性,验证设计方案的可行性,并且能够准确地描述结果中的不确定性,以便做出明智的决策。我非常期待书中能够详细讲解实验设计的基本原则,例如如何制定实验计划,如何选择和使用各种测量仪器,以及如何进行实验数据的预处理和可视化。在“验证”部分,我希望学习如何将模拟结果与物理实验结果进行对比,如何评估模型的准确性,以及如何根据实验数据来优化和改进设计。尤其令我着迷的是“不确定性分析”这一主题,我相信这是区分优秀工程师和普通工程师的关键能力之一。我希望书中能够提供关于如何识别和量化不同来源的不确定性,例如测量误差、模型参数不确定性、以及系统本身的随机波动,并且能够教会我如何将这些不确定性融入到决策过程中,例如如何进行风险评估和可靠性分析。如果书中能包含一些跨学科的案例研究,例如从航空航天到生物医药,再到制造业,展示不同工程领域在实验、验证和不确定性分析方面的应用,那将极大地拓宽我的视野,帮助我理解这些通用原则在不同场景下的具体实现方式。

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哈哈,非常好的技术教材!

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