hrb400级螺纹钢大数据分析与应用

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1、HRB400级螺纹钢大数据分析与应用摘要：针对HRB400级的螺纹钢中的化学元素含量多少对其性能的影响，利用大数据分析的方法分析螺纹钢的性能指标变化。利用spss对各化学元素进行主成分分析，得到影响螺纹钢性能的主要和次要影响因素。再利用基于Matlab的多元线性回归方法分析各元素分别与螺纹钢的抗屈强度、抗拉强度、断后伸展率关系，得出各元素对螺纹钢性能的影响规律公式，为HRB400级螺纹钢调整成分比例和改善结构性能以及控制成本而减少合金材料的使用提供参考。中国7/vie　　Abstract：InvieicalelementscontentofHRB400deformedsteelbarspa

2、ctonitsperformance，itsperformanceindexchangeisanalyzedbydataanalysis.PrincipalponentanalysisusingSPSSonvariouschemicalelementscanobtainprimaryandsecondaryfactorsaffectingpropertiesofdeformedsteelbar.MultiplelinearregressionanalysisbasedonMatlabisusedforanalyzingtherelationsbetentsandperformance（yi

3、eldstrength，tensilestrength，fracturedelongation），ulaabouthoentimpactsontheperformanceofdeformedsteelbars.ItprovidesareferenceforHRB400deformedsteelbarstoadjusttheingredientproportions，improvestructuralperformance，keepdoaterials.　　关键词：螺纹钢；元素含量；大数据分析；多元回归分析　　Keyedsteelbars；elementcontent；dataanalysi

4、s；multipleregressionanalysis　　中图分类号：TB114.2文献标识码：A：1006-4311（2017）15-0136-02　　0引言　　热轧带肋钢筋（即螺纹钢）主要用于钢筋混凝土骨架组件，需要螺纹钢具有一定的机械强度、可弯曲、可变形特性和工艺焊接性。组成钢的化学元素直接影响着热轧钢的性能，大多数异形钢筋采用合金化方法，通过添加昂贵的微量元素（如锰合金材料、合金材料等）到钢铁中用以调整成分比例和改善钢结构性能[1]。　　根据抗震等级、使用年限和工程标注等需求，目前我国大量生产性能比HRB335更加优异的HRB400级螺纹钢。在HRB400级螺纹钢的生产过程中适量

5、的钒元素对其性能有强化作用[2]。其它化学元素含量对螺纹钢的性能也有影响。研究化学元素含量对螺纹钢性能的影响可以采用了主成分分析法。　　1数据分析　　通过项目获取的32045份HRB400级螺纹钢的元素含量检测数据符合大数据中的模态多、体量大、难辨识、价值大、密度低的五个特点[3]。采用基于大数据挖掘的方法分析这批螺纹钢总体性能指标，对样本数据的抗屈强度、抗拉强度、断后伸展率的中位数值、最小值、平均值、方差等数值进行分析。对每种化学元素的含量取均值进行分析，之后利用spss对各种化学元素进行主成分分析。　　1.1均匀抽样理论　　对大量数据的处理最直接的方法是对其进行均匀抽样，这样在简化计算

6、量的同时可以发现数据内在的规律。同时在对大量数据的参数进行统计和相关参数的估计中，均匀抽样可以有效减少样本的数量，降低计算的成本，是一种很好的对数据进行前期处理方法[4]。因此对32045份原始螺纹钢数据进行研究时首先使用均匀抽样的方法对数据进行挖掘，以得到有效简化数据后再其进行主成分分析。　　1.2数据的统计分析　　对均匀抽样后的HRB400螺纹钢的数据进行统计分析，得到相应的三个性能指标：中位数、最小值、平均值。计算出方差，并与GB/T228-2002的标准的数据进行比较（数据见表1），由表1可知这批螺纹钢的抗屈强度、抗拉强度、断后伸展率都符合标准。　　1.3各元素的主成分分析　　利用

7、spss软件以螺纹钢的抗屈强度为约束条件，选取其特征值大于0.8，对各种影响螺纹钢性能的元素进行主成分分析。　　按照螺�y钢抗屈强度的大小对进行数据排序，再利用spss软件对其进行主成分分析。分析结果中各元素的相关矩阵如表2所示，各个元素的解释的总方差如图1所示。从表2中可以的到各个元素基于抗屈强度的相互之间的相关性，以此作为之后的多元线性回归分析的基础。　　从图1中的数值可以看出，相对于螺纹钢的抗屈强度，碳（C）、锰（