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航空材料微觀(guān)組織數據庫平臺的設計與實(shí)現分析論文
0 引言
航空工業(yè)是一個(gè)國家國防工業(yè)的重要組成部分，航空產(chǎn)品的先進(jìn)性是一個(gè)國家綜合實(shí)力的集中體現，而航空材料的先進(jìn)性和可靠性是決定航空產(chǎn)品先進(jìn)性的一個(gè)關(guān)鍵因素。在航空材料研制過(guò)程中，材料的組織結構研究是一個(gè)重要的組成部分。材料在不同狀態(tài)下的組織特征往往決定了該材料的性能，因此，掌握材料在不同狀態(tài)下的組織特征對于材料的可靠應用以及工藝改進(jìn)具有重要意義。
國外航空企業(yè)對材料組織結構研究非常重視，它們不僅在材料研制過(guò)程中對材料組織結構進(jìn)行系統研究，而且還重視對以往材料組織結構以及斷裂特征數據的分析與歸納，建立材料組織結構數據庫，為新材料的研制以及工藝改進(jìn)提供技術(shù)支持。我國航空企業(yè)在材料研制過(guò)程中對組織結構研究也非常重視，但是對于這些數據的收集和利用重視程度不夠。盡管出版了一些材料組織結構以及斷裂特征的書(shū)籍，但是這些資料往往針對某種材料牌號的某些狀態(tài)，缺乏系統性、全面性和即時(shí)查詢(xún)性，無(wú)法為技術(shù)人員提供全面、有效的參考。計算機數據庫技術(shù)的發(fā)展和應用，為航空材料組織結構以及斷裂特征數據的收集整理和有效利用提供了新的途徑。建立航空材料組織結構數據庫平臺，可以把大量散落在各處的典型材料組織結構數據收集起來(lái)統一管理，有利于資源的充分利用，為航空材料的研制提供有效支持。
1 系統結構設計
系統結構如圖1 所示，整個(gè)系統分為3 層: 表現層、應用層和數據層。表現層為用戶(hù)所見(jiàn)的客戶(hù)端應用程序，用戶(hù)通過(guò)其進(jìn)行微觀(guān)組織和斷裂特征檢索等功能; 應用層為服務(wù)器端運行的服務(wù)程序，其有效地將系統和用戶(hù)動(dòng)態(tài)地聯(lián)系在一起，用戶(hù)在表現層提出請求，應用層進(jìn)行驗證運行，然后反饋信息給用戶(hù); 數據層指的是在服務(wù)器端運行的SQL Server 數據庫系統，其存放的是用戶(hù)信息、字典庫數據、材料微觀(guān)組織和斷裂特征數據。系統有效地將這3 層隔離開(kāi)，可以保證數據的安全性和有效性，并且讓不同部門(mén)的用戶(hù)都可以同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)數據庫中的數據。系統數據層由4 個(gè)數據庫組成: 微觀(guān)組織庫、斷裂特征庫、字典庫和用戶(hù)信息庫。微觀(guān)組織庫中存儲各種典型航空材料在不同狀態(tài)下的微觀(guān)組織; 斷裂特征庫中存儲各種典型航空材料和構件在不同條件下的斷裂特征; 字典庫主要是為了數據輸入和檢索的標準化和快捷化，存儲材料微觀(guān)組織和斷裂特征的標準化知識，比如，“材料類(lèi)別”的標準化知識包括變形鋁合金、鑄造鋁合金、變形高溫合金、鑄造高溫合金等。
2 系統功能設計
系統主要由4 大功能模塊組成: 微觀(guān)組織檢索模塊、斷裂特征檢索模塊、數據更新模塊以及用戶(hù)管理模塊微觀(guān)組織和斷裂特征檢索模塊是系統的主要功能，通過(guò)這2 個(gè)模塊，技術(shù)人員可以快速檢索到相關(guān)材料在不同狀態(tài)下的微觀(guān)組織或斷裂特征。用戶(hù)可以選擇1 種或2 種查詢(xún)條件( 包括材料類(lèi)別、材料牌號、材料狀態(tài)、斷裂模式等) ，按“與”或“或”的方式進(jìn)行組合后，按模糊查詢(xún)的方式在數據庫中檢索出符合條件的微觀(guān)組織或斷裂特征數據。數據更新模塊主要實(shí)現對微觀(guān)組織庫、斷裂特征庫以及字典庫中的數據進(jìn)行更新和維護，包括添加微觀(guān)組織數據、添加斷裂特征數據、以及字典庫數據維護等功能。用戶(hù)管理模塊主要實(shí)現對系統用戶(hù)的管理，包括添加用戶(hù)、刪除用戶(hù)、用戶(hù)信息更新以及用戶(hù)權限管理。系統用戶(hù)分為2 類(lèi): 管理員和普通用戶(hù)。管理員擁有包含用戶(hù)管理、數據更新、和數據檢索在內的所有權限。普通用戶(hù)只能進(jìn)行數據檢索。
3 系統流程分析
系統流程就是用戶(hù)在使用系統時(shí)的工作過(guò)程。對于多類(lèi)型用戶(hù)的系統而言，每一類(lèi)用戶(hù)的工作流程都是不相同的。多用戶(hù)系統的工作流程都從用戶(hù)登錄模塊開(kāi)始，對用戶(hù)的身份進(jìn)行認證。身份認證可以分為2 個(gè)過(guò)程:
1) 確認用戶(hù)是否是有效的用戶(hù)，該過(guò)程決定用戶(hù)能否進(jìn)入系統;
2) 確定用戶(hù)的類(lèi)型，該過(guò)程根據用戶(hù)的類(lèi)型決定用戶(hù)的操作權限，從而決定用戶(hù)的工作界面。進(jìn)入系統后，不同類(lèi)型的用戶(hù)所能進(jìn)行的操作也不同。系統的工作流程如圖4 所示，管理員進(jìn)入系統后，可以進(jìn)入用戶(hù)管理界面，創(chuàng )建和管理用戶(hù)信息，也可以進(jìn)入數據更新界面，添加微觀(guān)組織和斷裂特征數據，還可以進(jìn)入數據檢索界面，檢索微觀(guān)組織或斷裂特征; 普通用戶(hù)進(jìn)入系統后，只能進(jìn)行微觀(guān)組織或斷裂特征檢索。
4 系統軟件實(shí)現
系統的客戶(hù)端和服務(wù)器程序都采用VC + +作為開(kāi)發(fā)工具�？蛻�(hù)端程序和應用服務(wù)器程序之間通過(guò)基于TCP( 面向連接) 的socket 進(jìn)行數據傳輸。系統以SQL Serve 作為后臺數據庫管理系統，用于存儲和管理用戶(hù)信息、字典庫數據、微觀(guān)組織以及斷裂特征數據。VC + + 提供了多種數據庫訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)，包括ODBC、DAO、OLE DB、ADO等，其中ADO 技術(shù)應用層次高，易用性最好，因此系統采用ADO 技術(shù)實(shí)現應用服務(wù)器程序對后臺數據庫的訪(fǎng)問(wèn)。
5 系統技術(shù)特點(diǎn)
1) 數據全面、完整。
系統存儲了各類(lèi)典型航空材料在不同狀態(tài)下的微觀(guān)組織和斷裂特征數據，包括黑色金屬、有色金屬、非金屬、焊接結構、涂鍍層、以及金屬基復合材料等，并且提供統一的輸入和檢索界面。
2) 數據輸入統一、標準。
為了便于數據輸入和檢索的準確性和方便性，系統建立了字典庫來(lái)對材料類(lèi)別、材料牌號、斷裂模式等關(guān)鍵字段內容進(jìn)行標準化處理。
3) 系統運行穩定、數據安全、操作方便。
系統采用3 層C /S 架構，為系統的穩定運行及數據安全提供了前提條件，系統可以在大量數據及大量用戶(hù)同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)的情況下穩定運行。此外，系統客戶(hù)端開(kāi)發(fā)過(guò)程中充分考慮了界面的友好性和操作的方便性。
6 結論
在對各類(lèi)典型航空材料微觀(guān)組織和斷裂特征收集整理的基礎上，設計和開(kāi)發(fā)了基于客戶(hù)端/服務(wù)器模式的航空材料微觀(guān)組織數據庫系統。系統存儲各種典型航空材料在不同狀態(tài)下的微觀(guān)組織和斷裂特征數據，包括黑色金屬、有色金屬、非金屬、焊接結構、涂鍍層、以及金屬基復合材料。系統的建立可以把大量散落在各處的典型材料組織結構數據收集起來(lái)統一管理，有利于資源的充分利用，為新型材料的研制、工藝改進(jìn)以及航空構件的失效分析提供有力支持。
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