基于Web的板料力學(xué)性能參數(shù)共享數(shù)據(jù)庫建設(shè)

路 平，徐正興，黃常標(biāo)

（華僑大學(xué) 機電及自動化學(xué)院，福建 廈門 361021）

基于Web的板料力學(xué)性能參數(shù)共享數(shù)據(jù)庫建設(shè)

路 平，徐正興，黃常標(biāo)

（華僑大學(xué) 機電及自動化學(xué)院，福建 廈門 361021）

板料力學(xué)性能參數(shù)數(shù)據(jù)是沖壓企業(yè)所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，針對目前企業(yè)遇到的無法便利地查詢及獲得該數(shù)據(jù)等問題，本文在通過金屬室溫拉伸試驗計算得到板料的真實應(yīng)力—應(yīng)變曲線和力學(xué)性能參數(shù)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，使用C#語言，采用程序開發(fā)工具Visual studio 2008和數(shù)據(jù)庫管理工具SQL 2005構(gòu)建了一個基于Web的可供在線查詢的板料力學(xué)性能參數(shù)數(shù)據(jù)庫，并闡述了具體開發(fā)和實現(xiàn)過程。數(shù)據(jù)庫采用前后臺系統(tǒng)設(shè)計，具有用戶注冊登錄、板材力學(xué)性能參數(shù)瀏覽與查詢、報表打印與下載和數(shù)據(jù)庫更新、修改、刪除等功能。經(jīng)測試該數(shù)據(jù)庫運行穩(wěn)定，注冊用戶能夠通過通用的Web瀏覽器實時查詢、瀏覽和保存相關(guān)數(shù)據(jù)。經(jīng)企業(yè)試用表明，新開發(fā)的數(shù)據(jù)庫為企業(yè)查詢和獲取板料力學(xué)性能數(shù)據(jù)提供了一種有效途徑。

計算機應(yīng)用；數(shù)據(jù)庫；力學(xué)性能參數(shù)；板材；構(gòu)建

1 引言

板料的力學(xué)性能影響其成形性能，決定著板料成形時的可行工藝范圍。因此，在沖壓件生產(chǎn)之前先獲取精確的板料力學(xué)性能數(shù)據(jù)，是進行沖壓件成形過程數(shù)值仿真和模具設(shè)計的基礎(chǔ)工作，是獲得高質(zhì)量合格沖壓件并避免生產(chǎn)過程中出現(xiàn)起皺、開裂、回彈等缺陷的前提[1]。通常獲取板料力學(xué)性能數(shù)據(jù)的方法主要有：（1）查看現(xiàn)有的工藝或材料手冊；（2）由板料供貨商提供板料的力學(xué)性能數(shù)據(jù)；（3）企業(yè)自身通過金屬材料室溫拉伸試驗獲取板料的力學(xué)性能數(shù)據(jù)。然而在現(xiàn)代生產(chǎn)中企業(yè)在獲取該數(shù)據(jù)方面卻遇到了以下問題：①由于近年來汽車向輕量化和節(jié)能方向發(fā)展，高強度鋼板較傳統(tǒng)普通鋼板在汽車沖壓件中的使用比重越來越大，高強度鋼板的材料力學(xué)性能數(shù)據(jù)在現(xiàn)有的手冊中難以查找到；②板材供貨商所提供的數(shù)據(jù)往往僅是一個范圍，且不會給出板料的應(yīng)力—應(yīng)變曲線數(shù)據(jù)；③企業(yè)常常因成本原因省去測量板料力學(xué)性能數(shù)據(jù)的過程，使用板材供貨商提供的粗略數(shù)據(jù)。因而，沖壓件生產(chǎn)企業(yè)迫切需要有一種便利途徑，獲得或查詢板料力學(xué)性能數(shù)據(jù)。為此，公共基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建就提上了日程。

本文在金屬室溫單向拉伸試驗的基礎(chǔ)上，采用編程開發(fā)工具Visual studio 2008和數(shù)據(jù)庫管理工具SQL 2005建立了一個可供在線查詢的板料力學(xué)性能參數(shù)數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫經(jīng)調(diào)試、測試運行穩(wěn)定，實現(xiàn)了技術(shù)數(shù)據(jù)共享，方便企業(yè)查詢獲得板料的力學(xué)性能數(shù)據(jù)，有利于幫助企業(yè)生產(chǎn)中便利選擇板材，加速企業(yè)的數(shù)字化制造進程，提高企業(yè)生產(chǎn)力。同時所開發(fā)的數(shù)據(jù)共享網(wǎng)絡(luò)平臺很容易進一步擴展為橡膠、塑料等材料的基本性能參數(shù)數(shù)據(jù)庫共享平臺。

2 板料力學(xué)性能參數(shù)測試

板料力學(xué)性能參數(shù)包括屈服強度、抗拉強度、彈性模量、泊松比、屈強比、斷后伸長率、應(yīng)變硬化指數(shù)、硬化系數(shù)、塑性應(yīng)變比和平面各向異性系數(shù)等。本文采用板材單向拉伸試驗測量板料的力學(xué)性能參數(shù)，并按照國家標(biāo)準(zhǔn)金屬材料室溫拉伸試驗方法[2]（GB/T 228-2002）、金屬薄板和薄帶拉伸應(yīng)變硬化指數(shù)n值試驗方法[3]（GB/T5028-1999）以及金屬薄板和薄帶塑性應(yīng)變比r值試驗方法[4]（GB/T 5027-2007）進行試驗。

根據(jù)GB/T 228-2002規(guī)定，對外觀及尺寸合格的鋼板在與板料軋制方向成0°、45°和90°方向上取樣，并且每個方向至少取3片試樣，采用線切割方法加工成如圖1所示的標(biāo)準(zhǔn)試樣。整個拉伸試驗在如圖2所示的WD-300E型廣材電子萬能材料試驗機上進行。為了測量試樣的塑性應(yīng)變比，試驗中還使用了型號為YSJ50/25-ZC的長度方向引伸計和型號為YSJ12.5/3-JC的寬度方向引伸計。

試驗中對每種牌號不同厚度的鋼板在每個軋制方向上進行3次試驗，取3次試驗結(jié)果的平均值作為最終結(jié)果。圖3是寶鋼生產(chǎn)的厚度為1mm牌號為B250P1的高強度板材在與軋制方向成0°方向取樣時，所獲得的工程應(yīng)力—應(yīng)變曲線及力學(xué)性能參數(shù)試驗結(jié)果。

圖1 拉伸試樣形狀尺寸圖

圖2 WD-300E型廣材電子萬能材料試驗機

圖3 拉伸試驗結(jié)果

3 真實應(yīng)力—應(yīng)變曲線

通過拉伸試驗所獲得的是一種工程應(yīng)力—應(yīng)變曲線。在實際沖壓加工中,板材是大變形,工程應(yīng)力—應(yīng)變曲線不精確[5]。因此，需要一種反映真實的應(yīng)力—應(yīng)變曲線。真實應(yīng)變和真實應(yīng)力可由下式計算。

通過工程應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)可以計算不同厚度牌號鋼板在 0°、45°和90°三個軋制方向的真實應(yīng)力、應(yīng)變。圖4是計算得到的軋制方向為0°的牌號為B250P1鋼板的真實應(yīng)力—應(yīng)變曲線。

圖4 B250P1鋼板真實應(yīng)力—應(yīng)變曲線

4 基于Web的板料力學(xué)性能參數(shù)共享數(shù)據(jù)庫建設(shè)

4.1 數(shù)據(jù)庫分析與設(shè)計

基于Web的板料力學(xué)性能參數(shù)共享數(shù)據(jù)庫采用前后臺系統(tǒng)，系統(tǒng)總體功能模塊見圖5。前臺系統(tǒng)主要用于用戶注冊登錄，板料力學(xué)性能參數(shù)瀏覽與查詢、報表打印與下載等操作；后臺系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)庫的安全性維護，數(shù)據(jù)庫的更新、修改、刪除等功能。

前臺系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)庫的邏輯和結(jié)構(gòu)、功能設(shè)計，考慮到不同板材的牌號名稱和厚度不同，在建立數(shù)據(jù)庫的板材力學(xué)性能數(shù)據(jù)表邏輯關(guān)系時，將以板材牌號為主鍵，以板材厚度為外鍵，實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。后臺系統(tǒng)需要驗證登陸用戶的權(quán)限，并對板材力學(xué)性能參數(shù)進行修改、添加和刪除等管理，因此，后臺系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計中，數(shù)據(jù)表設(shè)計是一個重要的環(huán)節(jié)。本數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)表主要包括用戶表（圖6）、板材力學(xué)性能參數(shù)表（圖7）和板材力學(xué)性能應(yīng)力—應(yīng)變曲線圖表（圖8）。

圖5 數(shù)據(jù)庫的功能模塊示意圖

圖6 用戶表

圖7 板料力學(xué)性能參數(shù)表

圖8 板料應(yīng)力—應(yīng)變曲線圖表

用戶表用于保存用戶的各種信息，包括ID、用戶昵稱（username）、密碼（passwords）、全名（realname）、電話（phone）、地址（address）、郵箱（email）和狀態(tài)（status）等字段。

板料力學(xué)性能參數(shù)表用于保存板料力學(xué)性能參數(shù)相關(guān)信息，包括 ID、材料名稱（name）、厚度（thickness）、最大拉力（maximum）、抗拉強度（strength）、上屈服強度（up）、下屈服強度（down）、應(yīng)變硬化指數(shù)（hardening_exponent）、彈性模量（elastic_modulus）、泊松比（Poisson_ratio）、硬化系數(shù)（hardening_rate）、塑性應(yīng)變比（strain_ratio）、各向異性系數(shù)（anisotropic_index）等字段。

板料應(yīng)力—應(yīng)變曲線圖表用于保存應(yīng)力—應(yīng)變曲線圖的相關(guān)信息，包括ImageID、圖像名稱（ImageName）和圖像內(nèi)容（Image）等字段。

4.2 板料力學(xué)性能參數(shù)共享數(shù)據(jù)庫的開發(fā)與實現(xiàn)

基于Web的板料力學(xué)性能參數(shù)共享數(shù)據(jù)庫的網(wǎng)頁設(shè)計使用Visual Studio 2008開發(fā)平臺中的ASP.NET和ADO.NET來開發(fā)，使用的是C#開發(fā)語言；而數(shù)據(jù)庫則使用SQL Server 2005開發(fā)。整個系統(tǒng)采用典型的三層架構(gòu)模式，其結(jié)構(gòu)如圖9所示。

圖9 三層架構(gòu)

考慮到美觀、簡捷的要求，Web數(shù)據(jù)庫的界面通過向ASP中母版頁添加控件來實現(xiàn)，設(shè)計的母版頁包含標(biāo)題欄、導(dǎo)航欄、內(nèi)容欄、腳本欄[6]。內(nèi)容欄用于添加美化界面的相關(guān)元素，如圖片、文字、動態(tài)窗口等。導(dǎo)航欄中的各個菜單欄采用Hyperlink控件鏈接一個新的網(wǎng)頁界面；通過向母版頁中的內(nèi)容頁添加登陸控件以及引入CSS樣式表，實現(xiàn)登錄界面的設(shè)計。用戶輸入合法的用戶名和密碼后就可以查詢板料力學(xué)性能參數(shù)，如果是新用戶需要填寫相關(guān)注冊信息完成登錄。

登錄成功或注冊成功后，點擊板料力學(xué)性能參數(shù)查詢系統(tǒng)，就進入圖10所示的查詢功能界面。該界面采用2個勾選控件Checkbox、2個下拉菜單控件Dropdown、1個數(shù)據(jù)庫綁定控件Gridview和2個Button控件實現(xiàn)查詢功能。其中Checkbox控件、Dropdown控件和Gridview控件都是利用字符串與數(shù)據(jù)庫時時同步的。查詢功能實現(xiàn)代碼如下：

圖10 查詢系統(tǒng)首頁

在數(shù)據(jù)庫的實際使用中因為數(shù)據(jù)會更新變動，為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)及時更新，數(shù)據(jù)庫的維護是非常必要的。點擊導(dǎo)航欄中的信息管理，進入后臺系統(tǒng)中可修改已擁有的管理權(quán)限資料或直接添加新用戶，并且修改、添加和刪除材料力學(xué)性能參數(shù)（如圖11）。數(shù)據(jù)庫的維護工作是靠主鍵和外鍵，通過Visual stadio 2008軟件中動態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)（ASP.NET）利用數(shù)據(jù)綁定控件Gridview實現(xiàn)網(wǎng)頁界面的修改和數(shù)據(jù)庫同步更新。

圖11 修改材料性能參數(shù)網(wǎng)頁

4.3 開發(fā)程序運行環(huán)境

該數(shù)據(jù)庫及其相關(guān)程序是在Windows XP系統(tǒng)下開發(fā)的，經(jīng)在Internet網(wǎng)絡(luò)上調(diào)試、測試，數(shù)據(jù)庫運行狀態(tài)良好。

5 結(jié)論

本文利用數(shù)據(jù)庫管理工具SQL 2005和程序開發(fā)工具Visual studio 2008，建立了一個可供在線查詢的板料力學(xué)性能參數(shù)數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫基于Web的方式進行開發(fā)，成功實現(xiàn)了遠程訪問、數(shù)據(jù)庫用戶管理、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)編輯與維護、實時瀏覽、報表輸出與打印等功能，操作簡單、方便，且界面友好。該數(shù)據(jù)庫經(jīng)調(diào)試、測試運行穩(wěn)定，運行狀態(tài)良好。數(shù)據(jù)庫囊括了沖壓件常用高強度鋼和普通鋼在單向拉伸試驗下的力學(xué)性能參數(shù)數(shù)據(jù)和真實應(yīng)力—應(yīng)變曲線數(shù)據(jù)。通過現(xiàn)場生產(chǎn)試用表明，數(shù)據(jù)庫為企業(yè)查詢和獲取板料力學(xué)性能數(shù)據(jù)提供了一種有效途徑，實現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享，為企業(yè)沖壓生產(chǎn)選擇板材提供了可靠參考指導(dǎo)數(shù)據(jù)。

[1] 肖 華，劉 艷，湯禹成，張冬娟，陳 軍.高強度鋼沖壓回彈量對板料力學(xué)性能參數(shù)的靈敏度分析.鍛壓裝備與制造技術(shù)，2007，42（2）:69-72.

[2] 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T228-2002）.金屬材料室溫拉伸試驗.國家標(biāo)準(zhǔn)總局，2002.

[3] 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T5028-1999）.金屬薄板拉伸應(yīng)變硬化指數(shù)（n值）試驗方法.國家標(biāo)準(zhǔn)總局，1999.

[4] 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T5027-2007）.金屬薄板塑性變比（r）值測試方法.國家標(biāo)準(zhǔn)總局，2007.

[5] 李玉蘭.真應(yīng)力—應(yīng)變的定義及其力學(xué)特征.重慶大學(xué)學(xué)報，2001，24（3）:58-60.

[6] 陳 偉，衛(wèi) 琳.ASP.NET3.5網(wǎng)站開發(fā)實例教程.北京：清華大學(xué)出版社，2009.

Construction of sharing database for mechanical property parameters of sheet metals based on Web

LU Ping，XU Zhengxing，HUANG Changbiao
（College of Mechanical Engineering and Automation,Huaqiao University，Xiamen 361021，F(xiàn)ujian China）

The mechanical property parameters of sheet metals are needed as basic data for stamping factories,which can't be searched or obtained conveniently.In order to solve the above problem,true stress-strain curves and mechanical property parameters of sheet metals have been calculated and obtained through metallic materials tensile test at ambient temperature.By use of the C#language,program development tool Visual studio 2008 and database management tools SQL 2005，a database for mechanical property parameters of sheet metals which can be queried online based on web has been built with detailed development and implementation process introduced.The database has been designed in front and back system.And it has many functions such as user registration and login，browsing and querying mechanical property parameters of sheet metals,printing and downloading data reports，updating,modifying and deleting database,and so on.Test processes demonstrate that the database runs steadily and registered users can query,browse and save related data real-timely by means of general Web browser.Trial applications of cooperative enterprise show that the database established in the text provides an effective method to query and obtain mechanical property parameters of sheet metals for enterprises

Mechanical property parameters of sheet metals；Database；Visual studio 2008；SQL 2005

TP392

A

1672－0121（2011）06－0105－05

福建省自然科學(xué)基金（2010105116），廈門科技計劃項目（3502Z20113020），華僑大學(xué)“中央高校基本科研業(yè)務(wù)費”（JB-ZR1101）

2011-09-30

路 平（1980-），女，博士，講師，從事金屬塑性成形工程教學(xué)與研究