基于Web的板料力学性能参数共享数据库建设

路 平，徐正兴，黄常标

（华侨大学 机电及自动化学院，福建 厦门 361021）

基于Web的板料力学性能参数共享数据库建设

路 平，徐正兴，黄常标

（华侨大学 机电及自动化学院，福建 厦门 361021）

板料力学性能参数数据是冲压企业所需的基础数据，针对目前企业遇到的无法便利地查询及获得该数据等问题，本文在通过金属室温拉伸试验计算得到板料的真实应力—应变曲线和力学性能参数数据的基础上，使用C#语言，采用程序开发工具Visual studio 2008和数据库管理工具SQL 2005构建了一个基于Web的可供在线查询的板料力学性能参数数据库，并阐述了具体开发和实现过程。数据库采用前后台系统设计，具有用户注册登录、板材力学性能参数浏览与查询、报表打印与下载和数据库更新、修改、删除等功能。经测试该数据库运行稳定，注册用户能够通过通用的Web浏览器实时查询、浏览和保存相关数据。经企业试用表明，新开发的数据库为企业查询和获取板料力学性能数据提供了一种有效途径。

计算机应用；数据库；力学性能参数；板材；构建

1 引言

板料的力学性能影响其成形性能，决定着板料成形时的可行工艺范围。因此，在冲压件生产之前先获取精确的板料力学性能数据，是进行冲压件成形过程数值仿真和模具设计的基础工作，是获得高质量合格冲压件并避免生产过程中出现起皱、开裂、回弹等缺陷的前提[1]。通常获取板料力学性能数据的方法主要有：（1）查看现有的工艺或材料手册；（2）由板料供货商提供板料的力学性能数据；（3）企业自身通过金属材料室温拉伸试验获取板料的力学性能数据。然而在现代生产中企业在获取该数据方面却遇到了以下问题：①由于近年来汽车向轻量化和节能方向发展，高强度钢板较传统普通钢板在汽车冲压件中的使用比重越来越大，高强度钢板的材料力学性能数据在现有的手册中难以查找到；②板材供货商所提供的数据往往仅是一个范围，且不会给出板料的应力—应变曲线数据；③企业常常因成本原因省去测量板料力学性能数据的过程，使用板材供货商提供的粗略数据。因而，冲压件生产企业迫切需要有一种便利途径，获得或查询板料力学性能数据。为此，公共基础数据库的构建就提上了日程。

本文在金属室温单向拉伸试验的基础上，采用编程开发工具Visual studio 2008和数据库管理工具SQL 2005建立了一个可供在线查询的板料力学性能参数数据库。数据库经调试、测试运行稳定，实现了技术数据共享，方便企业查询获得板料的力学性能数据，有利于帮助企业生产中便利选择板材，加速企业的数字化制造进程，提高企业生产力。同时所开发的数据共享网络平台很容易进一步扩展为橡胶、塑料等材料的基本性能参数数据库共享平台。

2 板料力学性能参数测试

板料力学性能参数包括屈服强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比、屈强比、断后伸长率、应变硬化指数、硬化系数、塑性应变比和平面各向异性系数等。本文采用板材单向拉伸试验测量板料的力学性能参数，并按照国家标准金属材料室温拉伸试验方法[2]（GB/T 228-2002）、金属薄板和薄带拉伸应变硬化指数n值试验方法[3]（GB/T5028-1999）以及金属薄板和薄带塑性应变比r值试验方法[4]（GB/T 5027-2007）进行试验。

根据GB/T 228-2002规定，对外观及尺寸合格的钢板在与板料轧制方向成0°、45°和90°方向上取样，并且每个方向至少取3片试样，采用线切割方法加工成如图1所示的标准试样。整个拉伸试验在如图2所示的WD-300E型广材电子万能材料试验机上进行。为了测量试样的塑性应变比，试验中还使用了型号为YSJ50/25-ZC的长度方向引伸计和型号为YSJ12.5/3-JC的宽度方向引伸计。

试验中对每种牌号不同厚度的钢板在每个轧制方向上进行3次试验，取3次试验结果的平均值作为最终结果。图3是宝钢生产的厚度为1mm牌号为B250P1的高强度板材在与轧制方向成0°方向取样时，所获得的工程应力—应变曲线及力学性能参数试验结果。

图1 拉伸试样形状尺寸图

图2 WD-300E型广材电子万能材料试验机

图3 拉伸试验结果

3 真实应力—应变曲线

通过拉伸试验所获得的是一种工程应力—应变曲线。在实际冲压加工中,板材是大变形,工程应力—应变曲线不精确[5]。因此，需要一种反映真实的应力—应变曲线。真实应变和真实应力可由下式计算。

通过工程应力应变数据可以计算不同厚度牌号钢板在 0°、45°和90°三个轧制方向的真实应力、应变。图4是计算得到的轧制方向为0°的牌号为B250P1钢板的真实应力—应变曲线。

图4 B250P1钢板真实应力—应变曲线

4 基于Web的板料力学性能参数共享数据库建设

4.1 数据库分析与设计

基于Web的板料力学性能参数共享数据库采用前后台系统，系统总体功能模块见图5。前台系统主要用于用户注册登录，板料力学性能参数浏览与查询、报表打印与下载等操作；后台系统具有数据库的安全性维护，数据库的更新、修改、删除等功能。

前台系统设计的关键是数据库的逻辑和结构、功能设计，考虑到不同板材的牌号名称和厚度不同，在建立数据库的板材力学性能数据表逻辑关系时，将以板材牌号为主键，以板材厚度为外键，实现不同数据表中的数据关联。后台系统需要验证登陆用户的权限，并对板材力学性能参数进行修改、添加和删除等管理，因此，后台系统开发设计中，数据表设计是一个重要的环节。本数据库的数据表主要包括用户表（图6）、板材力学性能参数表（图7）和板材力学性能应力—应变曲线图表（图8）。

图5 数据库的功能模块示意图

图6 用户表

图7 板料力学性能参数表

图8 板料应力—应变曲线图表

用户表用于保存用户的各种信息，包括ID、用户昵称（username）、密码（passwords）、全名（realname）、电话（phone）、地址（address）、邮箱（email）和状态（status）等字段。

板料力学性能参数表用于保存板料力学性能参数相关信息，包括 ID、材料名称（name）、厚度（thickness）、最大拉力（maximum）、抗拉强度（strength）、上屈服强度（up）、下屈服强度（down）、应变硬化指数（hardening_exponent）、弹性模量（elastic_modulus）、泊松比（Poisson_ratio）、硬化系数（hardening_rate）、塑性应变比（strain_ratio）、各向异性系数（anisotropic_index）等字段。

板料应力—应变曲线图表用于保存应力—应变曲线图的相关信息，包括ImageID、图像名称（ImageName）和图像内容（Image）等字段。

4.2 板料力学性能参数共享数据库的开发与实现

基于Web的板料力学性能参数共享数据库的网页设计使用Visual Studio 2008开发平台中的ASP.NET和ADO.NET来开发，使用的是C#开发语言；而数据库则使用SQL Server 2005开发。整个系统采用典型的三层架构模式，其结构如图9所示。

图9 三层架构

考虑到美观、简捷的要求，Web数据库的界面通过向ASP中母版页添加控件来实现，设计的母版页包含标题栏、导航栏、内容栏、脚本栏[6]。内容栏用于添加美化界面的相关元素，如图片、文字、动态窗口等。导航栏中的各个菜单栏采用Hyperlink控件链接一个新的网页界面；通过向母版页中的内容页添加登陆控件以及引入CSS样式表，实现登录界面的设计。用户输入合法的用户名和密码后就可以查询板料力学性能参数，如果是新用户需要填写相关注册信息完成登录。

登录成功或注册成功后，点击板料力学性能参数查询系统，就进入图10所示的查询功能界面。该界面采用2个勾选控件Checkbox、2个下拉菜单控件Dropdown、1个数据库绑定控件Gridview和2个Button控件实现查询功能。其中Checkbox控件、Dropdown控件和Gridview控件都是利用字符串与数据库时时同步的。查询功能实现代码如下：

图10 查询系统首页

在数据库的实际使用中因为数据会更新变动，为了实现数据及时更新，数据库的维护是非常必要的。点击导航栏中的信息管理，进入后台系统中可修改已拥有的管理权限资料或直接添加新用户，并且修改、添加和删除材料力学性能参数（如图11）。数据库的维护工作是靠主键和外键，通过Visual stadio 2008软件中动态网页技术（ASP.NET）利用数据绑定控件Gridview实现网页界面的修改和数据库同步更新。

图11 修改材料性能参数网页

4.3 开发程序运行环境

该数据库及其相关程序是在Windows XP系统下开发的，经在Internet网络上调试、测试，数据库运行状态良好。

5 结论

本文利用数据库管理工具SQL 2005和程序开发工具Visual studio 2008，建立了一个可供在线查询的板料力学性能参数数据库。该数据库基于Web的方式进行开发，成功实现了远程访问、数据库用户管理、数据查询、数据编辑与维护、实时浏览、报表输出与打印等功能，操作简单、方便，且界面友好。该数据库经调试、测试运行稳定，运行状态良好。数据库囊括了冲压件常用高强度钢和普通钢在单向拉伸试验下的力学性能参数数据和真实应力—应变曲线数据。通过现场生产试用表明，数据库为企业查询和获取板料力学性能数据提供了一种有效途径，实现了工业生产中基础数据共享，为企业冲压生产选择板材提供了可靠参考指导数据。

[1] 肖 华，刘 艳，汤禹成，张冬娟，陈 军.高强度钢冲压回弹量对板料力学性能参数的灵敏度分析.锻压装备与制造技术，2007，42（2）:69-72.

[2] 中华人民共和国国家标准（GB/T228-2002）.金属材料室温拉伸试验.国家标准总局，2002.

[3] 中华人民共和国国家标准（GB/T5028-1999）.金属薄板拉伸应变硬化指数（n值）试验方法.国家标准总局，1999.

[4] 中华人民共和国国家标准（GB/T5027-2007）.金属薄板塑性变比（r）值测试方法.国家标准总局，2007.

[5] 李玉兰.真应力—应变的定义及其力学特征.重庆大学学报，2001，24（3）:58-60.

[6] 陈 伟，卫 琳.ASP.NET3.5网站开发实例教程.北京：清华大学出版社，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，Fujian 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

福建省自然科学基金（2010105116），厦门科技计划项目（3502Z20113020），华侨大学“中央高校基本科研业务费”（JB-ZR1101）

2011-09-30

路 平（1980-），女，博士，讲师，从事金属塑性成形工程教学与研究