基于Web的板料力學性能參數共享數據庫建設

路 平，徐正興，黃常標

（華僑大學 機電及自動化學院，福建 廈門 361021）

基于Web的板料力學性能參數共享數據庫建設

路 平，徐正興，黃常標

（華僑大學 機電及自動化學院，福建 廈門 361021）

板料力學性能參數數據是沖壓企業所需的基礎數據，針對目前企業遇到的無法便利地查詢及獲得該數據等問題，本文在通過金屬室溫拉伸試驗計算得到板料的真實應力—應變曲線和力學性能參數數據的基礎上，使用C#語言，采用程序開發工具Visual studio 2008和數據庫管理工具SQL 2005構建了一個基于Web的可供在線查詢的板料力學性能參數數據庫，并闡述了具體開發和實現過程。數據庫采用前后臺系統設計，具有用戶注冊登錄、板材力學性能參數瀏覽與查詢、報表打印與下載和數據庫更新、修改、刪除等功能。經測試該數據庫運行穩定，注冊用戶能夠通過通用的Web瀏覽器實時查詢、瀏覽和保存相關數據。經企業試用表明，新開發的數據庫為企業查詢和獲取板料力學性能數據提供了一種有效途徑。

計算機應用；數據庫；力學性能參數；板材；構建

1 引言

板料的力學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，在沖壓件生產之前先獲取精確的板料力學性能數據，是進行沖壓件成形過程數值仿真和模具設計的基礎工作，是獲得高質量合格沖壓件并避免生產過程中出現起皺、開裂、回彈等缺陷的前提[1]。通常獲取板料力學性能數據的方法主要有：（1）查看現有的工藝或材料手冊；（2）由板料供貨商提供板料的力學性能數據；（3）企業自身通過金屬材料室溫拉伸試驗獲取板料的力學性能數據。然而在現代生產中企業在獲取該數據方面卻遇到了以下問題：①由于近年來汽車向輕量化和節能方向發展，高強度鋼板較傳統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性能數據在現有的手冊中難以查找到；②板材供貨商所提供的數據往往僅是一個范圍，且不會給出板料的應力—應變曲線數據；③企業常常因成本原因省去測量板料力學性能數據的過程，使用板材供貨商提供的粗略數據。因而，沖壓件生產企業迫切需要有一種便利途徑，獲得或查詢板料力學性能數據。為此，公共基礎數據庫的構建就提上了日程。

本文在金屬室溫單向拉伸試驗的基礎上，采用編程開發工具Visual studio 2008和數據庫管理工具SQL 2005建立了一個可供在線查詢的板料力學性能參數數據庫。數據庫經調試、測試運行穩定，實現了技術數據共享，方便企業查詢獲得板料的力學性能數據，有利于幫助企業生產中便利選擇板材，加速企業的數字化制造進程，提高企業生產力。同時所開發的數據共享網絡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數據庫共享平臺。

2 板料力學性能參數測試

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

根據GB/T 228-2002規定，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所示的標準試樣。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次試驗結果的平均值作為最終結果。圖3是寶鋼生產的厚度為1mm牌號為B250P1的高強度板材在與軋制方向成0°方向取樣時，所獲得的工程應力—應變曲線及力學性能參數試驗結果。

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 拉伸試驗結果

3 真實應力—應變曲線

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

通過工程應力應變數據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力、應變。圖4是計算得到的軋制方向為0°的牌號為B250P1鋼板的真實應力—應變曲線。

圖4 B250P1鋼板真實應力—應變曲線

4 基于Web的板料力學性能參數共享數據庫建設

4.1 數據庫分析與設計

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

前臺系統設計的關鍵是數據庫的邏輯和結構、功能設計，考慮到不同板材的牌號名稱和厚度不同，在建立數據庫的板材力學性能數據表邏輯關系時，將以板材牌號為主鍵，以板材厚度為外鍵，實現不同數據表中的數據關聯。后臺系統需要驗證登陸用戶的權限，并對板材力學性能參數進行修改、添加和刪除等管理，因此，后臺系統開發設計中，數據表設計是一個重要的環節。本數據庫的數據表主要包括用戶表（圖6）、板材力學性能參數表（圖7）和板材力學性能應力—應變曲線圖表（圖8）。

圖5 數據庫的功能模塊示意圖

圖6 用戶表

圖7 板料力學性能參數表

圖8 板料應力—應變曲線圖表

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（status）等字段。

板料力學性能參數表用于保存板料力學性能參數相關信息，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）、應變硬化指數（hardening_exponent）、彈性模量（elastic_modulus）、泊松比（Poisson_ratio）、硬化系數（hardening_rate）、塑性應變比（strain_ratio）、各向異性系數（anisotropic_index）等字段。

板料應力—應變曲線圖表用于保存應力—應變曲線圖的相關信息，包括ImageID、圖像名稱（ImageName）和圖像內容（Image）等字段。

4.2 板料力學性能參數共享數據庫的開發與實現

基于Web的板料力學性能參數共享數據庫的網頁設計使用Visual Studio 2008開發平臺中的ASP.NET和ADO.NET來開發，使用的是C#開發語言；而數據庫則使用SQL Server 2005開發。整個系統采用典型的三層架構模式，其結構如圖9所示。

圖9 三層架構

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

登錄成功或注冊成功后，點擊板料力學性能參數查詢系統，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個數據庫綁定控件Gridview和2個Button控件實現查詢功能。其中Checkbox控件、Dropdown控件和Gridview控件都是利用字符串與數據庫時時同步的。查詢功能實現代碼如下：

圖10 查詢系統首頁

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

圖11 修改材料性能參數網頁

4.3 開發程序運行環境

該數據庫及其相關程序是在Windows XP系統下開發的，經在Internet網絡上調試、測試，數據庫運行狀態良好。

5 結論

本文利用數據庫管理工具SQL 2005和程序開發工具Visual studio 2008，建立了一個可供在線查詢的板料力學性能參數數據庫。該數據庫基于Web的方式進行開發，成功實現了遠程訪問、數據庫用戶管理、數據查詢、數據編輯與維護、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。該數據庫經調試、測試運行穩定，運行狀態良好。數據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性能參數數據和真實應力—應變曲線數據。通過現場生產試用表明，數據庫為企業查詢和獲取板料力學性能數據提供了一種有效途徑，實現了工業生產中基礎數據共享，為企業沖壓生產選擇板材提供了可靠參考指導數據。

[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性能參數的靈敏度分析.鍛壓裝備與制造技術，2007，42（2）:69-72.

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

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

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

[5] 李玉蘭.真應力—應變的定義及其力學特征.重慶大學學報，2001，24（3）:58-60.

[6] 陳 偉，衛 琳.ASP.NET3.5網站開發實例教程.北京：清華大學出版社，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

福建省自然科學基金（2010105116），廈門科技計劃項目（3502Z20113020），華僑大學“中央高?；究蒲袠I務費”（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與研究