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基于SQL Server的C/C复合材料实验数据库系统平台的设计开发

来源:华佗健康网
维普资讯 http://www.cqvip.com 第22卷第2期 新型炭材料 Vo1.22 No.2 Jun.20o7 2007年6月 文章编号:1007—8827(2007)02-0148-05 NEW CARB0N MATERIALS 基于SQL Server的C/C复合材料实验 数据库系统平台的设计开发 唐 辉 , 齐乐华 , 李贺军 (1.西北工业大学机电学院,陕西西安710072; 2.西北工业大学超高温国防重点实验室炭/炭复合材料工程技术研究中心,陕西西安710072) 摘要:为了解决C/C复合材料CVI(Chemical Vapor Infiltration,CVI)制备工艺中大量实验数据的有效存储及 合理利用问题,设计开发了C/C复合材料实验数据库系统平台,利用SQL Server作后台数据仓库,VC++作平台系 统开发,以ADO对象作数据库连接技术,从工艺方法、性能分析、组织结构等方面对实验数据整理分类,并利用 Matlab引擎技术整合CVI工艺优化仿真程序,对材料制备工艺进行模拟和优化,该系统平台有助于缩短C/C复合 材料制备周期,提高生产效率,降低生产成本。 关键词:C/C复合材料;数据库;ADO;SQL Server 中图分类号:TB 332 TP392 文献标识码:A 1 前言 C/C复合材料是目前所知为数不多直到 2500℃强度不降低的材料,其力学性能优异,因而 2 C/C复合材料实验数据库系统平 台总体设计分析 2.1系统功能特点 在国防、航空和航天领域受到极大关注¨ 。目前 最常用的制备方法有化学气相渗透技术(Chemical Vapor Infiltration,简称CVI),主要包含等温CVI、热 梯度CVI以及限域变温CVI等工艺 J。近年来, 为了解决CVI工艺实验周期长和制备成本高等问 题,引入了数值模拟仿真技术,并取得较大进 展 。但是现阶段大量实验数据的记录存储方式 较为零散,不利于对数据结果进行系统地分析,也无 法更好地发挥优化仿真程序的作用。这方面。目前 C/C复合材料实验数据库系统包含等温CVI、 热梯度CVI、限域变温CVI等多种C/C复合材料主 要制备工艺在内的材料制备及二次处理等方面数 据,以及C/C复合材料的性能分析,微观组织结构, 抗氧化等多方面分析数据。集成CVI工艺优化子 程序,能够利用数据库中实验数据样本进行数值模 拟与仿真,并对模拟结果进行有效性验证。 2.2 系统框架总体方案设计 根据系统的功能特点,笔者设计的C/C复合材 料CVI制备工艺数据库系统由数据库系统平台、数 据仓库以及用户界面三层结构组成(图1),其中 C/C复合材料工艺数据仓库利用SQL Server软件 定制,用户界面与数据仓库之间的交流通过数据库 系统平台中间层连接,利用VC++软件实现数据库 系统平台的编程。用户只需点击平台中相应的功能 模块选项,并输入特定参数,功能模块即调用ADO 已有焊接、腐蚀以及模具等数据库方面的研 究¨ ,但对于C/C复合材料数据库的研究还鲜有 报道。笔者通过对C/C复合材料CVI制备工艺等 相关实验数据进行整理分类,采用VC++数据库编 程技术,设计和开发了C/C复合材料实验数据库系 统平台。通过该平台可以实现该类数据的检索查 询,并结合电镜图片等对组织结构和性能进行分析。 集成工艺优化仿真程序,更有效地利用实验数据,进 一(ActiveX Data Object)数据接口技术建立与数据仓 库的连接,完成相应数据的检索、存取、计算、模拟等 功能,并以文字或图形的方式显示给用户¨ 。 步提高生产效率,降低生产成本。 收稿日期:2007-04・15; 修回日期:2007-05-29 基金项目:国家杰出青年科学基金(50225210)。 通讯作者:齐乐华,教授,博士生导师。E・mail:qilehua@nwpu.edu.cn.Tel:+86-29-88460447 作者简介:唐辉(1979一),男,湖南人,硕士生,主要从事制造信息化,计算机辅助制造方面工作。E-mail:tanghuith@163.corn _维普资讯 http://www.cqvip.com 第2期 唐辉等:基于SQL Server的C/C复合材料塞 塑塞墨 鱼 2.3后台数据仓库结构设计 垄 : : 本系统的后台数据仓库从材料制备,实验过程 分析,试件性能分析,组织性能分析及抗氧化涂层等 五个部分进行设计,对C/C复合材料的实验数据进 行全面整理存储(见图2)。 材料制备模块包括等温CVI、热梯度CVI、限域 变温CVI等三种主要工艺每次实验的工艺参数及 后处理内容;实验过程分析模块主要是对各次实验 的过程进行总结分析,存储每次实验的毛坯参数以 及实验后的物理变化等;试件性能分析模块包括 C/C复合材料的力学、摩擦、物理等方面的性能参 数;组织分析模块是借助偏光、扫描电镜、透射电镜、 X射线衍射等对材料进行微观分析的结果;抗氧化 涂层包括了涂层方法、抗氧化性能、涂层组织等方面 的数据。 图l 数据库系统平台框架设计 Fig.1 The platformframeworkfor database C/C复合材料工艺数据仓库 材料制备I l实验过程分析I l性能分析I l组织分析 等 温 萋I霎Il l I蓁l塞I I l l萎I I囊l妻l耄 图2 C/C复合材料数据结构图 ig.2 Frame of Fthe C/C composite experiment data 涂 层 组 织 3 C/C复合材料实验数据库系统关 键技术实现 3.1使用ADO(ActiveX Data Object)数据连接技 术 #import“C:\Program Files\Common Files\Sys— tem|ado|msadol5.dll no—namespace rename (“EOF”,“adoEOF”)rename(“BOF”,“adoBOF”) 这行语句声明在工程中使用ADO,但不使用 DO的命名空间,为了避免常数冲突,将常数EOF A改名为adoEOF,这样无需添加另外的头文件,便可 利用ADO技术实现工艺数据库系统平台的数 据读取流程如图3,要实现C/C数据库平台与后台 数据仓库的数据交互,需要对VC++中ADO库函 数进行相应的配置。 (1)VC++系统配置 以使用ADO接口。 (2)ADO接口函数配置 为了实现ADO类与C/C工艺数据库的连接, 需要在ADO类的Connection对象中修改相应代 VC++程序在默认的初始配置下并不支持 码,本文所用代码如下: //创建Connection对象 m_ADO对象,需要使用预编译#import命令将ADO库 文件导人到工程中,代码如下: pConnection.Createlnstance(“ADODB.Con. 维普资讯 http://www.cqvip.com ・150・ 新型炭材料 第22卷 nection”); 或图形运算。 (1)VC++系统配置 //设置连接字符串,必须是BSTR型或者一bstr j类型 一为了实现Matlab图形计算引擎功能,必须对 —bstrt strConnect=“Provider=SQLOLEDB; VC++的系统进行配置。首先,需要在VC++工程 中添加libeng.1ib、libmx.1ib库文件,然后在项目中 添加Matlab\Extern\Include和Matlab\Extern\Lib Server:CCServer:Database=CCDatabase;uid= sa;pwd=sa;”; 其中服务器和数据库的选择分别是CCServer 文件。 和CCDatabase。 通过上述配置,系统平台与C/C数据仓库的接 口便封装完成,每次连接只需调用这个接口函数再 辅以用户指定参数便可完成数据存取。 工艺数据库系统平台 ADO(ActiveX Date Object) C,C复合材料数据仓库 图3 C/C数据库系统数据流程 Fig.3 The data transmission in C/C composite database system 3.2 VC++与Matlab的集成 图4为VC++程序调用Matlab引擎的数据流 程图。本文利用Matlab的强大绘图和计算功能,把 Matlab作为后台计算引擎,将C/C复合材料实验数 据库中的工艺参数、性能参数、仿真样本等分别通过 VC++程序传人到Ma廿ab,利用Matlab进行计算和 绘图,再将模拟和仿真结果反馈到VC++程序中, 显示给用户。 C,c复合材料 工艺数据库 VC程序 Matlab程序 工艺参数、 读取工艺参 性能参数表 数、性能分 Ma形引擎ItJabI ̄I 析数据  图4 VC++调用Mauab引擎的数据流程 Fig、4 The data transmission between VC++and Matlab—engine 为了实现VC++和Matlab的混和编程,首先要 对VC++环境进行系统配置,再通过VC++数据库 编程将所需要的参数从C/C复合材料工艺数据库 中读取到Matlab的计算引擎中,进行Matlab的数学 (2)利用VC++实现Matlab引擎的启动和关 闭 在仿真平台中的系统视图类的构造函数中加入 Matlab计算引擎的启动,在视图类的析构函数中加 入计算引擎的关闭。这样程序就会自动启动Matlab 计算引擎并在完成程序后自动关闭。 Engine 3 ep; ep=engOpen(0);//定义并打开引擎 engClose(ep);//关闭引擎 (3)VC++和Matlab之间的数据传输 为了在VC++与Matlab之间进行数据传输首 先要在VC++中定义mxArray类型的数组,再利用 Matlab接口函数给数组指针赋值,然后使用engPu— tArray函数将数组提交给Matlab平台。在Matlab 计算完成之后,通过mxGetrP函数把Matlab中的计 算结果传回到VC++中。 4 C/C复合材料实验数据库系统平 台的功能实现 通过对上述关键技术的研究,成功搭建C/C复 合材料的数据库系统平台,实现了C/C复合材料工 艺参数数据的检索、比较及编辑等功能,并结合 Matlab图形和计算引擎进行图形绘制和数值模拟。 4.1数据检索 图5为CVI工艺制备参数数据对话框。本系 统提供ICVI、TCVI、LTCVI三种主要工艺的制备参 数数据查询,以及试样结果查询,并可根据特定字段 (时数、温度、重量、增重、体积分数、弯曲强度、拉伸 强度等等)完成对相应数据的检索,在查询数据的 同时可编辑、删除或是添加需要的数据。 4.2组织性能分析 C/C复合材料的基体组织结构是决定复合材 料性能的关键因素,通过热解炭组织类型及微观形 貌特征分析热解炭的反复成核和生长机理。本系统 集成了大量偏光、扫描、透射以及高分辨等多种不同 维普资讯 http://www.cqvip.com 维普资讯 http://www.cqvip.com ・l52・ 新型炭材料 第22卷 (HAN Hong—mei,ZHANG Xiu—lian,LI He ̄un,et a1.Mecha- nical behaviors of carbon/carbon composites under the hi【gh—tem- 炭/炭复合材料基体改性研究中的应用[J].新型炭材料, 2004,19(4):275-280. perature[J].New Cal'bon Materials,2003,18(1):20—24.) 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Keywords:C/C composites;Database;ADO;SQL Server Foundation item:National Nature Science Foundation of China for Distinguished Young Scholars(50225210)Corresponding author:QI Le—hua,Professor.E-mail:qilehua@nwpuedu.cn.Tel:+86-29-88460447. .. AutIIor 砌uction:TANGHui(1979一),inale,Master,engaginginthefield of computer aidedmanufacture.E—mail:taIIgllIIi—tl1@163.com 

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