（固体力学专业论文）塑料门窗原材料管理和自定义窗型的强度校核.pdf

塑科门窗掠材料管理和自定义窗型的强度校核 摘要 本文旨在对已初步商品化的塑料门窗计算机辅助设计系统w i n c a d 作进一步 开发和完善，主要包括原材料管理和自定义窗型的强度校核两方面，同时也对自定 义窗型的管理做了一些工作。 本文依据传统进销存管理系统实现了对原材料的管理，介绍了原材料的进货 管理，原材料的入库和出库管理，并为塑料门窗组装企业建立了内容丰富的原材 料信息库和生产厂家库。 另外，本文介绍了一种能够重复利用自定义窗型的方法。首先定义了自定义 窗型的数据结构，建立了自定义窗型库；然后在以前系统绘图板功能的基础上实 现了为自定义窗型添加相应部件、材料信息从而把它添加到窗型库的方法，从而 实现了自定义窗型的统一管理。 本文主要对塑料门窗的强度校核问题进行了进一步研究。以前w i n c a d 软件只 能对十二种特定的窗型进行强度校核，而不能解决对用户自定义窗型的强度校核 问题。在本文中采用等值集中荷载代替均匀分布荷载的方法对自定义窗型进行强 度校核。先把作用在受力杆件上的各个分布载荷当作集中荷载进行计算，然后用 叠加原理实现。这样既保证了计算结果的准确性要求，又大大简化了运算过程。 另外根据荷载、挠度和弹性模量三者之间的关系，还可以在受力杆件允许的挠度 变形范围内，选择合适的型钢弹性模量。 关键词：塑料门窗强度校核计算机辅助设计系统数据库 塑型查兰堡! ! ：堂垡笙二蔓一 a b s t r a c t t h i st h e s i sa i m sa tf u r t h e rd e v e l o p m e n to f ac o m m e r c i a lp l a s t i cd o o r & w i n d o w c o m p u t e r a i d e dd e s i g ns y s t e mw i n c a d 。t h ep r i m a r yc o n t e n ti n c l u d e sm a t e r i a l m a n a g e m e n t a n d s t r e n g t hv e r i t yo f s e l f - d e f i n e d w i n d o wf r a m e 。a tt h es a , r l et i m e ，s o m e w o r kh a sb e e nd o n eo nt h em a n a g e m e n to fs e l f - d e f i n e dw i n d o wm o d e l sd u r i n gt h e d e s i g ns t a g e s t o r a g em a n a g e m e n t i sq u i t ea ni m p o r t a n tb u s i n e s si nt h ep r o c e s so fe n t e r p r i s e m a n a g e m e n t ，b u t t h ep r e v i o u sc o m p u t e ra i d e d d e s i g ns y s t e mw i n c a d h a s n tt h e f u n c t i o no fm a t e r i a lm a n a g e m e n t i nt h et h e s i s ，i tw a sc l e a r l yd e t a i l e dh o w ，o n ab a s i so f d 砒a b 鹤et e c h n o l o g y t or e a l i z et h en o r m a l i z e dm a n a g e m e n tf u n c t i o nm r p l a s t i cd o o r & w i n d o we n t e r p r i s e ，m a i n l yi n c l u d e ss t o c km a n a g e m e n t ，w a r e h o u s ee n t r ym a n a g e m e n t a n dd e l i v e r ym a n a g e m e n t ka d d i t i o n ，am e t h o do f r e u s i n gt h es e l f - d e f i n e dw i n d o wm o d e lh a sb e e nd e t a i l e d i n t h i s t h e s i s f i r s t o f a l l ，t h e d a t as t r u c t u r e o f s e l f - d e f i n e d w i n d o w m o d e l w a s d e f i n e d a n dad a t a b a s eo fs e l f - d e f i n e dw i n d o wm o d e lw a sc r e a t e d ；a n dt h e l las e l f - d e f i n e d w i n d o wm o d e lw a s a p p e n d e d t ot h ed a t a b a s e b ya d d i n gs o m ec o m p o n e n t s o rm a t e r i a l s a c c o r d i n g l y o nt h eb a s i so f p r e v i o u ss y s t e md r a w i n gb o a r df u n c t i o n s ot h e c e n t r a l i z a t i o no f m a n a g e m e n to f t h es e l f - d e f i n e dw i n d o wm o d e l ，a si m p l e m e n t e d 。 af u r t h e rs t u d yo nt h es t r e n g t hv e r i t yo f p l a s t i cd o o r w i n d o wf r a m ew a sc a r r i e d o u ti nt i f f st h e s i s w i t he q u i v a l e n c ec o n c e n t r a t e dl o a ds u b s t i t u t et o ，n o to n l yb ea b l et o p r o c e e ds t r e n g t hv e r i t yo f s p e c i a lw i n d o w m o d e l ，b u tp r i m a r i l yo f c u s t o mw i n d o w m o d e l b u t 论t h e p r e v i o u ss o f t w a r ew i n c a d ，i t i so u to f t h e q u e s t i o n ，b e c a u s ei t j u s t b ea b k l o p r o c e e ds t r e n g t hv e r i t yo f 1 2s p e c i a lw i n d o w m o d e l + f i r s t l y t h ed i s t o r t i o no f t h ew i r d o wf r a m eu n d e rt h ea c t i o no f e a c hd i s t r i b u t e dl o a dw a sc a l c u l a t e d ，a n dt h e n c o m b i r a t i o nt h e p r i n c i p l eo fs u p e r p o s i t i o n , t h et o t a ld i s t o r t i o nw a s c a l c u l a t e d i n a d d i t i o na st h er e l a t i o n s h i po f l o a d ，d e f l e c t i o na n de l a s t i cm o d u l u s ，i n s t r e n g t hb a r 一 一 塑料门窟艨材料管理和翻定义髓型的强度校核 a l l o w a b l ed e f l e c t i o nr a n g e ，w h a tt h ee l a s t i cm o d u l u ss h o u l db ew a sm a d es t i l ei nt h e p r o c e s so f r e i n f o r c i n gs t e e ls e l e c t i o n k e y w o r d s ：p l a s t i cd o o r & w i n d o w ， s t r e n g t hv e r i t y ，c o m p u t e ra i d e dd e s i g n ， d a t a b a s e l l l 塑科门留原莉料管理和妇定义留型的强度较棱 第一章绪论 l 。1塑料f l 蜜性能特点 毯蘸，塑瓣门密在建筑凌上熬幢臻成为建材市场豹一大亮点，越来 越多的厂家进入到了这个领域，同时也引起了广大使用者的关注i lj 。塑 料门窗焉型材是当代新兴的第潮大类新型建筑门窗用材料，并被誉为建 鲮材辫以燮伐铡懿一次革鑫。它戆替代传绞建榜，蕊显还具有节材节能、 保护生态、改善居住环境、提简建筑功能与质量、降低建筑自重，旌工 便捷等优越性弼。 塑料f 密一般是攒鞋聚氯乙烯( p v c ) 挺鼹为主要联辩，翔上一定比 例的稳定剂、着色剂、填充剂、紫外线吸收剂等经过配混、挤出制成型 孛芎，然后通过切割、绰接酌方式制成门窗框扇，配装上橡胶密封条、毛 条、五金 牛等制作藤成的f l 密。出予塑料暴型专辛款弹蛙模量魄较小，遴 常情况下，型材空腔内需要填加钢衬( 加强筋) ，以增强它的刚度和强度， 矫以久 f j 氇称之为鎏钢门窗。 塑料门窍作为一罩孛换代产品，主要有以下特性： 从建筑节能、节材、环保的角度讲，p v c 塑料型材的生产能耗低。 鍪罄门密静广泛使躅露给鬻家节约大量豹木、镭、钢材料，还可以保护生 态环境，减少对林木的砍伐，减少金属冶炼时烟尘、废气积废渣对环境憋 污染 3 j 。塑料门窗产品性能稳定，商优良的耐候性和耐腐蚀性。塑料异型 李孝采用独特鹣配方，可提巍其承受嵩、低温、燕疆曝硒、燕交替等交互侵 蚀的能力。塑料门窗隔裔性能良好。塑钢门窟以其优良的骚音性，德到 越来越多的认可。塑料门窗还有很好的气密性、水密性、抗风压性、防 火姓。 l 。2 塑料门窑组装企业生产管理皆存在蛉闻题 曩耱裁塑鞋f - j 密麴整俸生产艟力帮技术承平来说，已经基本形袋了 从原材料供威、型材加工、组装到设备制造、工艺控制等相对完整的生 产体系，但谗存在不少问题。塑料门窗加工企业普遍存在的问题主要表 现在以下足个方甏套： ( 1 ) 人工排料受到数据量的限制。各种长度的拱 列组合涉及到大量 郑1 人学坝卜学位论义 的数据运算，人工无法达到比较高的优化率，难以形成科学的型材下料 优化方案，对玻璃的下料优化更加不科学合理。这就在很大程度上造成 原材料的浪费，无形中增加了门窗的制作成本。 ( 2 ) 企业生产过程中需要的报表种类繁多，各个报表之间的数据要 求一致，人工制作报表容易造成混乱，要想做到报表间的数据一致也是 很伤脑筋的一件事。万一出现错误，就可能导致成品尺寸不合格，影响 工程的进度和质量。 ( 3 ) 工程中用到的物料种类繁多，生产周期不定，急需实行具有快 速反应、高效运行的库存管理，才能达到及时的清理库存物资，降低库 存量，加速资金和物资的周转，减少资金占用的目的。企业的决策者没 有确切的依据指导仓库的进货，仅仅凭以往的经验估计，有时会造成仓 库中材料不匹配，有的材料积压而有的材料短缺，无法到达合理利用资 源和正常的施工。 ( 4 ) 由于工程中各个窗型以及窗型的尺寸都不统一，需要的五金配 件的规格也多种多样，如果没有科学的数据做依据，难以准确的对工程 进行报价。 ( 5 ) 窗型设计没有科学依据。人工设计的窗型很难进行准确的风压 计算，设计的窗型风压强度校核是否合格没有科学的依据，也无法根据 洞口的尺寸设计外观精美、性能优越价格合理的窗型。 1 3 塑料门窗组装企业中c a d 软件应用 随着计算机的发展与普及，计算机己成为各行各业最基本的工具之 一。在国家大力发展化学建材政策的推动下，塑料门窗行业得到空前的 发展。越来越多的门窗制造企业重视采用计算机进行辅助设计与管理。 在塑科门窗设计、生产单位使用c a d 软件具有以下好处： ( 1 ) 在软件利用优化下料方法进行优化计算，不仅可以明显提高 了原材料的利用率，减少废料对环境造成的污染，而且可以大大减轻人 的脑力劳动，提高生产效率【4 】。 ( 2 ) 利用计算机可以方便的对原材料实行科学管理、优化配置资 源，从而降低生产成本，提高企业的市场竞争能力。 ( 3 ) 在塑料门窗c a d 软件中，利用组件技术实现个性化电子绘图 版功能，在窗型设计时可以随意构建各种所需的组件，从而可以方便、 快速的设计各种各样的窗型图。 塑料门街原村料管理和臼定义留型的强厦校核 * h _ _ _ _ - h _ - _ - 一w _ _ _ _ m h _ _ - _ _ - _ h _ _ _ _ _ w - - _ _ - h _ _ _ _ _ _ h _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ - _ m _ - _ _ - _ _ m _ _ _ - - _ _ h m _ _ _ _ - _ h _ _ - _ _ _ ( 4 ) 在对赢层建筑耀门露设专 4 对，逶豢要对塞型避 亍强度校核。 利用c a d 软件提供的辅助工具，可以方便的对窗型进行强度校核。 然而，塑糟f j 窗的c a d 援术在国内起步较晚，在国内塑料门窗行业和 计算机软件产业都是9 0 年代以来瑟兴蛉行监 l 。应该看到垦藩在从事塑 料门窗c a d 技术开发的单位中有实力的并且了解塑料门窗专业领域的单 位还较少。现有的软件操作复杂，设计每个窗垒都需要输入大量的参 数。丽且计算机执 亍的大多是数值运算功能，没有充分挖漤诗冀投熬逻 辑分析智能判断等功能。此外，塑料门窗的窗测复杂多交、产品的规格 鹣嵇繁多、不嚣鬻型鹣裁作工艺区弱龟较大，奁普通数据结构中包容所有 的产品所有的工艺是不现实的，因此姆能化、专业化、开放性建门纛设计 类软件急需解决的问题 6 1 。 1 。4 塑料门窗辘助设计系统w i n c a d 简介 w i n c a d 是郑媸大学国襄攘鍪模其工程鹾究中心在河南省鬟大萃斗按 项目( 9 9 10 8 0 0 3 1 ) 的的资助下开发出的一个用于塑料门窗设计及组裟的 黧辩门窗计算视辅助设计软件。该软件能有效地提高了原材料的利用率， 从瑟有效地蹲低了生产成本、掇裹金犍经济效懿，鞠瓣迩减少了裘搴喜对 环境的污染。另外，该软件提供了规范化的管理手段。主要包括以下几 方面的肉容： ( 1 ) 窗型设计与蟹理 窗型设计与管理包括绘制窗型图和门窗信息库管理两部分。 绘嚣 l 根据窗型图的特点，绘图功能肉用户提供了较为丰寓鲍鼹形梅徉。 并能对绘制完成的图形以两种文件形式( b m p ，十t u ) 保存下来。 j 窗癌怠管理 2 门窗信息包括门窳系列、密型和京型部件三部分。各秘密型按照门 窗系列进行分类，同时，每种窗型的结构又体现为其对各种部件的定义， 密壁部 譬分裁线孝芎、板孝辛秘酝 孛三类。 ( 2 ) 工程管理 工程是系统迸行辅助计算的单位。工程信息包括合同信息和洞口信息 鹾部分。其中，合同僖患详缨播透了工程疆露静承接清獍，截括：合同 号、客户的单位、签约时间、交赞时间等； 每一个工程中包含了若干种类和数量的洞口，洞口信息则对工程中所 毒的演弱进褥详绥麴定义，瞧摇溺丑溪饺爱静密鍪、溺盈数量、窗鍪组 郑州大学硕士学位论文 装方察( 是否配纱窗、单玻结构或双玻结构) 、洞口的尺寸以及窗型的各 个参数值等。 1 统诗部件需求 绕计部 孛需求麓畿瑷漏强帮麓辩瑟耪形式，统诗窭_ i 程中掰有部俘豹 需求皴、使用的材料和尺寸，并分线材、板材和配件三类避行显示。 2 线材下料优化 线材下料优化功能对指定工程的所有线材部件进行下料优化，并将结 栗通过线材下料优化结果对话框详细地鼹示出来。 3 载搴孝下粒霞纯 叛材下辩饶亿功熊对指定工程的所有叛材部件进行下料优化，并将 结果通过板材下料优化结果对话框详细地晟示出来。 4 成本核算 成本核算除了按材料总成本进行核算外，为了便于用户对工程进行预 算，还按工程的总藤积计舞肇位平均成本。瘸户还霹以羧肇位瑟积 鑫算 工疆豹莛谴费爱，势将其打入成本统一诗算。 ( 3 ) 强度校核 强度校核模块主鬻包括四个子模块：第一；风载荷计算，第二：校 核玻璃的强度，第三：校核窗框的强度，第四：校核螺钉的强度。： l 风黄载计算用米计算不同地方，不同地形下，不隧禽度酶建筑物 爨承受戆鼹压篷，这黧数篷聂获了门密溪受熬爱芬载豹大，l 、，为下瑟静 三个予模块提供了计簿分折的数据。 2 玻璃强度校核计算玻璃在风压作用下，玻璃的最大许用面积、弯 曲应力、年温度应力和挠度值。 3 窍框强度校核计算窗框在风压作用下，窗框所承受驰抗剪强度、 弯藏嶷力、挠度篷帮黧材瓣揍剪强度。 4 螺钉强度校孩。在风压律蘑下，确定门窗需要一定大小的螺钉的 数量，从而保证门窗的蜜全性。 唾。5 本文主要工终 髂嚣在三年的学习中，主要作了以下几个方面的工捧： ( 1 ) 猩系统分析方面，根据塑料门窗生产硷业的需求和塑料门窗组装过 程的特点，重新进行了系统分析，重新划分了系统结构，模块之间的关系 作了食理调整。 一4 一 郑州大学硕士举位论文 第二章数据库技术概述 数据库( d a t a b a s e ) 是通用忱的褶关数据集合它不仅镪括数据本身而 且包括关于数据之间的联系，数据库技术是计算机领域中最重要的技术 之i7 1 。掌握了数据库设计的基础理论，熟悉了数据库管理系统的特点， 才能开发出好的数据麾_ 陂用系统。这章主蒙介绍数据库的凝础知识。 2 1 数据库基本概念 数据、数据库、数据库系统和数据库管理系统是与数据库技术密切 槿关的露个基本概念f s 。 2 ，l 。l 数摇( d a t a ) 数据库中的数撼怒对现实世界抽象丽成的，反映现实世界的相关信 息，宓际上就是描述簪物的符号记录。数据与其语义是不可分的，数据 的形式本身不能完全袭达其内容，需要缀过语义解释人们才会得到自己 想要的信息。 2 1 + 2 数攥瘴( d a t a b a s e ) 掰谓数据痒藏是妖期存储在计算税内、有组织、可共摩的数据集合。 数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，鼠肖较小的冗余 度，较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。 2 1 3 数据库管理系统( d b m s ) 数据库管理系统楚位予尾户积操穆系统之瓣戆一层数据管理软 孛。 数箍露在建立、运蔫窝缝护对需要数器霹管理系统统一警瑷、统一控篱。 数据麾管理系统使用户能方便地定义数攒和操纵数据，并能保证数据的 安全性、完整性、多用户对数据并发使用发生故障后的系统恢复。 2 1 4 数据库系统 数摄库系统是指由数据库、数据库管瑗系统( 及其开发工具) 、应用 疆痔、数攥瘁蓉遥员( d b a ) 窝鬻户等稳戏整俸。 2 2 d b m s 的特点 数据库技术的产生和发展经历了人工锛璎、文件系统和数据库系统 - - 6 - - 鐾糕门露藏瓣謇尊管理秘蠡定义窑型熬强艘较核 三个阶段。与人工管理和文件系统楣比较，数据库系统来管理数据具有 如下特点： 2 2 1 数据结构化 数据结构化是数据库系统与文件系统的本戚区别。数据的结构化使 霪存致数攒弱方式 霉灵活，可以存敬数据露中瓣某一个数据矮、一组 数据顼、一个记录或一组泥袋。 2 2 2 数据的共享性好，冗余度低 数据的共享程度直接关系到数据的冗余度。数据库系统从熬体角度 看待和描述数据，数据不再筒向某个应用而是丽向整个系统。这样可以 大大减少数据冗余，节约存鼹空阖，又能避免数撼之闻的不档容性与不 一致毪。掰滔静数据馥不一致楚指同一数耀不阕跨贝静僮不一檬。莱雳 人工管理或文件系统管理时，由于数据被重复存储，当不同的应精修改 不同的拷贝时就易造成数据的不一致。 2 2 3 数据独立性高 数据库系统提供了两方蕊的映像功能，从褥使数据既只有物理独立 经，又套逻骧独立洼。 数撂与程序之阉的独立髋。使得可以捂数攒静定义稻描述从应爝程 序中分离出来。另外，由于数据的存取由d b m s 管理，用户不必考虑存 取路径等细节，从而简化了应用程序的编制，大大减少了应用橼序的维 护和修改。 2 + 2 。4 数攒出d b m s 统一蛰理翻控潮 盘予对数疆实行了统一罄瑾，丽且掰管瑾瓣楚有结橡鼹数攥，霆诧 在使用数据时可以有很灵活的方式，可以取熬体数据的各种合璎子集用 于不同的系统，而且当应用需求改变或增加时，只要重新选取不同子集 或者掘上小部分数据，便可以有更多的用途，满足新的要求。因此使 数据瘁系统弹性大、易于扩充。 臻了管穗功缒爨癸，为了逶应鼗摇共享静环境，d b m s 还爨须撬镤 以下见个方灏的数据控制功能。 ( 1 ) 数据的安全性( s e c u r i t y ) 数据的安全性是指保护数据，防止不合法使用数据造成数据的泄密 和破坏，使每个用户只能按规定对某些数据以莱种方式进行访闯潮处理。 2 ) 数撵豹完整洼( i n t e g r i t y ) 数据静究整性指数据的正确往、有效性和糯容性。即将数攥控制在 有效的范围内，或要求数据之间满足一定的关系。 ( 3 ) 并发( c o n c u r r e n c y ) 控制 帮强大学醺i ：掌篷论梵 当多个褥户的荠发进程潲时存取、修改数据库时，可髓会发生楣互 干扰而得到错误的结果，并使得数据的完熬性遭到破坏，因此必须对多 个用户的并发操作加以控制和协调。 ( 4 ) 数掘库恢复( r e c o v e r y ) 计算撬系绞鹣硬 譬效薄、较 孚故障、操捧爨耱失误良及蔽惑熬觳葵 也会影嚏数撵痒中数据斡正确件，甚至造成数撵库帮分或全部数据豹丢 失。d b m s 必须具有将数据库从错误状态恢复副某一己知的正确状态( 也 称为完整状态或一致状态) 的功能，这就是数据阵的恢复功能。 数据库管理应用程序与数据之间的对戚关系如图： 圈d b m s 趣用程序与数据的对应关系 综主掰述，鼗据库是长鼷存继在计雾撬瘸有组绥戆大爨熬共享熬 数据集合，它可以供各类用户共享，具有最小冗余度和较高豹数据独立 性。d b m s 在数据库建立、运用和维护时数据库进行统一控制，以保证 数据的完整性、完全性，并谯多用户同时使用数据库时进行并发控制， 在发生故障精对系统进行恢复。 2 3 数据库数据模型 数据魔是某个企业、组织或部门所涉及的数据的一个综合，它不仅 要反映数掇本身的内容，而融鼹反映数据之间的联系。数据模型怒对客 观事物及冀联系的数据描述，印实体模型的数爨化。 鼗弦露熬数据模型主要怒关系模鍪。关系数疆疼表嚣土番只不过是 一个表的繁合。在关系模型中，数据被逻辑遮鬣于由行和列构成她二维 表中。表的行中含有描述事实地数据值的集合。行和列的交点禽有称为 值的单个数据项。数据运算是由代数的笛卡尔积的运算进行。 2 3 ，l 数据模趔的要素 数据棱激逶豢由数据缝秘、数鬟操终襄竞熬瞧约京三帮分缀裁。 ( 1 ) 数据结梅 数据结构是所研究的对象类型( o b j e c tt a p e ) 的集合，它用来描 述系统的集合结构，可分为语义结构和组织结构两类，是对系统静 一r 一 塑料门窗壕材料管理和臼定义蝣型的强度较核 淼特性的描述。语义结构是指应用实体、应用语义之间的关联，它 怒与数据类型、内容、性质有关的对象。组织结构魑用来表达实体 及关鞋蛉数据的记录和字段结构，它是与数据之间联系有关的对象。 ( 2 ) 数攒攒臻 数据揉手# 是据对数据库中番静对缘( 型) 的实铡( 值) 允许执行 的操作的集合，包括操作及有关的操作规则。数据操作是用来描述 系统的信息变化的，是对系统动态特性的描述。 数据操作的种类有以下两种： l 震类：不改变数据组织缝襁和建，镪如查溺。 更薪类：对数据组织结椽与德遗亏亍改动，铡麴趱热、秘除、 修敬。 ( 3 ) 数据的约束条件 数据的约束条件是完整性规则的集合，它是描述系统信息价值的 维护条件，也是确保数据系统敬馕与现实系统状态一致的条 孛。完 熬缝燕熏是绘定瓣数据摸壅中鼗撼及箕联系辑翼有鹣麓约窝莰存鬟 则，用以限定符合数据模型的数据露状态以及状态的变化，以保证 数据的正确、有效和相容。数据库系统是现实系统的写照，只有保 证数据结构和数据值的一致才能正确体现现实系统的信息、结构和 瞬时状态。 2 。3 2 禳念模型 数据模型是鼗臻露系统的核心秘鍪獭。各静掇器上实现的d b m s 软 件都鼹基于某种数据横测。概念模型实簖上是现实世界刘机器世界的 个中间层次。概念模型用于信息世界的娥横，是现实世界到信息世界的 第一层抽象，是用户与数据库设计人员之间进行交流的谮畜。因此概念 模型一方露应该具有较强鲍语义表述能力，能够方便、蠹接逑表达应震 中戆套耱语义箱谖，舅方瑟它还应该麓攀、清耀、荔予照户理舞。 ( 1 ) 概念模型中旗本概念 1 实体( e n t i t y )实体就是现实馓界中的客观对象。 2 属性( a t t r i b u t e ) 即实体或联系的性质、特征。 3 码( k e y )礁一标识实体属性熊。 4 域( d o m a i n )菇娃戆取篷范溷稼为该震毪夔蠛。 5 实体联系( r e l a t i o n s h i p ) 在现实世界中，事务内部以及事务之间是有联系的，这些联系 谯信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系。实体内部 的联系通常是指组成实体的各属性之间的联系。两个实体之间的联 一9 堂型查堂塑：生堂堡堡兰 系霹良分为三类：a 一对一联系( 1 ：1 ) ，b 对多联系( 1 ：1 1 ) ， c 多对多联系( m ：n ) 。 ( 2 ) 概念模型的表示方法 概念模型是对信患繁爨建模，掰| 蔓攘念模型应该糍够方经、准确缝 表示出上述概念模型中的常用概念。概念模型的表示方法很多，其中最 常用的是实钵一联系( e - - r ) 图。e r 阁包括三个部分：实体、实体 联系、实俸或联系的藩佼。 一个数据摩系统e r 图的绘制建立对系统进行数据分析的基础上。 一般数撰分叛的主要工具是数据浚程图设计，视图设计彳导到单用户的数 据库概念结构。视图设计时，在菜用户的应用领域内，确定实体、耩性 和实体间的联系，然后用e r 图进行描述。 2 ，3 3 关系数撂貘墼 不同的数据模型具有不同的数据结构形式。目前最常用的数据模型 有层次模型、网状模型和关系模型。其中前两种成为非关系数据模型， 关系数籀模型愚器静最鬻爝也是袋重要懿释模鍪。 ( 1 ) 关系模型的数掇结构 在用户看来，一个荚系模型的逻辑结构是一张二维表，它是由行和 列组成。关系数据模墅涉及到下弼概念。 1 关系：对应通常我们所说的表。 2 元经；表中瓣零亍霹秀个元组。 3 属性；表中的一列即为一个属性。 4 主码：袭中的某个属性缎，它可以唯一确定一个元组。 5 蠛( d o m a i n ) ：耩性懿取馕范鋈。 ( 2 ) 关系数据模型的操纵与毙整性约束 关系数据模型的操纵主要包撼查询、插入、删除和更新数据。这些 操作必须满足关系模型中的数据操作是集合操作，操作对象和操作结果 都是关系，即若干元组的集合，而不像非关系模型中那样的单记录的操 睾方式。这撵大大蟪提褰了数撂熬独立娃。 2 4 数据库系统结构 模式( s c h e m a ) 是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述数 据库系统的三级模式结构是指数据库系统内外模式、模式茅秘内模式三级 构成。模式也称逻辑穰譬：，是数攒库中全体数据静逻辑结构和特征瓣摇 述，是所有用户的公共数据视图。它是数据库系统模式结构的中间层， 一1 0 一 黑整塑堕堡翌整竺型塑垒塞墨照型塑堂塞篁鏊 不涉及数据的物理存储细节和硬件环境，与具体的应用程序，与所使用 的成用开发工具无关。 2 。5 数据库设计 2 5 1 数据库设计的目标和特点”。 数据库设计的基本任务是根据一个单位的信息需求、处理需求和数 据库的支撑环境( 包括d b m s 、操作系统和硬件) ，设计出数据模式( 包 括外模式、逻辑模式鄹晦模式) 以及典黧躲应爆程序。数攥库设诗一定 要臻鞠合理、菠矮方便、效率较毫。数攒藤设诗魏霾辑示： 数据库设计流獠图 数据库设计应该与应用系统设计相结合。即数据库设计应包括两方 面的内容；一是结构( 数据) 设计，也就是设计数据库框架或数据库结 橡：二是行为( 处理) 设计，邸设计应怒疆彦、事务处理簿。 2 5 ，2 数据疼设计方法 增l 现实世界的复杂性导致了数据库设计的复杂性。只肖以科学的数据 库设计理论为基础，程具体的设计原则的指导下，才能保诋数据库系统 的设计质量，减少系统邂行后的维护代价。目前最常用是规范化设计法， 酃运鼹软件工程的思想秘方法，根据数懿痒设计的特点，掇国各种设计 准惑每设诗霰程。 猩规范化设计法中，数据库设计豹核心与关键是逻辑数据库设计和 物理数据库设计。逻辑数据库设计是根据用户要求和特定数据库管理系 统的县体特点，以数据库设计理论为依据，设计数据库的全局逻辑结构 和每个用户的局部逻辑结构。物理设计鼹在逻辑结构确定之后，设计数 据瘴豹枣麓鲮稳及其它缨节。 设计和建立一个数舔瘁的过程包括系统分析、系统设计帮系统实现 三个阶段，每个设计阶段又分若干个设计步骤。 ( 1 )系统分析 系统分析( s y s t e ma n a l y s e s ) 是数据库设计的第一阶段，它包括用户 一l l 郑州大学硕i j 学位论文 调查和需求分析，概念结构设计和逻辑模型设计。 用户调查主要是弄请当前的用户需求和潜在的用户需求。 用户需求包括以下二个方面的内容： l 用户对数据库的信息内容( 数据名称、类型等) 、信息的性质( 数 据值的大小、取值范围、数据间的联系) 方而的具体要求。 2 用户对数据库使用方面的要求，如权限控制、响应速度、输出 方式等。 3 对数据库安全性与完整性要求。 在系统调查和需求分析的基础上，设计数据库的概念结构。 概念结构设计就是确定准备建立的数据库的信息模型，它包括实 体、属性和联系1 。用e r 图来进行设计。e r 图可以形象地描述 现实世界，它既包括了描述对象( 实体) 及其有关信息，又描述了实体 之间的自然联系，概念结构易理解、稳定性好。 概念结构设计完毕，即可转入逻辑模型设计。对于一个关系数据库 来说，数据库的逻辑模型即关系数据模型。它由若干个表组成。对十概 念模型中的实体，在关系数据模型中是一张表，表中有若干个数据字段 与实体的属性相对应。实体与实体间的联系用相同的字段名来实现。 ( 2 ) 系统设计 系统设计( s y s t e md e s i g n ) 是数据库设计的第二个设计阶段，也叫物 理设计。它主要是确定数据库在存贮设备上的存贮结构和存取方法。 ( 3 ) 系统实现 系统实现( s y s t e mi m p l e m e n t ) 是数据库设计的第三阶段。它的任务 是根据己设计的方案、建立系统、模拟运行。 建立系统就是要使硬件( 计算机系统) 、软件( o s 和d b m s 等) 、 库具备运行条件。对数据库进行模拟运行。 2 6 关系数据库设计规范化理论 设计一个关系模型数据库的最大优势就是它是基于正式的数学理 论的基础之上，允许对其概念以很高的精度定义和检验。在关系数据库 中，就是将数据库元素分类，使之分成相互关联的数组，并定义它们之 间的这种规范的关系。 把非规范化的数据结构转换成第三范式的关系模式。一般要经过三 个步骤【1 2 】。 ( j ) 非规范化数据结构转换为第一范式关系模式 一1 2 望型盟堕堡塑型笙些塑! 星墨堕型塑塑壁竺堡 ( 2 ) 第一范式关系模式转换为第二范式关系模式 ( 3 ) 第二范式关系模式转换为第三范式关系模式 对3 n f 关系进行投影，消除非主属性对码的部分和传递函数依赖， 得到一组b c n f 关系。 2 、7 结构化查询语言简介1 9 - 1 2 j 结构化查询语言( s t r u c t u r e dq u e r yl a n g u a g e ) 是一种功能齐全的数 据库语言，包括查询、定义、操纵和控制四个部分。由于s q l 具有语言 简洁、方便实用、功能齐全等很多突出优点，得到了推广和应用。1 9 8 7 年6 月，国际标准化组织( i s o ) 采纳了s q l 为关系数据库语言的国际 标准。 目前，各种数据库管理系统几乎都支持s q l ，或者提供s q l 的接口。 s q l 有两种使用方法，一种是以与用户交互的方式联机使用，另一种是 作为子语言嵌入到其它程序设计语言中使用。前者称为交互式的s q l ， 适合即时查询。后者为宿主型s q l ，适合程序设计人员用高级语言编写 应用程序并与数据库通信时，嵌入到主语言中使用。两种使用方法的基 本语法结构一致。 结构化查询语言( s q l ) 支持关系数据库的三级模式结构。在s q l 中，关系模式称为“基本表”，存储模式称为“存储文件”，子模式称为 “视图”，元组称为“行”，属性称为“列”。 s q l 提供了功能强大的查询功能，包括简单查询、联接查询、嵌套 查询、集合运算。另外，s q l 提供了常用的统计函数( 也叫库函数) 。s q l 能使用这些库函数进行查询，从而进一步增强了检索功能。 s q l 除了具有查询功能以外，还具有数据定义、数据操纵和数据控 制方面的功能。数据定义是指对关系模式一级的定义，即定义数据库的 结构，包括定义、修改和取消基本表，定义和取消视图、别名、索引。 数据操纵是对关系中的具体数据进行增加、删除、更改和更新等一系列 的操作。数据控制是指对数据访问权限的授予和撤销。 s q l 可以定义关系数据模式、录入数据从而建立数据库，提供查询、 更新、维护数据库安全等一系列操作。亦即s q l 能够实现数据库系统的 全部活动。其全部功能可用下表概括： 郑州大学硕：1 4 学垃论文 s q l 功毙命令 数掘凌询 s e l e c t f r o m w h e r e 数据定义c r e a t e 。d r o p 数据嫌纵i n s e r ed e l e t e ：u p d a t e 数据控制g r a n t r e v o k e 1 4 一 望辎门密瓣秘辩管理霹l 鑫定义整型熬强艘技竣 第三章系统数据库设计 数据簿设诗跫数据瘁应用程序开发过程中的个j # 常重要的内容， 一般包摇以下冗令步骤：1 嚣求分褥，2 。概念绣秘设诗，3 逻辑缭褥设计， 4 物理结褐设计。 3 1需求分析 在塑褥门塞鲍生产缝装过程中，翥要曩裂多耱多样翳嚣李季瓣。这些 专孝孝辜包撂p v c 型褥、型钢、玻璃、窗纱和其它酝件。焉这些誊| 搴毒又可以 是不同生产厂家生产的。因而要提供必要的原材料管理功能才能保证生 产的顺利谶行，而且还能在定程度上节约大爨的人力资源、提高生产 效率。 该系统瑟求能对麸原豺辩采购、到库存的镣理以及秘精出滗等系 裂酌活动缣爨历变记录，圣| 专以籍统计、查璃、汇总等提供数摇，并置能 在各个阶段打印出凭证或者报袭。 经过分析可以抽象出以下液单： 采购单，采购明细，入库单，入库明细，库存表单，出库单以及出 库弱细表。 在疼存裘攀孛骞下瑟冗个数援： 仓库编譬，材料编号，孝才辩数量，单价，龛额等。 在采购单中有下面几个数据： 采购日期，单据编号，供应商，总计金额，已付金额，经办人，到 货日期，收货地点，备注等； 在采购嘲缨串有下嚣几个数据： 采魏萋绫号，奉孝辩编号，孝芎瓣数量， 在入库单中有下面几个数据： 入库日期，入库单编号，仓库编号， 在入库明细中有下面几个数据： 入库筚编号，材料编号，枣葶料数量， 在鑫瘴鼙中密下瑟盈个数攘： 出库露期，出库单编号，仓库编号， 在出库明细中有下面几个数据： 单徐，衾额等。 总计余额，经办人，备波等 单纷，众额等。 总计念额，经办人，备注等； 整篓鲞鲎堡兰兰垒笙苎 出库单编号，材料编号，材料数量，单价，金额等。 其中的金额为单价与数趱的乘积，它是通过计算得到的二次数据， 不是基本数据元素，所以不必作为基本元素在数据库里存储。而在采购 单中的总计禽额正是这些金额的累加，所以也不必在数据库中存储。 3 2 概念设计和物理设计 3 2 1 概念设计 概念设计是数据库设计的关键。概念设计也称栅念模型设计。概念 摸型一般髑e r 模型来表示。对于比较复杂的大型数据瘁应瘸系统， 概念模鍪往绽慕蔫垂底瓷主瓣霆皤，先簸建立鼹部e r 模黧秀始，在 此基础上综舍得到全局的e r 模型。 首先利用系统需求分析阶段得到的各种图淡、系统分析报告以及技 术协议书等，建立对应于每一部门的局部e r 图，得到局部概念模型 设计。这里最关键的问题是如俘确定实体和实体属性，正确划分实体和 疆缝。然嚣综合各邦门兹爨郏壤念挨整可瑷褥列系统惑侮豹援念穰墅。 在进行综合时，要注意以下几点“钉 ( 1 ) 属性冲突。同一实体中属性在各部门的称呼不同，或者照属性的 类型、取值范围、单位等不同，需要各部门协商，进行调整。 ( 2 ) 相闻的实体合并。同实体在不同局部e r 模型中的属件不同， 在合著对应黪掰有疆牲合并在起。 ( 3 ) 瓒翔耩联系。局部嚣一致模壅嚣，霹穰撵需要增热薪的联系豹属 性。 概念模型的设计是成功地建立数据库的关键，它决定数据库的总体 逻辑结构。楚未来建成数据库应用程序的基石。 3 2 ，2 逻辑设计 e r 搂登表示熬壤念貘黧楚震户豹模鍪。它独立予饪嚣一耱数据模 型，同时墩不为任何一个具体的数据库管理系统所支待，因此，需要把 上述概念模拟转换为某各具体的数据库管理系统所支待的数据模型，然 后建立用户需要的数据序。这熙只介绍将e r 模型转换成关系模型的 方法。 ( 1 ) e r 囊关系模型转换，转换骧裂翻具体截法麴下； l 搬每一个实俸转换为一个关系； 变体属性就是关系的属性，实体的键就是关系的键。 2 把每个联系也转换为关系模式； 塑料门窗原材料管理和白定义筒型的弛度校核 与该联系相连的各实体的键以及联系的属性转换为该关系的 属性，并根据联系的不同类型决定该关系的键。 3 关系规范化。 对转换得到的关系模型可利用规范化理论进行分析和改进，分析了 解是否存在部分函数依赖和传递函数依赖等，根据应用的具体要求决 定是否需要进行规范化提高范式等级。 ( 2 ) 模式优化 为了提高数据库应用系统的性能，有时需要对数据模型进行修 改，调整结构，主要方法有增加冗余。 3 2 3 物理设计 逻辑设计完成后，下一步的任务就是进行系统的物埋设计。物理设 计是在计算机的物理设备上确定应采取的数据存储结构和存取方法；以 及如何分配存储空间等问题。这些确定后，应用系统所选用的d b m s 提 供的数据定义语言把逻辑设计的结果描述出来，并将源模式变成目标模 式。 对于当前最流行的关系数据库而言，物理设计的主要工作是系统自 动完成的，用户只需用d b m s 提供的数据定义语句定义建立数据库结构 15 由于数据库的需求分析是一个人与人交互的过程，计算机无法替代： 而数据库的物理实现可以通过d b m s 提供的数据定义语句比较简单地实 现，所以我们在数据库辅助设计和维护系统的设计中，应着重考虑其概 念模型的表述、可视化修改和逻辑模型的设计。 3 3 系统数据流、e r 图和模式 郑州人学碗士学位论文 查塑造竺生塑塞- 仓库管理过程中的数据流图 系统实体关系图 库存管理的数据流图 ( 2 ) e - r 图中的6 个联系中有四个1 ；n 的联系，聪个是m ：n 的联 1 8 一 誊 田 一 争 塑料门窗豫材料管理和自定义窗型的强度校核 系。将它们转换成如下关系模式： 企业与工程 f cp r( p r # ，f c # )k e y p r # ； 工程与洞口p rh 0( h 0 # ，p r # )k e y h o # ； 企业与供货商f cp v ( p v # ，f c # )k e y p v # ： 企业与仓库f cw h( w h # ，f c # )k e y w h # ； 仓库与材料w hm t ( m t # ，w h # ，q u t 3 ) k e y 一( w h # ，m t # ) ： 窗型与材料w im t ( m t # ，w i # ，q u t 2 ) k e y 一( m t # ，w i # ) ： 洞口与窗型h ow i ( w i # ，h o # ，q u t l ) k e y ( h o # ，w i # ) ： 经过系统分析得出了以下实体联系图，从图中可以看出共有7 个实 体和7 个联系。 ( 1 ) 图中的7 个实体可以转化为下面的关系模式： 企业f a c t o r y ( f a c # ，f n a m e ，f l o c a t i o n ，)k e y f a c # ： 工程p r o j e c t( p r # ，p j a r e a ，p j d a t e ，)k e y p r # ： 洞口h o l e( h 0 # ，h o w i d t h ，h o l e n g t h ，)k e y h o # ： 窗型 w i n d o w ( w i # ，w i q u a n t i t y ，) k e y w i # ： 供应商p r o v i d e r