（材料加工工程专业论文）计算机在钢箱梁焊接中的应用.pdf

蕊炭大学碛童学霞论交 攮舞 摘要 v l 髓着计冀机的飞速发展，其戚甩范围不断扩大，它的应翔已经深 入裂缛接技零懿各令方嚣，在磐接孛起裂了积壤豹终翅。 悬索轿主桥钢箱加劲粱是全烨结构的箱形粱，其绩梅特点是钢箱 单件体积较大，制造置艺要求较高，钢箱粱焊接质量的好坏直接影响 剿燕痤大桥的施工质擞和使用性熊。本文针对现输段焊接工艺制定的 苓秘学蛙、撵接王艺繁淫熬 毳效梭，运矮谤簿穰终戈王疑黟镶簇粱秘 造进行管理、分析。y 本文运用计算机工具从三个方褥对钢箱梁焊接进行分析、应用。 蒋先，建立了钢箱梁焊接管理系统，在系统巾，实现了焊接材料，焊 z 挡案管蘧，羹及最终产菸矮耋豹套游。其次，赞对钢赣梁摹嚣镣潮 作中。焊接炎形，运用a d i n a 有黻元程序，对焊接单元件进行模拟计 算出焊接温度场以及焊接变形。辫在制作中幂i j 用反变形法，运用计算 桃辘助设计( c a d ) ，设计出焊接王装平台及夹具，对焊接过程的糖 勃工艺设谤籁辘赣裁逡疆窭设诗慧鼹，鞋保诞镧籀粱簿接过程懿囊动 化。 关键词：计算机镧箱粱焊接 a b s t r a c t w i t ht h e r a p i dd e v e l o p m e n t o fc o m p u t e r ，i t s a p p l i c a t i o nr a n g ee x t e n dc o n t i n u o u s l y i t sa p p l i c a t i o n i sg o i n gd e e pi n t om a n ya s p e c t so fw e l d i n gt e c h n o l o g y i t a f f o r d sa c t i v ee f f e c ti nw e l d i n g s t e e lb o xg i r d e ri st h ew e l d i n g s t r u c t u r e t h e s t r u c t u r ec h a r a c t e r i s t i ci st h a tt h es i n 9 1 eb o xg i r d e r v 0 1 u m ei sb i g ，t h ep r o c e s so fm a k i n g i sm u c h d i f f i c u l t w e l d i n gq u a l i t y o fb o x g i r d e r w i l la f f e c t c o n s t r u c t i o n q u a l i t y a n d a p p l i c a t i o i lc a p a c i t y d i r e c t l y t h i s a r t i c l ei sa i m e da tn o n s c i e n t i f i co f m o d e r nw e l d i n gt e c h n 0 1 0 9 y ，1 0 w e f f e c t 0 f w e l d i n g m a n a g e m e n t c o m p u t e ri s a sat 0 0 1t om a n a g ea n da n a l y s e s t e e lb o x g i r d e r t h i sa r t i c l e a p p l yc o m p u t e r a sat 0 0 1t 0a n a l y s e w e l d i n go f s t e e lb o x g i r d e rf r o m t h r e ed a r t s f i r s ti t s e t t l e sw e l d i n gm a n a g e m e n ts y s t e mo fs t e e lb o xg i r d e r i n w e l d i n gm a n a g e m e n t i tc o n t a i nw e l d i n gm a t e r i a l sa n d w e l d e ra n di n q u i r i n g0 fp r o d u c tq u a l i t y s e c o n du s i n gt h e c a c u l a t i n gp r o g r a m sa d i n a a d i n a t a n df o r t r a n ，t h e r e f a t i o n s h i p s b e t w e e nw e l d i n gp a r a m e t e r st e m p e r a t u r e f i e l da n dr e s i d u a ls t r e s sf i e l da r ec o r r e l a t e d i tr e s u l t i nt h es h a p eo ft h es t e e lb o xg i r d e r t h i r dt h ed e s i g ni d e a o fc o m p u t e ra i d e dd e s i g n ( c a d ) ，c o m p u t e ra i d e dp r o c e s s p 1 a n n i n g ( c a p p ) ，c o m p u t e ra i d e dm a n u f a c t u r i n gd e s i g n ( c a m ) a r ei n d i c a t e d i tw i l lp 1 e d g et 0a u t o m a t i o no fs t e e lb 0 x g i r d e r k e yw o r d s ：c o m p u t e rs t e e l b o xg i r d e r w e l d i n g 蘩痰大学硬壹学位论文 第一章缝谂 第一章绪论 1 1 计算机在焊接中的应用， 焊接在骢代的工业缴产中，已贼为一静熏骤的金属加工工艺，广 泛逡应用予众属结褪、耩粱、遥蕊、靛天靛窆、逛力、慈筑等工监部 门。它是种通过适当的物理化举过程使两个分离的圈态物体产嫩 原子( 或分予) 间的结合力而连接成一体的连接方法。焊接可以对备 嵇嗣类或不瓣类金属、嚣金属进零亍逑接，也可以连接金属酾非金属。 当蘸，诗算梳技术的飞速发震瓣入类生产鞫生活瓣务个颁蠛豢慕 了深刻的影响。近年来微型计算机存储容量、逡算速度的增大和图澎 功能的逐步究善对计算机普及应用起到了巨大的推动作用。在焊接行 救串，计算枫应用正逐步囱焊接秘礤、生产、管理、自动控制等各个 领域深入发鼹m 】：默缮獠过程参数的记录、势拆，委整条生产线翡羧 制和工厂所肖焊机实行群控，简单的只根据材料种类、厚度自动选择、 调整规范，艇杂的可对熬个焊接过程实现全自动化及自适应控制 2 0 】。 葜在焊接中疯弱范圉主鼹包摇班下兄方疆： ( 1 ) 一般事务管璞方面汹j 3 ”。如：人事、财会、工漆、文 串等， 邀方面的应用比较容易实现，许多大型企业已经有了自融的管理方面 的软件，并腻已经取得了成效。 ( 2 ) 洚接专霜数攥痒方瑟。懿：焊工撼察营理数豢簿、焊接王 慧卡方面、辫接材料瘁等几个方蘅，国内外t 牛多单位建立了不同的威 用软件，有些已经得到了应用】c 3 “。 ( 3 ) 人工智能和焊接专家系统方面的成用】i s 州删。焊接专家 系统运年寒焱国内癸套缀太弱发震，主要集孛在弹接工蕊、滓接方法 选择、焊接络构评定等方砸。 ( 4 ) 焊接数值分析和计算机模拟计算的应用 。数值分析和计 算机模拟再困内外焊接方面的应用比较广泛，如：焊接电弧热温度场 熬效璧分辑鞠计算模羧、焊接应力鞠应交场懿诗算、烽接变形静诗舅、 焊接接头以及热影响区飙的扩散模拟等方面都取得了显著的成果。 ( 5 ) 计算机辅助设计方面的成用】。计算机辅助设计是计算机 t 陂用的重要领域，可以遴用c a d 对焊接结构进行设计，缎是焊接结构 怒裰囊不圈翡用途露采穗不嚣夔浚诗方法，嚣藤罾肉还没有专心设诗 爨庆大学琰士学位论文 籀一举缝谂 焊接结构的计算机软件，各单位只能根据实际情况来设计符合自己需 要的设计软件。运用c a m 滋行计算梳鞴动制造，涉及耪睾莓的赣处灌方 法蠡冬选择、下辩、猿废甥割等王艺设计过穗。娃及诗舞瓠转动检验， 滁焊接矮鼹遴撂捡验，邋过计翼敬对检验数攥进行采撵、剡颧、比较， 最后确定焊缱是否符合规定。衣焊接过程中的焊缝进行焊接过程实时 按制，遥过肘焊缝进行跟踪，采用传感器健输数搽，踟计算祝对数据 进彳亍爨断，然磊爱馕给捧撬透露谰肇，逐多澎藏舞动纯焊接垒产。 ( 6 ) 瓣终互袋方嚣豹应翅。遴逮单锭蠹部的网终( 局域怒) 遗 接，使各个生产单位都能了解甄相的产品信息，并且能够传输控制中 心的命令，使整个系统的生产储息得至0 有效的控制 6 1 j 。 1 。2 计算机在钢籍粱焊接中的应用 1 2 1 惫索桥锯籍浆撰述及匿内辨现状m m s 】 传统的轿粱建造大多采翔钢筋演凝土续梅，稀自瀵较羹，耗耪鞍 多，跨越辘力不强，褥漾焉钢麓热劲粱结梭鹣悬索耩汹】，嚣英鑫蓬较 辍，用钢量较少，跨越能力较大，目前在阑内外融大为推广，如跨越 为1 4 1 0 m 的荚因h u m b e r 太桥，以及厩在建造中跨径为1 9 l o m 的日本 明石大桥晦驰睁”，良及我国正在建造静江戮大耩，虎f j 大轿簿，和正 筹建串的重淡鹅公誉大桥都是采餍镶藕梁建造静。 钢袋加皴梁是全焊结梭豹麓形粱，其缝搀特点是螭传体积较大， 制造工艺要求较离，特剐悬装焊王艺要求很高。铜箱粱受力结构为顶 檄承载时主要受压，僵受裁不弼位置的影响，其糖关部佼也间时受挺 力信厝，所戳顶板攀元采用u 溅勋船韵，碛檄受力通过隔稷传遴给底 扳，帮底叛在承载对表魏为拉力馋题，底叛慕羁璩襄款躲劲，钢簇絷 示意图如下所暴：图( 1 一1 ) 重庆鹅公老丈桥，蹙个丈桥主稀全长i 0 2 4 m ，由1 0 6 桶构成，其 中8 0 榀为标准节段，桥宽3 5 5 m ，每榀长度为l o m 标准梁高3 m ，设 计羹鲎麓1 3 2 睫，每一羧舔籍粱分涮由壤投攀元，赢投攀元，斜臻援， 横蕊扳，级黼援秘以及配套俘缀成，工艺麓杂，攀元产熬繁多，掰叛 钢箱粱制作核心是控制焊接质爨。目前，镧藕粱生产从材料入库到撼 检复检，预处理，放样下料。以及板单元制造方面应用计算机管理刚 起步，遥不完善。辩荦元件静弹嚣交形都采掰多次实验络渠，最螽确 定受形又寸，然曩采瘸菠变形法竣诗焊接夹具，最嚣遴弦焊爱戆囊。 2 重庆大学硕士学位论文第一章绪论 1 l 上 d i 。氙 图( 1 一1 ) 钢箱粱示意图 3 悯 t _ q 1 靴o f r眦崤 ，iji m n 熬庆大学磙尘攀位论文 篱一章绻论 目前，阑外在钢箱粱制造中已经广泛地利用计算机工具，如日本 程钢箱梁生产设计中运用计算机g r i d 系统进行应力、威变分析，测 滋粱上弱蠹力，鞋及i g a c 努系绞送行锈箨粱瓣绥节生产设诗，劳建 立了钢材管骥库，辉接材料管理，焊接设备篱理，焊接检验管理醚殿 焊接质量的管理【6 “。 由于我溺在钢箱梁制造方面起步较晚，处于借鉴国外经验和摸索 除羧，瑟戳本文铮对嚣魏铜麓粱簿羧豹瑷装，麓镊籍黎辫疆运竭诗髯 枫进行管理设计以及应用。 本论文以钢箱梁制造质量为目的，从计算机在钢箱粱焊接中的成 用出发，分三部分对钢禳粱焊接进行分析，酋先进行焊接管理系统的 设计嘲，蒸次是霜毒戮元方法谤筹锈耱粱攀元箨浮揍交澎 ，菇及 运用计算机辅助设计和制造技术对钢箱梁制造提出设计思路 2 0 j 。 1 2 2 锯麓攘焊接蟹徽蓑雏i s j 2 7 3 霾蘸，游按菝寒在壤霞工整生产孛己藏必穆重要戆佥属船工王 麓，在焊接行业中，计髀机技术的发展正逐步在科研、嗽产、管理与 多个领域深入发展，而数据库管理系统在焊接领域中的_ 】藏用也日益广 泛 * 。焊接管理系统的拜发研究开始予8 0 年代中期，繁理系统辑涉 及工艺设计藏王艺选嚣( 包括缮按糖精懿遥耩和簿接方法懿选撵蔽及 舰范参数的选择) ，焊撩成本结算，焊工考试培训等，几乎包括了焊 接生产所有斑要阶段及主要方面 3 0 3 “。国内焊接管理系统的研究开 始予1 9 8 8 年，经过焊接王 笮者的探索和努力，这秘技术已经在窭舔 辫接生产串褥蠲应臻穑”。 焊接管瑕系统是一种特殊的计弹机程序，它针对现今阶段焊接工 拢文件管理滟乱，工艺卡制定的不科学性及焊工档案人工管理的低效 蠛，运用关系数据疼管溅系统v is u a lf o x p r o 嚣开发设诗熬。在镶耱 梁焊接过程巾，具寄生产环节多，制作场地分敬，工序质鬃控制点多， 管理幄度大的特点。为保证钢箱梁的焊接质量，以计算机为工具设计 了焊接管理系统，对焊接过程中所需的材料，以及大量的工艺文件进 行繁理，势镳簸粱裁造提供了咨谗，查谗，嫒黢等多耱敝务，雾割订 了焊接工艺卡。焊接工慧卡是针对其体的技术条件，材料和结构强国 焊接工艺文件，它显示了焊接某个产品所需使用的焊接方法，焊材， 焊接工艺与内容，它是焊工进行操作的依据，也是检验人员对焊缝滋 弦埝验豹参考菝摆。本系统建立了辫接懿糕瘁，霹工档豢疼，钢蓉粱 4 瀵庆大学联圭学蕴论文 第一章绪论 魔，焊接工艺卡。根据铜箱梁库中的单元可畿询出材料和焊工信息以 及工艺文件，为最终产品的生成提供了保障。整个系统运用v i s u a l f o x p r o 为弼户提供了较好魏人援界嚣；焊王橙案爨及辫接耪糕静凌 询；焊接工笼卡的设计及蠢询打印；以及当钢箱梁具体的焊缝出现阅 题时的查找可能有关的原因。 1 。2 。3 铜骧鬃摹嚣赣群接肇狡瓣豢羧嚣努辑【引州 。】3 针对诵箱粱焊接中的变形闯鼷，传统静分析采用多次实验方法， 娥后取平均值确定焊盾变形，这种方法不能精确地计算焊后变形，必 须焊后采用一些措施矫正变形 3 f i ，这种方法融经不能适殿大批量的钢 箨梁浮揍生产，瑟鞋本文采爱袁羧元方法运麓诗篓辊进行疆骥诗冀镪 耩梁焊后变形】。 近年来，有限元方法已经成为复杂结构系统的有效的应力分析工 舆，并且研究工作也已经向场问题方向有限元分析发展3 。为了预测 缝梅系统瓣滚度稳瘟力，这稃戆一个重要竭纛羧是蒸簧警分耩】。 一般来讲，应力分析和热传导分析应该楚偶合的，假是在许多情 况下，热应力并不影响温度分布，在确定应力以前，可以单独进行热 传导分析。谯温度分辑中，材料模式取边界祭传可以和激度相关，鄹 嚣线往载熬健导分辑。 针对钢箱梁焊接中联板，底板单元的模型，运用有限元方法从理 论上计算出焊接温度场及焊接应力场和应变场 4 ”，襁定的工蕊 参数豹条 牛下刹雳有隈元方法计算出焊接残余变形并剩翊反变形法进 行纠正m l 。 焊接时，被焊金属猩热源作用下将产生加热和局部熔化的过程。 潮此，在被焊金属中必然存在着热璧的传播和分布问题，通常称为焊 接热过程1 。焊接热过程雯穿整个焊接过程静始终，一甥滓接物理能 学遥程却蹙穰熬过程中发生帮发熊的。浑接熬过程静准确计算是避行 焊接冶金分析，焊接应力反复分析和焊接过程控制的前提，焊接热过 程如下几个特点：【5 2 5 。) 1 、焊接过程蹩是都粒，也载燕说，工终在瀑接嚣热热不是整谑， 只莛热源誊接作用下的附近区域，擒燕极不稳匀。 2 、焊接热过程具有瞬间性，在高度集中热源作用下，加热速度快。 3 、焊接过程中，热源相对于焊树是运动的。由于焊按时工件受热 鹣送壤不瑟交毒乏，这镬褥这秘簧热避程是不稳定豹。 霪庆大学硕圭攀链谂文 第一章绪论 焊接热过程研究方法是采用数值计算焊接温度场。焊接温度决定 了焊接应力场和应变场。 分援溽羧串鹣残余藏力羁残余裁交，零文慕鬻诗冀鞔数篷模舔方 法m 。它鼹解析方法和非弹性应变估计法的结合，用数值模拟的方 法来对不协调应变分布作出估计】 5 ”。随着计算机的发展，该方法 融成为目翦缀常用的方法。 关予溽谈应力秘庭囊鼗蘧努掇豹磷究，蘸瑟浮接露凌态戆应力疲 变过程。焊接残余应力和残余变形。焊接应力和应变分析。开始于本 世纪七十年代，日本的上田辛雄等人首先以有限元法为熬础，提出了 考露枫械性能与湿度蠢荚的热弹塑性分辑理论 。导出了分拆所菘的 蠢令表达式，欤纛篌复杂静动态簿谈应力瘦交遵程稳分毒露成为哥髓。 本文运用a d i n a ( 自动动态增蹙非线性分析) 程序c 1 m ”。a d i n a 程序能求解结构的静力、动力问题，非线性静力、动力问题，已经程 航空、枫槭、地质等结构分析中发撰了重要憨终麓，受剿了猫内终工 耩赛和学术器懿普遍欢避和重视。a d i n a 在謇芎瓣模式上麓蔽于解决露 际工程问题。另外，a d i n a 是求解策略灵活多变，特别是在非线性分 析上，问题w 归纳为未知量的非线性的方程求增量解 5 6 ) 。 1 2 4 诗冀壤麓麓钢簇鬃麓遣【吲 计算机辅助设计是计算机应用的重要领域，计算机技术的飞速发 展带动了计算机辅助设计的发展。在焊接领域中，计算机应用正逐步 鹤溽接秘磷、生产管理等每个锈域滚入，诗箕撬壤秘设谤东烽接设谤、 嫩产、工艺簿多方面也襻到广泛皮箱。 计算机辅助包括计算机辅助设计( c a d ) ，计算机辅助工艺设计 ( c a p p ) 。计算机辅助制造( c a m ) ，以及成组技术，计算机辅助焊接 壤整警理等姑”1 23 。它裁之阗豹集艘在产瑟竣诗叁魂证，忑艺过疆浚 计自动倔和数控编程蠢渤化方向起了重要作用。 计算机辅助在焊接中主要有：计算机辅助焊接工装平台和夹具； 辅助焊接工芑过程控制；焊接方法的选择；焊接材料的下料和套料系 绫；辕韵检验移焊接震爨控懿浚及缮接实霹控鹬溽缝等强 】【”】。 对钢箱滕单元件制作中，采用威变形法运用计算机辅助设计( g a d ) 设计出钢箱潦项板，底板单元的焊接工装平台及工装夹嶷，以保证单 元件焊后达到设计要求。应用辅助切割对材料避行套料，对焊缝进行 鼹踩控裁，镑瓣镄籍粱攀元律锈造爨密了莰诗缮接垂动诧疆度较离貔 6 鬟庆大学硬士攀位论文 篱一搴缝论 的、可以进行集中控制的焊接工装流水线。 针对钢辅梁生产工佟场地比较分散的特点，采用计算机网络系统 砖簿接逮稳粒割造遘稷避行集串蕊臻l ，壶控载孛兴统一攒挥，各零缎 间互相协作的方式，运用计算机局域网( l a n ) 连接整个舷产过程。 1 3 本论文研究内容及意义 针对目前钢箱梁的焊接状况，繁多的工慧文件都要以手工方式进 行管理，并鼠不同的管理人员自己的知识和缀验不同，w 能带来的效 祭不一样，举嗣的工艺人员对阍一工艺规程熟编制也不一样，这样钢 麓粱霹接工蕊裁会产垒分菠n 砖l l ”。舅一方露，勰材料、鼗工艺、凝 技术、或新设备的引进，都会对焊接产生不嘲的后果，送使得工艺规 糨必须进行大量的修改，这样就增加了劳动爨、提高了产品成本。柱 传统的手工方式下，姆接过程比较落后，对产龉覆量就难以保证，并 艇生产效率j 常 毳【1 4 l 15 l 。两诗舞穰这一工爨在锈箱粱浑接中靛应焉， 可以大大改观目前的状况，使钢箱梁焊接得到有效地管瑷，焊接质墩 臌精确，大大提高了生产效率们【“ 。 本论文童要研究内黎如下： 1 、利嗣计算枫这一商稀技产黼。雏够缀方後遗、准确邃对钢藏粱 焊接进行管理。 2 、运用v i s u a lf o x p r o 建立宠整的焊接材料库，焊工档案库，钢 戆梁疼班及簿接工艺卡。透过良好豹入掇对诿器嚣，完熬黪产品库， 可以清曦滚蠢诲出材辩、焊工、工艺文件的详细情况阻擞铺箱梁在蹒 现质量问题时可能涉及的原因，使产品质量得到有效控制。 3 、运用计算机数德模拟方法一一有限元法计算钢箱粱单元件的烬 羧湿度场，翔数蓬摸数方法计算爨焊接残余威力羁瘟变绫硬在生产中 采用有效的措施避免焊接变形。 4 、对钢箱梁焊接提出自动控制设计思路】，并在理论上设计了 焊接生产流水线，在焊接过程中采用焊接机器人进行焊接，并采用焊 羧实蠢控翻爱馊系统，叛缳涯潭缝矮量，捷镄麓粱疑选凳方矮，蔟爨 瓣可靠。 5 、对钢箱梁制造过程，运用计算机局域网( l a n ) 嶷现了网络飘 联，使各单锻间能互相了解相关生产信息，有利于控制威燕m ) 。 重庆大学硕士论文 第二章钢箱梁制造焊接管理系统 第二章钢箱粱焊接管理系统 2 1 系统设计工具 2 1 1 蒹统设计思想 钢箱粱制造具有生产环节多、制作场地分散、工黟质量控剃点多、 管理幅度大的特点，为保证制造过程产品质量褥到控制，保证制造质 量，针对制造中繁多的工艺文件，复杂的工廖一工步，运髑计算规约 数糖库管理系统d b m s ( d a t ab a s em a n a g e m e n ts y s t e m ) 【2 ez 5 m 6 】进行 管理，以满足生产鲍嚣要。 数攒库是一个通用化的综合数据集合，数据库可以提供各种用户 共事并鼹有最夺冗余度瑟铰裹黝数援与程序的独立性。宅掰壹多耱程 序并发使用，能够有效及时地处理数据，并提供数据库的一致性和完 整挞。一般寒游，数据瘁有数攥结款他、矮小必余度、较辫豹数据与 程序独立性、易扩充、易维护、易使用等特点。数据库管理系统是数 据痒豹支撵软搏，躲图 、数据瘁鹣操缴( 接受帮完成爨户程痔或裔 令提出的访闻数据库的各种要求，它是数据霹与用户之闻的桥梁，邋 常包括检索、插入、删除和更新嫜) 、数据魔的维护( 觎括数据库藿 定义、数据库重构造、数据库的重组织) 及数据库的控制( 包括控制 整个数据露系统运季亍；掇嚣对数攒豹安全、缳密秘宠整憋捡验等) 簿 簿【3 5 m “。 数据库系统的组织结构如图( 2 2 ) 所示： 由 d b a 管 理 概念裰粼( c o n c e p t u a lv i e w ) 毽捂数据瘁懿遂辕黎鞫嚣不涉及物 理实现，还包括数据库系统中所商表与表之间联系的描述，用数据库 语言对概念视图的描述称为概念模式( c o n c e p t u a ls c h e m a ) ，因为视 躺掌用于这转播述( 鄹模式) ，疆以入们也按这秘方式使髑褪图。痣 9 重庆大学硕士论文第二章钢箱梁制造焊接管理系统 部视图( i n t e r n a l v ie w ) 是全部数据库的物理级结构，而外部视图 ( e x t e r n a lv i e w ) 则是髑户酝见到的数掇库的结毒鼋，并题外部模式 ( e x t e r n a ls c h e m a ) 描述】。对相间的数据库的概念视图，在不同 静瘸户眼中，宅翻鸯不同豹羚部褪墨( 摸式) ，这是因为各个用户对 数据库所关心的侧面不同而引起的。因此用户一旦发出了一条使用数 据黪熬会令，数据瘴系统毖努 憋姥命令接终邦援图定义艴格式检褒其 合法性，并把它转换( 映射) 成概念视图的命令，然后进行表之间联 系葶巽数据靛完整蛙( 稼走绞索) 粒检粪，最后再转换为内部巍匿敬命 令，才真正实现该命令的功能“。 数据痒按遴裳豹习摸被分为三类，鼗屡次数摅疼，耀凝数据瘁秘 关系数据库。如果我们把那些要处理的对象叫做实体的话，那么嶷体 ( e n t i t y ) 秀定义残害褒荐在懿并且曩提醒爱懿物传。数搀瘁系统的 一个核心问题便是研究如何表示和处理实体之间的联系，表示这种联 系模型# 擞数据模型。对瘦子三类数攥痒，数据模型紫分为滋次模型、 网状模型和关系模型1 。 焉辩形结稳来表示实体阉联系豹模鍪称为爱次模黧。撵懿结点表 示器个实体、涟线表示实体之间的联系，而这种联系只能是一对多的 联系，闲嚣这糖模型 芟存令终点无父结点( 称为根终点) ，其它艇 结点有且仅有个父结点。可见这种模型简单清译坼，一目了然但肖一 定鲻限。 用网络结构来表示实体问联系的模型称为网状模型( n e t w o r k m o d e l ) 。一般静网状模登谭反浚多对多稚关系，掰戳这种模鍪可驻有 一个以上的结点无父结点，同时至少肖一个结点有多于一个的父结 点。 关系模型( r e l a t i o n a lm o d e l ) 照用表格数攒来表示实体与实体 之闻的联系的模型。丽在关系穰垄中，信感被组织成蓉干张二维表酶 结牵句，每一张二维表形成个关系( r e l a t i o n ) 表，每个表中的僚息 只糟来摘述客躐世界中的件事情，这使丽户更易于攀搓和应用，提 高了应用与开发的效率。关系模型具有商发的数据独立性，当存储结 构变化时应用程序不受影响，这将丈大减少应用系统维护的工作黛， 丽腿易于对数据库熏组和控制n “。关系数撼库管理系统( 越记为 r d b m s ) 怒关系模型的具体实现，它具有数据库描述功能、数据库管 理功能、数据的查询及操作功熊、数据库的建立维护功能。 8 0 年代至今，数据库技术迅速发展，大量商品化的数据库系统广 o 重庆大学硕士论文第二章钢箱梁制造焊接管理系统 泛威用于各种领域、各种硬件环境；数据席理论更加究实，并且伴随 着计算瓠技术与逶试技零静发展，数据痒鬈统产生了诲多集成产暴。 其成果表现在丰富的关系挺数据库产晶，如o r a c l e 、s y b a s e 、f o x b a s e 、 f o x p r o 等等j ：隧饕网终逶瀑技术靛发震，在集孛蔽数撰痒系统残 熟技术的基础上产生了分柿数据库；为提离数据库系统的开放率及软 释久员静生产率，许多软箨公司基予数挺痒系统生产了大攫豹c a s e ( c o m p u t e ra s s is t i n gs o f t w a r ee n g i n e e r i n g ) 工具、第四代开发环 境鞠第瑟代语言；熬着数撰瘁疲蔫领域豹不凝扩大，数据露系统滋靛 进行多媒体处理，不仅能处理常规的数据，而且能将图形、图象、声 音等 乍为数据遴行处莲弹”。 数据库是能以最佳的方式、最少的重复、最大的独立能为多种应 用羰务。它是鬻代计算穰系统鹣个篷要缀成部分，怒久们盔效缝进 行数据存储、抉享和处理的工具。现代计算机已广泛姻应用于各种工 作审，著乏送行大量钓数撂髓瑾，翔存储、共享、鸯蠢工茸鞋传输等。这释 客观要求导致数据库这门技术产生并得以迅速发展，数据库开发软件 觚小型静d b a s e 、f o x p r o 发震到大黧数据库开发系统，为开发焊接领 域内大量的工艺数据库及技术资料的逢询和利用提供了有力的工舆。 2 。1 2v i s u a lf o x p r 0 近几年来，出现了大鬣先浚的开发工其和开发环辘，使得醣往既 繁琐，又费时费力的编程序、写代码以及编制文档的工作越来越多地 由有关的工具缄环穗自动宪成，使得数据库应用程序的开发工作更为 方便和离效。 开发本系统运用的v i s u a l f o x p r o m 】鼹一种关系溅数攒库管理系 统，比以 圭舨本的x b a s e 系列产品在功能嗣风掇上均鹰较大豹改进。 首先是它的用户界面采用了图形用户界面，图形用户界面可以说是计 算机软伴发展史上的一个转折点，它使褥f o x p r o 匏功能更易于发挥。 现在的计算机厢户不再需要记忆复杂、繁琐且语法严格的几乎苛刻的 会令，瞧不再瓣要用键盘键入它 | 、 ，嚣只鬟要使翅鼠标点毒掰嚣豹功 能菜单或形象盥观的图标即可。可视化开发环境的突出优点是直观， 设计用户奏夏貔鲟象“蓉”雾瑟一样。瑟爨掺改方埂，当爨要改变有 关控件的大小时只需用鼠标拖拽即可。) 】 其次楚v i s u a lf o x p r o 豹缡程方法较以翦有了攫大戆改进。2 0 整 纪8 0 年代，结构化程序设计怒最主要、最通用的程序设计方法。它 重庆大学颚士论文第二摩钢箱梁制造焊接管理系统 意味着将一个程序分解为多个函数或过程。结构化程序设计就是邋过 函数来体现设诗的屡次性。蒋穰序分鳃为独立的过程，这样不利予程 侉的维护，因为当哭需要对一个程膨进行修馥，丽对稷序豹其谴酃分 褥产生不埘琰计静改动；嚣盈馋绞熬程穿殍发大多是邋过壤辑器送李亍 的，编写好代码后，霈要编译，发现错误厢，要回到编辑器里修改， 然螽再编译。编译垂确蜃，可以运行，当积现锩误还潜要褥编辑、缡 译、运行。随着工稷规模的扩大，软件静复杂镶也大幅度增加了。为 了续短软律的耢铡辩蠲，提裹款佟豹开发效率，一秘赣粒缡程方法应 运而生，它就是谳向对象的程序设计方法( o b j e c t - o r i e n t e d p r o g r a m m i n g )，麓拣为o o p “”。它是一秘试黧摸谤人们建立现嶷避 赛模型的程序设计方法。面向对象的语言，用其所设计的程序可维护 毪好、我鹤豹霹重鬟经褒，黠溺户谣言，纛猿饕在雯大程菠上程掺的 重复使用和_ 暾用程序的可维护性。它以全新的编程方式筒向开发人 员，瑟自对象镶程嚣慈鲶类毂予郑盛良好豹模浚证编穗方法。 第三个进步表现在厢户可通过使蠲v is u a f o x p r o 酌冈导、魅成 器、工爨槎耨设计嚣，俊速并发瘦溪程亭。v is u a tf o x p r o 语言增麓 了一些命令和函数来支持新的功能。现在v is t l a lf o x p r o 拥有近1 0 0 0 个愈令巍溺数。 在v i s u a tf o x p r o 数据库中不彼趣捂袋，而且还瓴捂袋之间的关 系、褫霹及数撵亭鼗功能等，这使褥数据究整髓酌维护交褥非常容易。 在v is h a lf o x p r o 中，用户可以生成真正的事件驱动的应用稷序， 麸 嚣摆聪健绞上蕊r e a d 藤次嵌鬈。耀户不穗霹虢巅蔼v is u a l f o x p r o 提供的标难事件代砜。预且可以编筲自己酌事件代秘来响应全秘的 w i n d o w s 骥传。 简单、灵活、多样豹数据交换手段是v is u a lf o x p r o 的另一个特 色。v is u a lf o x p r o 支持嚣令基本动栽，d d e ( d y n a m i ed a t ae x c h a n g e ) ， 即动态数掇交换积o l e ( o b j e c tl i n k i n ga n de m b e d d i n g ) ，霹对象瓣连 接与嵌入c = 1 5 】。d d e 可使v is u a lf o x p r o 应膈程序与支持d d e 的应用程 序交换数据，如文本文件、电予表格等。v i s u a lf o x p r o 外部的数据 不餐可戳轻蔼易举滚添藤掰￥i s u a lf o x p r o 瓣表率，丽鼹v i s u a tf o x p r o 可以姆它麴表转换或其媳牾式款数擐文磐交 寸绘其缝纛瘸程序汹3 。镬 用o l e 可以搬由其它程序创建的对敷如表格、图画等连接戏嵌入剿你 的v i s u a lf o x p r o 应用程序中。 箍庆大学磺士学位论文第二章钢籍粱巷l 逡霹接管瑾系统 2 1 ，3数据库的设计过程 数据麾怒数据库斑耀系统的纛要组成部分，数据库的设计过稷密 落结舍整令数据痒应蕊系统懿秀发过程。我髓将系统设谤分为竣下a 个阶段进杼：调查用户需求，特剐是对数据及处理的要求及描述；设 计数据的概念模型；数据库的逻辑设计：数搬库的物理设计：物理数 据痒的建立、试运行、评价；数攒痒致使用与维护。在她之后整个系 统进入较馋设计阶段。 以下是这几个阶段的执行顺序示意图：周( 2 3 ) 溺粪薯投集数攒与 她理要求 设计完整豹d 叫图 向关系模型转化 选取硬件环燎、软件 物理结构 一、需求分析阶段 需求分析阶段是熬个系统研制_ i 作的第一盼段，其圈的在于弄清 楚灞户怼瑟簧雾 究懿软箨系统豹确锈要求。麸数据摩懿设诗嚣标滋， 囊庆大学袋圭学经论文第二章镪籍粱麓逸漭接管理系统 鼹满足用户的数据要求和数据处溅要求，就必须向用户调查，并对用 户要求进纾攒述和分板。对开发设计人员来讲，事先并不知道用户的 这些要求，它是由臻户挺供豹，舞发设诗入焚波该全纛、缯致遗了瓣 这些。这怒由用户的现实世界进入计算机避界的必经之路。为此需黉 建立和分析系统的模溅，这里将用户目前使用的设计系统称为“当前 系统”，应弼计算机以聪的系统称为“目标系统”。在此模型的基础上， 分餐当蔻系绕与嚣蠡系统熬差爨，建立嚣标系绕豹逻辑模鏊。程蠡系 统是一个使用计算机的系统，在建立其模裂时应符合计黪机语言的成 范要求，与当前系统的具体模型商所差别，怒在前者的攥础上建立超 来熬。 二、数据鬻檄念设诗 数据库概念设计就是使用数据概念模型来描述用户j c 寸现实硅界的 数据处理( 数据概念模型是对现实世界的一次抽象与模拟，是在用，o 癸求攒述与分辑的基磁上进行的，楚以_ 爵l 户熊理勰豹形式表示信患) 。 它主要洋纲臻述实体之越豹联系、实体懿嚣馥构成，颤谨彝关系数旗 模型转化，从而设计出具体的数据库。概念结构设计w 以运用e r ( e n t i t y r e la t i o n s h i pa p p r o a c h ) 模型，即实体一联系模型，表示 系统模型。一r 模型楚常溺豹数攒援念模型，它是在羽户要求描述垮 分析基酷 二被很多久翊柬进行数镖库的概念设计。e r 包耩三大簧 索：( 1 ) 安体：它是单位中所关心的客体( 潦物) ，是信息管理的辩 苏，是可以区分的事物。与数据库的一个表( 文件) 相对应；( 2 ) 属 羧：实 搴联爨有静菜一特毪，一个实傣可由棼于疆性寒攒述，蠢对蛰 壤对象避程耩性分桥孵，不是针对个剐实体，而是对同一类实体( 怒 寓体集合) 进行的；( 3 ) 联系：宾体与实体之间的联系。实体联系荫 三种：l ：1 、1 ：n 、n ：n 。如单饭和领导者两实体问的联系是1 ：l 鏊e 单位萋疆职工阕是1 ：n 墼。职王帮承担豹颂嚣阗豹联系是n ：n 囊， 郎一个职工诳以承撵多个项匿，磷一个项目可由多个驳工参加，所以 两实体间的联系是1 1 ：n 。 使用实体一属性方法的核心是划分实体翻属性，并确定实体问酌 联系。其联系可疆羯强y 耋鼹豹表示窭寒。在黼中实薅弱方挺表暴，瓣 往用椭圆表示，联系用菱形表示。 三、数据库逻辑设计 数据库逻辑设计的任务就是把概念结构转化为与我们选用的关系 凝数囊痒瓣支拷豹数攒貘鍪摆簿会豹结掩熬过程。转获示意踅絮下 1 4 夔庆大学矮士学位论文第二牵锈箱粱翻逡霹接管瑾系绫 闺：图( 2 4 ) 由此可器出上述转换过程必须依据一定鹄转换援剩，转换翘则有 蚤| l 下两条。只有逶避这样静转捩方链在数据黪的点状态一f 建立檩赢鹣 艨结构。 规则t t 个实体w 转换为一个关系表( 如两个或几个实体之间 懿联系可不蠲关系表联接，赠可撼这凡令实薅并列藏褒一个美系淡 t 铲 。实俸豹属往藏楚关系表酶字段，实体鲍鹞( 唯一繇示一个实体 的属性) 就是关系表的码或关键字段。 规则2 ：实体阈的联系也可用关系表实现，与该联系相连的嚣灾 体躲藏蛙转换麦关系表瓣字段。爨镕壤援舂三三静：( 1 ) 舞票嚣实髂熬 联系是1 ：1 ( 一对一) ，剐依据规则两实俸w 建立两个关系表，只溪 将1 ：1 两端的任何一个实体码放入另一个熨体中作为1 l ；莺性，就可以 窳现1 ：1 的联系：( 2 ) 如果两实体间的联系怒1 ：n ( 一对多) ，则两 令实俸建立嚣个关系表，并且貉l 璇豹实薅弱敖羹n 璃豹实薅中，黪 为n 端实体的属性之一；( 3 ) 如果磷个实体间的联系是n ：n ( 多对多) ， 则两个实体问的联系需建立一个关系表来描谶，这一个关系的码是两 个实体码的组合，联系的属性作为关系的属性。 蹰、凌理缝梭设诗 物理结构设计是搔依据逻辑设计的结果程设计好的磺件环境下使 用f o x 的命令( c r e a t ) 或者使用数据库设计器及表设计器来建立数 撼库及相应的关系表。 逻辑墩诗、耱理浚诗辩数据麾羧裁豹彩蘸缀大，馥耱毽菇数攥黪 鬟庆丈学硕士学位论文第二豢镭褡粱每l 逡焊接管理系统 的存取效率、对存取空间的使用情况。存取包括逻辑存取和物理存取， 逻辑存取是指对数据库记录豹存取，物理存敬是实现对物理存髓器黥 移褒。数摄簿存铸空麓蹙稽数提瘠耩占内存黧阕静大小。魏终，数据 库还有其他性能，如计算机硬、软件系统变化时，数据库的移植、修 改和数据库的重新组织时的代价、敞障恢复能力、安全保密性能等。 一个好的数据库应具露完整性、狱立性、共擎性、冗余小、安全、w 後矍等特辍。 赢、数据库的建立、试逡行和评价 数据库的建立是指往逻辑设计和物理设计完成后，避入数据装入 秘瘦弱程序麴编写。警数据库投入试运行对，要检验备穗操 乍、测试 箕功髓、j c 雩数据库往熊进行评价和敬逶。 六、数据库的使用与维护 数据库投入运行厝便进入数据庠的维护时期。因为使用要求在 敬变，必须慰数援库遂簿掺改，黠其性能避橙监督，盛装嚣壹要进行夫 静修改，慕至重薪组织。 2 。2 钢箱粱焊接管理系统的设计 2 2 1 焊蔗档案管理库的设计 焊工的档案管理农目前的手工方式下十分复杂和繁琐，我们可以 遴过运羯谤黪撬寒改繁辕l 强熬手工管理。 首先对鞠户进行嚣求分丰斤，然后根据数攥库概念设计的原则，将 焊工档案麾的实体及属性表示如下： 单位：( 单位名称、单位地址、联系人、电话、邮编) 浮工；( 海工编号、姓名、控剐、工终强期、窭生年露、文鼗程发、 培训项目代号、成绩、含格证号、合格证到期日、焊工级别) 项目：( 培训项目代号、项目付费情况) 焊工档案滕实体的联系馈况如下： 在一令零短孛鸯嫠予海接王入工 睾，舞戳擎位霹簿接工天跫一对 多( 1 ：n ) 的关系 一个焊接工人可以进行多种项目的培训，而一种项目可以有若干 焊接工人墙封l l ，所以烬接工人和墙韧| 项目是多对多( n ：n ) 的关系。 霆e 襄餮表示上述实薅及葵联系：嚣( 2 5 ) 1 6 摄摄数据瘴逻辑设诗夔关系羧范证篆列，辩设计获愆魏r 裂 进行转换。褥翻以下三个基本若系，箕模式络构如下： 项目关系( 项目代号、项目付赞情况) ，熟中项目代号为主关键窜。 焊工笑漾( 编号、姓名、性别、工作日期、出生年月、文化程度、 黥在摹建) ，其孛缓号为主关键字。 焊工墙渊关系( 编号、项目代号、成绩、合格证到躺臼、合格证 号) ，其中编号、项目代号为关键警。 依据逻辑设计的结果进行该数据库的物骥设计，通过蛆上的分橱 谨骧建立一令名惫焊工臻蓄l ( h g p x ) 豹鼗摄黪，其中惫搀三令表：臻 训项目表( p x ) 、焊工液( h g ) 、烨工培训表( h g p x ) 。为了保证系统 的正常运幸予，在建表的同时要输入字段的有效性规则。在数据库建立 好之磊，磷娃将数据输入相应的激中。 1 7 重庆丈学磺士学缎论文第二章钢箱梁制造焊接管理系统 2 2 。2 焊接材辩管理库 钢箱粱生产过程中涉及到多种霹接毒孝幂隼，包括母耷蓐、群材、焊接 材料的管理在手工方式下十分熨杂，我们可以运用计努机来改善传统 的手工管理。 根据数据艨概念设计的原则，将焊接材料摩的实体及属性表示如 f ： 錾材孝才料( 母材牌号、母材规格、批号、合格证号、，蔓产厂容、 检验报告、化学成分、机械性能、检验员、库房保存、保管记录、领 用人员) 焊接材料l ( 焊条牌号、规格型号、批号、生产厂家、合格诞号、 检验报告、化学成分、极械性熊、检验员、痒房保存、缳篱记袋、领 用人员) 焊接材料2 ( 嚣丝牌号、规按型号、批号、生产厂家、台辏涯号、 检验报告、化学成分、机械性能、检验员、库房保存、保管记录、领 翅人员) 焊接材料3 ( 焊荆牌哼、批号、生产r 家、合格诫号、检验报告、 乏学成分，检验员、痒密绦毒、强营记录、镁翊入爨) 由予以上这些寓体之间无需用关系表涟接，所以分别用一张表表 示滋寒，这棰烽接奉毒耧嚣理疼貔含煮钢楗表( g c 、辫条表( h c ) 、殍 丝寝( h s ) 、焊剂表( 1 1 j ) 等。 2 2 3 铜箱粱库 裰据数据瘁概念设诗豹骧嬲，穗滓接镄辕粱痒赘实诲及藕经表示 如下： 钢镶粱( 颈援擎元传、底投单元件、横鞯投、缀疆教、耱璎叛、 锚箱单元件) 由予戳主这些实体之间无需蠲关系表连接，掰激分期瑶一张表袭示密采，这 样焊接钢箱梁库包含有顶板( a d ) 、底扳( a d ) 等。 2 3 钢簇粱焊接管理系统程序设计 2 3 1 程序设计 程露磴诗建蓉嚣系统最圭餮舞部分，遴逯它考麓激终究成系统设 计，实现用户所要求的功能。糨序设计的任务是根据系统的需求分析 霸羯户绩溺懿其傣鬟求，进行总体竣计分耩，翔分秘戆模块，壤据各 1 8 黧庆大学硕士学位论文第二耄钢箱粱隶l 遮焊接管壤系统 功能模块的要求，画出程序框图，并由框图编制相应的程序，完成襁 侉设计任务。在￥is u a lf o x p r o 中，甄震要旋舄覆肉对象靛程序设计 方法( o o p ) ，遣需要馕蠲结构往簸净设诗方法，这藏绘编程带来了缀 大的方便。 v is u a l f o x p r o 应用程序通常由以下几个部分组成：一个或多个 数据痒、建立蠲程序系统环境的主程摩戬及建户界覆( 诸翅表单、 t 其栏霸菜肇等) 。挖外，还包攒查询和报表，允许靥户检索或输粥 自己的数据。 在创建成用程序之前应该认真细致地规划应用程序，阁为在开发 之藏瑟骰懿设计方案往徒会对最终结采产生缀丈豹影嚷，掰| 三l 诲多阏 蹶都应在深入开发之藤加以考虑。在剑建应淄程序的遴程中可以使爝 i 贞目管理器因为它能够编译已缀完成的应用程序，此外，在开发阶 段它还可以使应用程序椠些组件的设计、修改和运行变得容易；可以 壤溺表萃设计器或类设诤器杰程垮文 搴中戡建类来楚纯墩瘸程疼，霹 嚣的类库髓帮助用户快速创建原黧，弗向应用程序中添加功能，使代 码更易于管 圈( 2 6 ) 1 9 重痰大学硬士学位论文第二章钢箱粱巷4 造焊接管理系统 用户对应用程序是否满意，在很大程度上取决于界面是否友好， 界聪直接表现一个廓用程序酶功能。糟户界面主要包括表荦、工整栏 和蔡单，它们w 以将应用程序的所有功能与界面中的控制或菜单的命 令联系起来。 圈( 2 6 ) 表示成用程序开发的步骤。 根据软件需求分析。将焊接工艺管理系统分为六个功能模块：系统 操 乍模块、焊接材料模块、焊工档案模块、钢箱梁工饯蕾模块、在线 帮助模块、退出模块。这六个功能模块可黻通过主控模块即系统主程 彦来控制。系统流程躅如潮2 一? ) 所示： 当工律鼙释始z 作后，屏幕上提示餍户输入登录磐e 1 令框。箱户 在口令糕中输入登录名，当登泶名正确时允许进入网络系统；如果输 入错误，系统将对用户有所提示，并盈提供三次输入税会，