（机械制造及其自动化专业论文）基于asp的远程cae后处理系统的研究与实现.pdf

基于a s p 的远程c a e 后处理系统的研究与实现 摘要 a s p 通过i n t e m e t 提供企业信息化网络服务，对我国的制造业和信息服 务业而言是一个双赢的方案。c a e 的后处理是c a e 分析的重要组成部分， 但它通常就是用图形方式显示分析计算的结果，这种方式虽直观，但对结 果却没有解释，对如何修改设计也没有一个建议，因而本文将c a e 技术与 a s p 相结合，建立了基于a s p 的远程c a e 后处理系统，为远程用户提供 c a e 分析结果的查询、解释及评价，并提出设计修改建议，从而向着“设计 一分析”自动化的方向发展。本文研究的主要内容如下： 1 对c a e 和a s p 的发展和趋势进行了研究，在了解c a e 和a s p 国内外发 展现状的基础上，分析了发展远程c a e 后处理系统的意义，提出了基于a s p 的远程c a e 后处理系统的设计目标、体系结构，功能设计模型及开发环境。 2 系统采用基于b r o w s e r s e r v e r 的多层体系结构，支撑环境以s q l s e r v e r2 0 0 0 作为底层数据库软件，a s p n e t 作为技术开发平台，v js u aic 作为软件开发工具，利用数据访问技术，实现了c a e 分析结果的下载，数 据、图形的查询，设计知识的浏览查询，并对各种结果进行了相应的解释 说明，使用户在直观查看结果的同时，能了解结果符号所代表的意义。 3 面对c a e 分析产生的大量信息，本文通过对分析方案进行数据挖掘得 到分析结果的知识化表示，依据领域的专家知识，采用专家系统技术对分 析结果进行推理，给出方案评价和改进意见。 4 利用w e b 服务技术将本系统与远程c a e 系统的其它部分相集成，使 远程c a e 服务系统的用户界面统一化，操作简单、方便、友好，提高了系 统的完整性、灵活性，更能满足用户的使用需求。 5 结合具体的实例，介绍了基于a s p 的远程c a e 后处理系统的使用方 法，验证了系统的可行性和实用性。 关键词：a s pc a e 远程服务数据访问专家系统 r e s e a r c ha n dr e a l i z a t i o no nt h er e s u i r d i s p o s a l o fr e m o t ec a eb a s e do na s p a b s t r a c t a s p ( a p p l i c a t i o n s e r v i c ep r o v i d e r ) p r o v i d e s c o r p o r a t i o n s a l lk i n d o fs o f t w a r e f u n c t i o n a l i t yo v e rt h ei n t e m e to rap r i v a t en e t w o r kf o raf e e ，t h en e wi n f o r m a t i o ns e r v i c e m o d eb a s e do ni n t e r n e ti sag o o ds c h e m ef o rb o t hm a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e sa n di n f o r m a t i o n s e r v i c et r a d e t h er e s u l td i s p o s a lo fc a ei sai m p o r t a n tp a r to fc a e a n a l y s i s u s u a l l y , t h e r e s u l tj u s ts h o w si nf o r mo fg r a p h i c s ，n e i t h e ri n c l u d e st h ee x p l a i nn o rp r o v i d e sa d v i c ea b o u t h o wt oa m e n dt h ed e s i g n i np a p e r , c o m b i n e sw i t ha s pa n db u i l d su par e m o t es e r v i c es y s t e m f o rt h er e s u l td i s p o s a lo fc a e t h es y s t e mw i l lp r o v i d et h eq u e r y , e x p l a i n ，a p p r a i s eo fr e s u l t ， a l s ot h ea d v i c eo f d e s i g nb a s e do na s rt h em a i nc o n t e n ta sf o l l o w s 1s t u d i e st h ed e v e l o p m e n ta n dt r e n do fc a ea n da s p , a n a l y s e st h en e e do fr e s u l t d i s p o s a lo fc a e ，p r o p o s et h ed e s i g ng o a l ，t h es y s t e ms t r u c t u r e ，t h em o d u l eo f f u n c t i o nd e s i g na n dt h ee x p l o i t a t i o ne n v i r o n m e n t 2t h es y s t e mi sr e a l i z e dw i t ht h ep a t t e mo ft h r e el a y e r sb a s e do nb r o w s e r s e r v e r , t h e d a t a b a s e ss o f t w a r eo fs q ls e r v e r2 0 0 0 ，t h et e c h n i cd e v e l o p i n g p l a t f o r mo f a s p n e ta n dt h ed e v e l o p i n gl a n g u a g eo fv i s u a lc # i nt h ei n s t a n c e m a i nm o d u l e s a n dt h e i rf u n c t i o n si sd e s i g n e d ，s u c ha st h ed o w n l o a d i n gr e s u l t ，i n q u i r yo fd a t aa n d g r a p h i c s , , t h ej u d g ea n de s t i m a t eo ff a u l t ，t h eb r o w s eo fk n o w l e d g e a l s o ，t h es y s t e m p r o v i d e st h ee x p l a i no fr e s u l t ，w h i c hh e l p st h eu s e rk n o w t h em e a n i n go f r e s u l t 3c a ea n a l y s i sp r o d u c eag r e a to fi n f o r m a t i o n d a t a - m i n i n gm e t h o di su s e dt o t r a n s l a t et h e s es i m u l a t i o nr e s u l t st ok n o w l e d g e b a s e df o r m ，w h i c hc a r lb eu n d e r s t o o d b ye x p e r ts y s t e m a n dt h e n ，e x p e r ts y s t e mt e c h n i q u ei sa p p l i e dt op r o v i d es c h e m e a p p r a i s e m e n ta n di m p r o v e m e n ts u g g e s t i o n 4 a c c o m p l i s ht h ei n t e g r a t i o nb e t w e e nt h i ss y s t e ma n dt h eo t h e rp a r to fc a es y s t e m ， w h i c hi m p r o v et h ei n t e g r a l i t ya n df l e x i b l eo fs y s t e m 5ae x a m p l ei s g i v e nt os h o wt h er u n n i n gp r o c e s so ft h ed e v e l o p e ds o f t w a r e s y s t e m t h ef e a s i b i l i t yo fd e v e l o p m e n tm e t h o da n dt h ep r a c t i c a l i t yo ft h es o f t w a r e h a v e b e e np r o v e d k e y w o r d s ：a s p ；c a e ；d a t aa c c e s s i n g ；r e m o t es e r v i c e ；e x p e gs y s t e m i i 广西大学硕士学位论文基于a s p 的远程c a e 后建理系统的研奠与实现 1 1引言 第一章绪论 机械计算机辅助工程c a e ( c o m p u t e r a i d e de n g i n e e r i n g ) 技术由于有效地缩短了产 品开发与研究周期，对于提高产品竞争力起着至关重要的作用。通常，企业传统的c a e 系统采用工作站平台，它通过前处理，有限元分析，后处理三个步骤实现对产品模型的 有限元分析，能快速、方便地帮助用户判定设计方案的合理性，直到产品设计和开发。 但这种方法基于单一的软硬件平台，用户必须为每台c a e 工作站购买软件，投资较大， 而且数据的共享性差，不利于企业对数据资源的统一管理及利用，同时系统不支持远程 的设计开发，不能适应电子商务时代的新需求。 a s p 是英文a p p l i c a t i o ns e r v i c ep r o v i d e r 的缩写，通常中文译为应用服务 提供商，它是指配置、租赁和管理应用解决方案，为商业、个人提供服务的专业化服务 公司。通俗地说，a s p 是一种业务租赁模式，企业用户可以直接租用a s p 的计算机及 软件系统进行自己的业务管理，任何用户只要有网络浏览器，就可以向a s p 租用所需 要的软件，而不必在本地的机器上安装该软件。 结合以上分析，为适应新的发展需要，本课题提出了新的c a e 系统的发展方向， 即向网络化、集成化、智能化方向发展1 】【2 1 【3 】，采用全新的a s p 服务模式，提供基于a s p 的c a e 服务，将系统的有限元分析及分析结果交由服务器处理，而客户端提供系统的 用户交互的功能。 1 2c a e 研究现状及趋势 c a e ( c o m p u t e r a i d e de n g i n e e r i n g ) 即计算机辅助工程，是机械产品设计过程中的 一个重要环节，包括对产品几何模型进行分析、计算，通过应力变形进行结构分析，对 实际方案进行分析、评价等。随着计算机的应用和测试技术手段的不断改进和完善，计 算机辅助工程也不断成熟起来，它使得机械产品设计由经验类比设计向最优化设计过 广西大掣q 士掣啦论文基于a s p 的远程c a e 后处理系娩的研究与粤；现 渡：由人工计算向自动计算、由近似计算向精确计算过渡，以适应产品向高效、高速、 高精度、低成本等现代化发展的需要。 有限元方法是2 0 世纪中叶在电子计算机诞生之后，在计算数学、计算力学和计算 科学领域里诞生的最有效的计算方法。经过4 0 年的发展不仅使各种不同的有限元方法 形态相当丰富，理论基础相当完善，而且已经开发了一批使用有效的通用和专用有限元 软件，使用这些软件已经成功地解决了机械、水工、土建、桥梁、机电、冶金、造船、 宇航、核能、地震、气象、水文、物理、力学、电磁学以及国际工程等领域众多的大型 科学和工程计算难题，有限元软件已经成为推动科技进步和社会发展的生产力，并且取 得了巨大的经济和社会效益【4 】【5 1 。 在众多可用的通用和专用有限元软件中，a n s y s 是最为通用有效的商用有限元软 件之一，在多次用户调查中，a n s y s 都名列前茅。a n s y s 软件从7 0 年代诞生至今， 经过近3 0 年的发展，已经成为能够紧跟计算机硬、软件发展的最新水平、功能丰富、 用户界面友好、前后处理和图形功能完备的，使用高效的有限元软件系统。它拥有丰富 和完善的单元库、材料模型库和求解器，保证了它能够高效地求解各类结构的静力、动 力、振动、线性和非线性问题，稳态和瞬态热分析及热结构耦合问题，静态和时变电磁 场问题等等；它的友好的图形界面和程序结构使用户易学易用：它的完全交互式的前后 处理和图形软件，大大减轻了用户创建工程模型、生产有限元模型以及分析和评价计算 结果的工作量【“。a n s y s 系列的各种产品可适应于各种计算机系统平台的版本，为用 户提供了各种可能的选择。a n s y s 公司的不懈努力，已经使a n s y s 成为计算机辅助 于工程( c a e ) 和工程数值模拟的最有效的软件。 运用a n s y s 此类c a e 软件对工程或产品进行性能分析和模拟时，一般要经历前 处理，有限元分析，后处理这三个阶段。前处理是用图形软件首先对工程或产品进行实 体建模，建立有限元分析模型。有限元分析是对有限元模型进行单元分析，有限元系统 组装，有限元求解以及有限元结果生成。后处理是根据工程或产品模型与设计需要，对 有限元分析结果进行用户所要求的加工、检查，并以图形方式提供给用户，辅助用户判 定计算结果与设计方案的合理性。 国内有限元分析软件的应用是在2 0 世纪7 0 年代末。当前c a e 软件已经可以满足 众多产品开发的基本要求，但在提高模拟的真实性及加强使用的适用性方面仍面临着挑 战。由于计算机软件的不断突破与软件开发环境的不断完善以及不断的新的工程要求， 这些挑战变得趋于急迫。为此，c a e 软件发展趋势有以下几个特点【7 】【8 】【9 l 【10 】：单学科的 g - 西大掌硕士掌位论文 基于a s p 的远程c a e 后捌灌系统的研，j 与离h 毡 研究朝着多学科综合的方向发展：由单一零件的虚拟样机朝着整机虚拟样机的方向发 展：在单一分析功能不断完善的基础上，朝着优化、可靠性及其他综合评估功能的方向 发展：加强与设计制造过程的集成和数据转换，朝着与c a d c a m 无缝整体化集成的方 向发展；以智能化、本地化、易开发性为代表的易用性、实用性也是c a e 发展的重要 特征。 1 3 a s p 的特点及研究现状 1 3 1 a s p 的特点 以信息化带动工业化，工业化发展离不开信息化。中小企业的良性发展是工业化进 程中不可缺少的重要一环，而中小企业的信息化对整个社会信息化进程起着重要的推动 作用。a s p 模式在满足中小企业生产管理的信息化的基本需求方面，同传统的信息化模 式基本一样，但a s p 模式却比传统模式成本低、应用快、而且零维护。同时，对于一 些传统方式不易解决的问题，如跨地区管理、分支机构众多、扩展应用和升级换代等， a s p 可以提供更加方便可靠的解决方案。经过国外应用证明，a s p 是一种非常可行的中 小企业信息化模式。发展a s p 模式的中小企业信息化服务平台，是中小企业以低成本、 短时间切入信息化的有效手段。 目前，中国中小企业的经济总量已经占到国民生产总值的4 0 左右，但这些中小 企业成长周期快，缺乏资金，全部的工作中心是以销售和获利为核心，大都没有管理系 统，没有专业计算机人员。随着互联网的发展，越来越多的企业开始认识到a s p 确实 能给企业带来很大的利益：它能使企业专注于机子的核心业务，企业将信息系统建设和 维护方面的非核心业务外包给富有经验和专业能力的a s p ，将使企业的管理层可以集中 精力和优势去经营他们的核心业务；它能降低信息化系统的总体成本，这是给企业带来 的最直接的好处了。规模经济在软硬件系统采购和专业人员的使用上是有效的。同时， a s p 通过减少企业应用i t 环境的复杂性，从而每年大约可以达到3 0 5 0 的信息化 系统总体拥有成本( t c o ) 的节省；它能提高信息化整体的质量和层次，与传统的公司 内部运作的应用软件和服务相比，a s p 厂商不管是在软硬件系统的配置或是系统的维护 方面都将做得更专业和更好，使得整个系统更安全、更可靠和具有更大的伸缩性；它能 使企业随时享受最新技术带来的好处，企业的i t 部门一直在与i t 的发展脚步和不断增 广西大掌硕士掌位嵌 基于a s p 的远程c a e 后笼理系搿：的研囊哼实现 长的软硬件复杂性进行着艰苦卓绝的斗争，而a s p 能有效地化解这些内部的不确定因 素，因为a s p 已经承担了应用程序的相关责任和费用。a s p 厂商在跟随最新的软硬件 技术方面将比企业做得更好，这将使采用a s p 的企业能及时的享受到新技术带来的好 处。它可以说是企业纳税管理的财神、进销存的帮手、市场营销的研究员、工商管理的 向导、管理咨询的导师等等。 概括起来，a s p 特点可以归纳为以下几点： l 用户不仅实现了自己应用系统建设与维护业务的外包，而且将自己的信息系统运 行平台托管给a s p ： 2 用户的信息系统运行平台放置在a s p 内部，而不是在用户自身内部：所有的软 硬设施，以及相关应用系统均由a s p 配置及维护。 3 用户不拥有相关的软硬件设施及应用平台，只是集中于内部业务的流程资源所需 要的应用系统的使用，而用户所使用的应用系统由a s p 根据其业务的具体需要提供。 4 应用服务的产品化：a s p 所拥有的产品不再是具体的、单一的软硬件产品，而是 根据不同行业用户而开发及实施的软、硬件业务系统平台，及其为用户所提供的各项技 术支持及相关服务。 5 a s p 的主要业务根据相关行业的业务范围、业务流程及其资源管理需求，制订 先进的系统方案，采用领先的软硬件技术，开发并实旌应用环境及应用系统，提供给行 业用户一个业务运行的标准系统平台。 6 除提供标准业务运行平台之外，a s p 还可根据不同用户的具体需求进行定制，使 得各用户的业务运行及系统应用在统一的标准平台，实现“私有化”。 7 根据用户规模及其对用户内部i t 环境和应用系统的要求，a s p 还可为用户提供 相关的技术支持( u s e rh e l pd e s k ) ，相当于用户原有的内部i t 维护部门的职能。 1 3 2a s p 的国内外现状 a s p 最早提出于1 9 9 8 年，其创始者是q u e s tc o m m u n i c a t i o n 公司和p s i n e t 等通信 公司，他们通过在数据中心开设应用服务，从服务器进行分发e m a i l 、会计处理等软件 应用。虽然时间不长，但在美国及其他i t 产业发展迅速的国家，a s p 正成为主导电子 商务未来的一种崭新的i t 产品和业务模式 1 2 - 1 5 l 。 4 广西大学硕士学位论文 基于a s p 的远程c a e 后笼理系崩：的研究写实现 1 9 9 9 年5 月，美国a s p 工业协会成立，推进a s p 整个行业的发展，截止到1 9 9 9 年1 2 月，该行业协会已经发展到1 2 0 多家会员【幡。e c o m m e r c e t i m e s 指出，a s p 市场 的需求日增。据d a t a q u e s t 推估，1 9 9 9 年全球a s p 市场规模约为2 7 亿美元，为1 9 9 8 年的3 倍，而至2 0 0 3 年可增长至2 2 7 亿美元。市场研究公司i d c 则预测2 0 0 3 年，美 国的a s p 市场将达2 0 亿美元。许多i t 公司对此都纷纷做出反应，力求先入为主，争 夺市场先机。2 0 0 0 年1 月1 2 日，康柏和微软宣布，将对一家a s p 公司d i g e x 投资l 亿 美元。o r a c l e 认为a s p 将形成巨大的市场，所有的主要软件公司，今后都要变成a s p ， 它从1 9 9 9 年6 月便开始提供把会计、生产管理、客户关系管理( c r m ) 、人事、商业情 报等各种应用进行基地化的服务“b u s i n e s s o n l i n e ”。1 9 9 8 年i b m 以j d e d w o r z 的e r p 在北美开始基地化为契机，初次涉足a s p 业务。此外，一些e r p 厂商正陆续加入a s p 行列。另外，日本、韩国、新加坡及印度也都成立了相应的a s p 协会，还有地区内的 亚太a s p 协会。这些协会的成立，标志着a s p 行业的发展已经达到一个比较高级的阶 段。 我国a s p 厂商虽然起步于2 0 0 0 年，但其市场并未真正形成，可以说还处于萌芽状 态【l 。制造业信息化市场仍然是那些传统的独立软件开发商、系统集成商、系统代理商 在比拼。传统的e r p 软件是企业应用的主要组成部分，但大多数不是基于互联网的， 大多数独立软件开发商忙于抢占现有的市场，还来不及重新开发基于互联网的软件。更 无法提供出应用程序的整体解决方案。据报道，只有1 1 0 的a s p 公司能提供s c m 、c r m 、 m r p i i 服务，主要采用国外优秀的应用软件。 迄今为止，少数国内有实力的公司已开始涉足a s p 的小部分业务。如中国第三电 信“网通”已制定a s p 发展策略；深圳润迅互联网服务有限公司与深圳金蝶软件科技有 限公司确定“网上建店+ 网上理财”的a s p 战略目标，达成国内a s p 服务商联手推进a s p 服务的首例合作；h p 公司正与中国建设银行讨论共建金融领域的a s p ；中国最大的财 务软件公司用友推出“伟库网”( w w w w e c o o c o m ) 。此外，许多网络及软件公司也纷纷推 出了自己的a s p 服务。 有理由相信，随着电子商务的开展，企业上网工程的深入，a s p 这一崭新的业务模 式在我国有更广泛的前景。i d c 预计，2 0 0 0 年中国a s p 市场的总销售额是3 3 0 0 万美元， 约占全球总销售额的0 3 ，2 0 0 0 年2 0 0 4 年大中国区a s p 市场的年平均增长率是6 4 ，到2 0 0 4 年，中国区a s p 市场的容量将达到2 4 3 亿美元，根据国际权威公司预测， a s p 在未来几年将保持2 2 的年增长率【l l 】。从不远的将来看，比较优势明显的a s p 商 广西大掌硕士掌位论文 基于a s p 的远程c a e 后建理系统的研究与实现 业服务模式，最终将会被中小企业认同。企业间的竞争加剧、电子商务的迅速发展都迫 使他们在资金短缺、人才匮乏状况下作出明智的选择，这样必将会促进a s p 这种模式 在中国的发展。同时，不断提高的软硬件环境也为a s p 模式的推广应用创造了条件， 网络的传输速度不断提高，用户的上网费用也在同步下降。因此，a s p 模式在中国有广 阔的前景。 1 4 课题研究的背景及意义 本论文选题依据广西科技攻关项目( 编号d 4 2 8 0 0 2 ) “广西制造业信息化工程 公共技术服务平台建设”，该平台是广西制造业信息化示范行业广西机械行业的企 业信息化服务载体，开展制造信息化产品研发、咨询、培训服务等工作。 随着制造业市场竞争的日趋激烈，为取得竞争优势，企业迫切需要以高质量、低成 本的产品迅速抢占市场。在传统制造业中，新产品开发周期超过市场寿命导致亏损的例 子比比皆是。为了改变这种状况，更好地适应市场经济的要求，近年来，在制造业中阐 述了计算机集成制造、虚拟制造、柔性制造、并行工程以及敏捷制造等许多有关先进制 造技术的新思想、新概念，这些思想、概念都获益于甚至依托于网络。 今天，众多的中小企业在信息化道路上望而却步，市场压力和企业内的忧患使中小 企业很难决心打破原有的平衡，建立诸如m i s ( 管理信息系统) 、e r p ( 企业资源计划) 等信息系统，所需要的资金、技术和人刁对中小企业来说也都是不堪重负的。如何帮助 数量众多的中小企业实施信息化进程成为一个亟待解决的问题。a s p ，专为中小企业信 息化提供新型解决方案的业务便应运而生。 机械计算机辅助工程c a e 技术由于有效地缩短了产品开发与研究周期，对于提高 产品竞争力起着至关重要的作用。但是，目前传统的c a e 技术还大都局限于单机环境 或局域网内，没有充分发挥它的优势。本课题提出了传统c a e 技术与i n t e m e t 相结合， 建立基于i n t e m e t 的远程c a e 服务系统，为远程用户提供产品设计、分析环境。目前， 中小型企业支付用于制造过程模拟所需的软件和高端计算设备的高额费用具有一定的 困难，此时a s p 为他们提供了优越的中介，中小企业可以通过i n t e m e t 远程访问高端系 统来完成任务。将a s p 应用到c a e ，除a s p 的各种优势外，还具有其独到的适宜性， 主要表现在【2 0 2 2 l ： - 西大学硕士掌位论文基于a s p 的远程c a e 后处理系统的研舅坷实现 lc a e 软件在中小企业中并非核心业务，但应用c a e 软件对提高产品质量、减少 试修费用与时间具有十分重要的意义，企业应用c a e 技术势在必行。 2c a e 软件一般采用有限元、有限差分、边界元等数值方法，其计算与数据量相当 客观，需要配备高性能的计算机；同时由于软件技术含量高，其价格也相对昂贵，十分 适合应用a s p 技术。 3c a e 软件分析将产生海量数据，一般是通过等值线等方式将结果显示在屏幕上， a s p 可以为企业提供主动参与式专家服务，指导做出分析报告。 4c a e 软件的交互操作相对较少，在目前i n t e m e t 带宽还十分有限的情况下，比较 切实可行。 通常，c a e 软件在后处理上只是将计算结果以图形或表格的方式显示在屏幕上， 并没有对计算结果进行系统的整理和提炼。在基于有限元计算结果的反复设计过程中， 设计人员往往通过计算结果图或表来了解设计上的缺陷和不恰当，并没有更易接受的语 言文字来指明缺陷或不恰当及其产生的原因。当在进行复杂项目的设计时，设计和分析 往往是分开进行的，设计人员在理解有限元计算结果图或表时有可能产生误解和偏差， 这将导致设计的修改往错误的方向进行。同时，在发展基于有限元分析的设计自动化系 统中，有限元的计算结果更要参与基于知识的推理过程，将计算结果提炼出来作为一种 知识源参与到设计优化过程中去。因此，有必要研究如何整理和提炼有限元分析结果使 之转化为直接可供推理和阅读的知识和文字。当前，在数值结果解释和设计评价修改方 面的研究还未深入，虽然已经有人提出了改进结果后处理的建议和某些大致的设想，但 理论思想还未成熟，具体的实施技术没有深入且详细的研究。所以，研究基于a s p 的 远程c a e 后处理系统，具有十分重要的意义和实用价值。 1 5 本论文研究的主要内容 作者着重对于在a s p 环境下，远程c a e 后处理系统的研究与应用进行讨论，分析 实现基于a s p 环境下的该系统的重要意义，探讨其实现的一些关键技术方案，并在此 基础上开发该系统的原型。具体来说，本论文主要内容有： 研究c a e 和a s p 的发展现状及趋势，以及建立基于a s p 的远程c a e 后处理系统的重 要意义。 g - - 西大掌硕士掌位论文 基于a s p 的远程c a e 后处理系统的研究事实现 c a e 远程应用是c a e 集成化应用的一个重要方向，随着网络和数据库技术的飞速 发展，将c a e 远程应用的实现成为现实。 构建一个基于a s p 的远程c a e 后处理系统的基本框架，并实现其基本功能，如结果 下载、图形查询、数据查询及结果解释等，并提供设计知识、材料知识、常用零件失效 原因等的浏览查询，为用户设计提供依据。 c a e 分析结果数据量很大，直接运用分析结果势必对用户的要求过高，这就需要 c a e 软件提供更直观更直接的分析结果和建议，以增加c a e 软件的可用性。本系统研 究并应用专家系统技术实现对c a e 分析结果的评价并提供专家建议。 将本系统与远程c a e 集成，并以一个零件作为运行实例，检验系统的运行情况。 基于a s p 的远程c a e 后处理系统的研舅与实现 第二章基于a s p 的远程c a e 后处理系统的总体结构设计 2 1 系统需求分析 c a e 在制造业缩短设计制造周期、提高质量、降低成本、增强企业竞争力等方面 发挥着越来越重要作用。但经过调研发现，对具体的企业而言，在其产品开发过程中综 合运用c a e 分析技术有一定的难度： ( 1 ) 购买商业c a e 软件和大量高性能计算机设备，以及解决环境兼容性问题需要 高额费用，使得中小企业无力承担。 ( 2 ) 中小企业培养并维持一支专业的c a e 分析团队代价较高，尤其是在分析任务 不多的企业里矛盾更加突出。 ( 3 ) c a e 软件的应用局限于单机或局域网内，往往使用效率不高，容易造成资源 的闲鼍与浪费。 ( 4 ) 系统集成尚未发展到全相关状态的集成，即全相关集成。所谓全相关集成就 是直达系统下的各个子功能模块在功能上和数据管理上达到紧密的结合。现有系统软件 的非全相关集成阻碍了c a e 结果的反馈路径，使得“分析一设计”产生脱节现象。 因此，企业需要一个统一的易于访问的c a e 服务平台，帮助企业进行c a e 分析， 可及早的发现问题，及时进行沟通，能缩短产品开发时间，降低产品开发成本，快速占 领市场。 c a e 分析的实施过程大致可以分为三个阶段：前处理( 将整体结构或某一部分简 化为理想的数学模型) ；分析计算；后处理( 对分析结果进行分析、归纳和整理) 。c a e 的后处理是c a e 软件的一个重要组成部分，也是今后进行优化设计的一个重要模块。 在c a e 分析的工作量中，有至少3 0 一4 0 用于整理分析复杂而又庞大的计算结果。c a e 分析的结果是一堆海量数据，用户如果对c a e 软件不熟悉，很难理解这些数据分别代 表什么意思，说明了什么问题。因此，对c a e 分析结果进行有选择的抽取及显示是必 要的。在目前状况下，对c a e 分析结果的后处理的研究不深入，通常，c a e 的后处理 就是用图形方式显示有限元分析的结果。图形显示结果虽然直观，但对结果却没有解释， 对如何修改设计也没有一个建议。所以目前的工作应该是研究c a e 后处理中结果的解 9 基于a s p 的远程c a e 后处理系筑的研蓦 与实现 释，并对设计修改提出建议，从而向着“设计一分析”自动化的方向发展。在产品没有 投入正式生产之前，产品能以直观、易于理解的模型方式显示出来，并且用户能于图形 进行简单的交互，及时解决设计过程中出现的问题，对设计进行修改和调整，从而适应 市场竞争和用户需求。 2 2 系统的设计目标 根据系统需求分析，基于a s p 的远程c a e 后处理系统的设计目标如下： l 系统模块化原则贯穿于系统开发的全过程。在软件的结构设计中应遵循模块化的 原则，将整个系统分解为若干个子系统或模块。定义子系统或模块间的接口关系，使各 模块功能单一以保持模块之间的相对独立，以保证软件的并行开发、修改和扩展方便【2 3 1 。 模块化可以使开发人员同时进行不同模块的开发设计，缩短软件的开发周期；在软件需 要维护和修改时，也仅对相关模块进行修改即可，避免了对整个程序进行修改工作；在 扩展时，只要把独立的功能模块集成即可运行。 2 构建一个基于b r o w s e r s e r v e r 的多层的、可扩展的开放体系结构，实现基于a s p 的c a e 后处理系统的结果下载、图形和数据查询等基本功能，并借鉴人工智能中专家 系统的知识库和推理控制策略技术，以提高系统求解的智能性。 3 要求系统具备远程服务的功能，并有很好的安全体系，可以根据用户不同的权 限向其提供相应的服务。 4 采用关系型数据库系统对专业领域知识进行组织和管理。 5 将本系统与远程c a e 系统的其它部分集成，提高系统的完整性、灵活性。 6 界面友好，使用方便。 2 3 系统体系结构设计 2 3 1 网络化系统体系结构 网络化系统的实现可以使用c l i e n t s e r v e r ( 客户机服务器) 计算机体系结构，也可 以使用b r o w s e r s e r v e r ( 浏览器服务器) 计算机体系结构。 ( 1 ) c l i e n t s e r v e r 体系结构 这种结构简称c s 模式。它将一个应用分为两部分：前台和后台。前台部分运行在 广西大掌司陆掌位论文基于a s p 的远程c a e 后处理系筑的研究与实现 客户机上，后台部分运行在服务器上，尽管用户提交的应用都是通过客户机提交入网的。 前台主要做输入输出、图形处理和内部运算，后台主要响应对数据库的访问并将访问 结果经传输线返回给客户机输出。显然这种方式主要是通过软件支持来实现的，它必然 依赖于计算机网络和大型数据库的支持。但随着应用的复杂和客户机的增多，这种模式 使服务器的压力剧增，也使维护分布在客户端的应用程序的难度加大，同时对系统的设 计和实现增加了复杂度。 ( 2 ) b r o w s e r s e r v e r 体系结构 这种结构简称b s 模式。b s 模式以w e b 技术为基础，是一种新型的网络信息系统 管理平台模式，是一种先进的计算机模式。使用该模式，客户端只需要安装、配置w e b 浏览器，服务器可以根据客户端发出的请求执行程序处理数据，最后将结果以网页的形 式送回到客户端，提供给用户。 近年来，w e b 技术得到飞速发展，信息系统广泛采用浏览器服务器( b s ) 方式， 客户端采用浏览器访问服务器不需要进行任何的设置( 称为瘦客户端) ，采用友好统一 的用户界面，服务器端运行w e b 服务器接收用户的请求，客户端不直接与数据库连接， 而通过w e b 服务器来访问，系统在服务器端进行集中的管理，通过授权来保证客户端 应用的服务。当前广泛采用的b s 模型，简化了c s 中的客户端，只需装上操作系统、 网络协议软件和浏览器即可，而服务器上则集中了所有的应用逻辑开发、维护等几乎所 有的工作。采用这种结构的系统，适应了w e b 技术的发展，已经得到了广泛的应用。 2 3 2 本系统的体系结构 基于a s p 的远程c a e 后处理系统的设计考虑如下原则： 1 系统的设计必须与i n t e m e t w e b 网络环境相适应。与i n t e m e t w e b 相融合是本系 统研究背景的目标之一，因此系统的整体设计要符合i n t e m e t w e b 网络环境的特点。具 体地说，系统应该能够运行于异构环境中，充分考虑到i n t e m e t 环境下网络结构的复杂 和带宽不稳定，连接不可靠等特点；同时系统应该提供简单而有效的与w e b 的集成， 并符合w e b 应用的要求。 2 用户不必参与到诸如数据存取方式、数据访问等具体细节，只要根据需要进行 操作或查询。 3 系统采用的格式应该是能够在异构系统间易于交换的。 广西大掌硕士学位论文基于a s p 的远程c a e 后处理系统的研舅。守县现 根据以上设计原则，本系统采用三层应用体系结构，即采用“w e b 浏览器w e b 服 务器数据库系统”的三层体系结构( 也称b s s 结构) ，如图2 一l 所示。 用户请求 曰 1 1 s s e r v e r 口 a d o a s p 文件 h t t p 提交请求 a c t i v e x 脚本取送结果 访问 o d b c h t m l 页面 牛 激活组件 j e 数据库 d b m s c o m 组件 h t t p 提交结果返回结果 w e b 浏览器w e b 服务器 图2 - 1 三层分布式网络体系结构 数据库 服务器 f i g 2 - 1 t h ed i s t r i b u t e ds y s t e ms t r u c t u r eo ft h r e el a y e r s 这种结构以后台数据库为核心，通过前台浏览器管理和运行。客户端只需安装洌览 器如i e 或n a v i g a t o r 即可访问相关资源。w e b 服务器主要是用来向客户端提供访问g g - 面， 并通过该界面实现对数据的访问。依据这种网络体系结构，建立本系统的逻辑体系坌吉构 如图2 2 所示。 系统管理员 用户l用户2_ 【f ；i 户n l m e r r l e t jw e b 服务j = l a d o 肥t 上 要 母据囱 图2 - 2系统逻辑结构图 f i g 2 - 2t h el o g i c a ls t r u c t u r eo fs y s t e m 这种体系结构在客户端和服务器端之间增加了一个中间层，把主要的应用逻辑牟号移 到中问层上。其基本思想是在分布式技术基础上，将客户层同应用层分离，组件封三鹱在 基于a s p 的远程c a e 后处理系统的研究与实现 应用层，系统按结构划分为客户层、应用层和数据层三部分，分别放置在相同或不同的 硬件平台上。 w e b 浏览器为客户层，是系统的用户接口部分，是用户与系统问交互信息的窗口。 它主要提供远程c a e 系统中信息的表示和数据的收集，包括多媒体信息显示，页面( 面 向系统) 及决策结果( 面向用户) 的提交等。该层由系统管理员、一般会员、中级会员、 高级会员、专家教师等用户组成。系统管理员主要完成系统的维护与管理，对于其他用 户而言，主要是一些查询、浏览、信息反馈等行为，根据不同的行为分为各种不同级别 的会员身份。 w e b 服务器为应用层，也称为中间业务逻辑层。它是系统的核心部分，它提供远程 c a e 系统中与应用逻辑有关的各种服务构件，也是系统进行处理和对数据库层的访问与 操作，使得用户不必直接与数据库打交道，它是将原先置于前端客户层的事务逻辑分离 出来置于服务器层，完成事务逻辑的计算任务，并将处理结果返回给用户。 中间件a d o n e t 是w e b 服务和数据服务的桥梁。 数据库系统( d a t a b a s e sm a n a g e m e n ts y s t e m ，d b m s ) 为数据层，负责提供和管理 各类数据，包括对数据库、知识库、多媒体库及模型库中各类数据的存取访问。该层主 要是通过中间业务逻辑层应用逻辑组件为若干个客户共享数据库的连接，向前端表现 层、中间应用层提供数据，从而减少了连接次数，提高了数据服务器的性能和安全性。 前两层实现w e b 页面结构和元素的定义，而把该页面的大量元素值( 即数据) 存放 在数据库，数据的复杂处理放在中间层，从而使站点结构维护和数据更新成为两个相对 独立的过程。 本系统之所以采用三层分布式网络体系结构，是因为该系统具有分布灵活、处理逻 辑集中和管理能力强大的特点，主要表现在以下几个方面： l 效率高。客户端通过中间层和数据库连接，既降低了客户端的负担，也降低了数 据库服务器的连接代价。 2 易于维护。b s s 技术中各层相对独立，通过中间件技术连接，可以实现并行开 发，客户层只需要关注用户界面，而且与其他客户共享相同的数据访问模块，从而使客 户层的开发量大大减少，维护也相对简单。业务的更改只需修改业务逻辑层。 3 安全性增强。b s s 结构中应用逻辑和最终访问数据库大多由中间应用层和数据 服务层来实现，对用户来说是透明的；可以对每个业务功能组件进行授权，保证了系统 的安全性，并且减少了网络上的数据流量，限制了非法访问。 广西大学硕士学位论文 基于a s p 的远程c a e 后建理系筑的研置 与实现 4 可伸缩性、移植性好。系统规模扩大时，相应的额外开销( 包括硬件、开关机时 间及系统管理工作) 的增幅小于系统规模的增幅。 总而言之，采用这种结构，使得基于a s p 的远程c a e 后处理系统具有开放性、扩 展性好，维护方便，客户端界面统一简单、低成本等诸多优点。 2 4 系统的功能设计 有限元分析结果处理就是查看用c a e 软件分析计算后的结果，从某种意义上讲， 可能是整个分析过程中最重要的一个环节。用户通过后处理这种工具对计算结果进行分 析，可以确定结构的行为状态。 有限元计算结果是一群庞大的数据，要从这群数据中得到有用的结果，首先就得对 数据进行处理。数据本身是毫无意义的，它只是一个符号，只有对于这个符号进行有目 的的解释( 即处理) 才能赋予符号以具体的意义。通过有限元分析，设计人员关心的是 设计是否有缺陷发生。如果设计没有缺陷，则可以将设计传递给加工，如果设计有缺陷， 则需要对设计进行修改。因此，有限元计算结果是针对设计缺陷进行处理的，通过处理 庞大的数据，从中判断设计是否产生缺陷。 目前，对有限元后处理的研究通常就是用图形的方式显示有限元分析的结果。即可 视化。将分析的结果数据按一定的方法进行转换，变成屏幕上直观可见的应力应变等值 线图等。图形显示结果虽然比较直观，但是对结果没有解释。因此，本文除图形可视化 外，还研究用文字处理方式将分析的结果数据按一定的方法转换，变成可进行推