金属材料力学性能试验控制系统软件的设计与实现

作     者：杨金阳 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：申铉京

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 0835[工学-软件工程] 081202[工学-计算机软件与理论] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 080102[工学-固体力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

主      题：金属材料 试验方法 持久试验 蠕变试验 松弛试验 寿命预测 控制系统 

摘      要：在工业生产和材料科学的研究中,金属材料都是不可或缺的。比如电厂中运行的锅炉、超临界发电机组,航空业中的航空发动机,它们都采用了许多耐热钢和耐高温合金材料。这些设备中金属构件的损坏,将会给工业生产带来灾难性的损失,严重时还会威胁到人们的生命。而其中,蠕变失效是其最主要的破坏形式。我国正在实施“大飞机工程,其中发动机是关键。据不完全统计,大量发动机故障分析表明转动部件的断裂失效高达80%以上。因此必须设计更科学可靠的金属材料的力学性能试验控制系统,为生产提供准确的试验结果,才能避免不合格的合金材料应用到实践生产中,才能保障国家财产及人民的安全。本课题来源于国内某金属研究所蠕变实验室的设备改造项目,在深入理解相关理论知识及国内外研究现状的基础上,遵从金属材料试验的国家标准,设计并实现了金属材料力学性能试验控制系统的软件部分。本文详细介绍了系统中用到的力学性能、试验方法及蠕变持久寿命预测方法等理论基础;分析了系统的设计目标,从原有系统存在的问题出发确定了系统方案,从功能及其他要求两个方面阐述了系统的需求;然后,从总体架构、硬件设计、软件设计以及数据库表设计四个方面详细描述了系统的设计;最后,通过实际应用验证了本系统软件设计的科学性以及实用性,以期对同类单位进行试验提供实践与理论借鉴。相比改造之前的系统可做试验的单一性,本系统可以满足该实验室同一台机器可以分别进行高温持久、高温蠕变、周期疲劳、松弛以及弹性模量计算等多种试验的需求,而且所有的试验流程均根据最新的国标金属材料试验方法进行了设计。同时,本系统在设计之初就考虑了兼容不同厂家机器的问题,在机器的数量上也可以随着实验室的扩建而不断地增加。此外,数据库系统代替原有的文件系统,保证了数据的可靠存储和数据的高效查询;增加了断电恢复功能,以保证意外断电或异常操作带来的试验中断问题;多线程的应用使得本系统在原有系统的基础上可以实时监控100台以上设备而不会带来软件的卡死或延迟问题。最后,在所有的试验参数输入处,对参数的正确性进行了验证,提高了试验的准确和可靠性。目前,该系统软件已在实验室得到了实际应用,其程序编写规范,结构设计合理,功能齐全稳定,安全性高、可扩展性强、维护方便,因此具有较高的实用价值。