基于MFC的机电支架力学性能分析系统研发

于波

摘要：随着科技的不断进步，主要依赖机械技术和电子技术的传统机电支架力学性能分析系统已经不能满足日益增长的需求，无法进行更为庞大的计算及精确的控制能力，鉴于此，通过计算机技术，提出基于MFC框架的机电支架力学性能分析系统。系统开发利用Visual Studio 2015开发平台，Access数据库，软件采用MFC框架。系统经过测试验证，运行稳定，使用效果良好，方便了工程设计人员使用。

关键词：MFC;机电支架;力学性能分析系统;数据库;Excel

中图分类号：TP311      文献标识码：A      文章编号：1009-3044（2018）35-0053-02

Abstract： According to the actual needs of engineers in daily work， the mechanical properties analysis system of mechanical and electrical support is designed. With the computer technology as the leading factor and the efficient Microsoft Foundation Classes（MFC） software framework， the problems of low efficiency， large data calculation and precise control ability in traditional electromechanical technology are solved.

Key words： MFC; mechanical and electrical support; mechanical performance analysis system; database; Excel

1 背景

机电技术作为现阶段我国市场经济进步的关键支撑点之一，其运行现状与发展趋势对于社会各个产业都具有重要作用。当代计算机技术作为现阶段的高新科技，其如何引入并有效应用于至机电领域已经成为相关学术界和一线操作技术人员的热点课题。基于此，该文以计算机技术和机电中的具体力学性能分析问题两项内容为研究对象，设计出以MFC为架构的机电支架力学性能分析系统。该系统功能全面，可进行庞大的科学计算，拥有精确的控制能力。

2 机电支架力学性能分析系统模型技术分析

MFC设计框架是微软公司提供的一个类库（class libraries），以C++类的形式封装了Windows API，并且包含一个应用程序框架，以减少应用程序开发人员的工作量。对于该机电支架力学性能分析系统桌面应用程序来说，可用资源多，各种控件和已有的代码，各种参考资料，只要会C++就能上手。如果对MFC的基础类不满意，还可以自己继承添加新的成员。使用起来非常地灵活，执行效率很高，比较适合做大型工程。

3 机电支架力学性能分析系统总体设计

3.1 系统流程设计

系统主要功能通过选择机电支架种类，选择并输入载荷类别和大小以及选择支架零部件型号规格，依据这些参数，后台自动选择相应的计算模型，进行数据处理和判断，输出对应数据及图表，并根据使用者需求确认是否将本次所有记录及结果存进Excel文档中。基于以上需求，该机电支架力学性能分析系统基本流程如图1所示。

3.2 系统功能模块设计

系统功能模块结构包括数据参数输入模块、数据及图表输出模块，报表功能模块等，以此为核心，根据设计模型中的外观模式，设计多个接口供客户端调用，系统模块如图2所示，下面简要阐述各模块的功能。

3.2.1 数据参数输入模块

使用者需按照规范输入数据参数，首先选取机电支架种类，分为普通支架和抗震支架两类，共有 7 种：直角悬臂支架、直角斜撑悬臂支架、圆弧悬臂支架、圆弧斜撑悬臂支架、侧向抗震支架、纵向抗震支架、侧纵两向抗震支架，接着输入支架零部件型号规格参数，支架组件由 4 种零部件组成：悬臂支架、T 型螺栓、预埋槽道、锚杆，最后是选取载荷种类并输入大小。

3.2.2 数据及图表输出模块

根据前面的计算条件参数，依据相应的力学计算模型，输出悬臂支架支撑点作用力大小，并进行悬臂支架最大挠度校核和悬臂支架、 T 型螺栓、预埋槽道、锚杆的强度校核，判断能否满足要求，进行输出。根据计算结果动态输出演示悬臂支架的弯矩图、剪力图、挠曲线图，给用户直观的感受。

3.2.3 报表模块

将用户的输入参数，计算模型公式，数据输出结果和图表等元素进行整理，统一输出到Excel文件中，保存本次计算结果，进行统计以及方便今后的查询和统计。

3.3 数据库设计

该系统基本实体类基于主要业务的系统需求，需要以下数据表类：悬臂支架表，预埋槽道表，T型螺栓表，锚杆表，以上实体类用于对数據参数的处理。除此之外，根据业务需要还有相关的支架材料表，用于强度校核，方便系统扩展。从轻便易用的角度出发，该系统采用的是体积最小相关配置最少的Access数据库。鉴于篇幅有限，以下只给出悬臂支架类和支架材料类的核心字段。

4 系统实现

4.1 界面布局

MFC框架自带控件，包括Button，Static Text，List Control，Picture Control等，结合这些控件可以十分方便地建立可视化界面，将这些控件与对应的数据输入参数对应起来，变量名参照基本原则：变量名=属性+类型+对象描述来命名参数。为了更好地布局，更完善的用户体验，还需引入外部控件，包括绘图控件TeeChart.ocx及表格控件GridControl控件。

4.2 数据参数输入模块

支架种类，载荷种类等需要选择的参数采用Combox控件，输入参数采用Text控件，对照图采用Picture Control控件，根据面向对象设计原则，将这些参数设计成对应的实体类，包括T型螺栓类，锚杆类等。

4.3 数据及图标输出模块

数据输出包括数据大小输出以及数据是否满足校验强度，同时对于这些输出的数据还要进行判断是否进行报表输出到Excel文件中，所以每个输出数据还要有个单选框与之对应，用户输出时通过点击单选框判断是否输出这些数据，第三方控件GridControl很好的贴切这些需求，能完美的完成上述功能。

绘图采用第三方提供的TeeChart的ActiveX控件，该控件需要注册，注册方法为以管理员身份打开cmd命令行，输入regsvr32  [fileAddressName]/TeeChart.ocx，这样即可注册成功。

4.4 报表模块

在完成报表模块之前需确保客户端运行有Microsoft的Excel软件，wps是不行的，因为只有Microsoft的Excel软件才提供了有关的类库，满足该条件后即可调用Excel提供的接口，能满足该系统需要的类就只有5个类CApplication， CWorkBook，CWorkSheet，CWorkBooks， CWorkSheets， CRange，选择接口时分别_Application，_WorkBook， _WorkSheet，， Range， WorkBooks， WorkSheets，选择好后点确定，接下来即可在MFC框架程序中调用这些接口。需注意的是每次调用完这些接口需提供关闭方法，否则会造成内存泄漏，造成不必要的资源浪费。

4.5 数据库实现

关系型数据库采用ADO来访问数据库，ADO编程的一般步骤：创建一个Connection对象，打开数据源，建立同数据源的连接，执行一个SQL命令，使用结果集，终止连接。ADO最重要的三个对象：连接对象（Connection），命令对象（Command），记录集对象（RecordSet）。在使用这三个对象的时候，需要定义与之相对应的智能指针：_ConnectionPtr、_CommandPtr、_RecordsetPtr，使用智能指針要：定义指针变量、创建其实例（实例化）、调用方法和属性。该智能指针在析构对象时，自动调用Release方法，即使用后不需要手动释放内存，代码更加简洁。但需要调用Close方法，关闭连接Connection或者记录集RecordSet。

4.6 MFC界面美化

使用第三方的MFC界面UI库：SkinMagic。动态库DLL使用.皮肤格式：.smf，可使用SkinBuilder工具进行自制皮肤。

5 测试结果

系统开发完成后软件测试人员通过白盒测试，一共测试了7个用例：直角悬臂支架、直角斜撑悬臂支架、圆弧悬臂支架、圆弧斜撑悬臂支架、侧向抗震支架、纵向抗震支架、侧纵两向抗震支架，每个支架均能完整走完测试流程，各个功能模块一切运行正常。接着利用visual studio开发工具自带的installshield打包插件，将机电支架力学性能分析系统打包成安装包，在客户机上安装运行。在50名工程设计人员的测试使用下进行黑盒测试，通过数据比照，发现功能一切运行正常，并且数据精确度比人工计算更精确。

综上，无论白盒测试还是黑盒测试，操作流程里，所有主要模块稳定运行，各项功能都能正常使用。

6 结束语

该系统采用MFC框架开发实现了机电支架力学性能分析系统，该系统是传统机电技术与现代计算机技术的有机结合，解决了传统力学分析中无法进行庞大数据计算和精确控制过程的问题，方便了工程设计人员使用，极大地提高了工作效率。在系统设计方面，对数据库设计和系统流程设计进行了讨论。该系统经过测试，能够稳定运行，功能全部达到预期设计要求，不但满足了机电支架力学性能分析系统的实际需要，而且在稳定性和扩展性上都具有很大的操作性，有很广的应用前景。

参考文献：

[1] 张宇明. 计算机技术在机电一体化进程中的应用研究[J]. 数字技术与应用， 2016（3）.

[2] 袁建新， 朱跃峰. 浅谈计算机与机电一体化技术的整合[J]. 装备制造技术， 2007（5）.

[3] 王林. 基于 SOA的生产运行管理系统的设计与实现[M]. 北京： 电子工业出版社， 2015.

[通联编辑：谢媛媛]