基于构件的框架（精选十篇）
基于构件的框架 篇1
应用软件开发过程包含以下几个阶段:需求分析、设计、编码、测试、维护等。软件开发效率低,开发周期长,开发成本高,可维护性和适应性差,同时其中存在大量的重复劳动。几十年来,为了摆脱软件危机的困惑,人们提出了软件复用[1]的概念,并且工业化的软件复用研究热点已经从通用类库进化到了面向领域的应用框架,应用开发的未来就在于提供一个开发的体系结构,以方便构件选择、组装和集成。因此基于框架的复用已经成为软件复用最重要的研究之一。
软件框架是对系统整体结构设计的刻划,其研究在于如何快速、可靠地从可复用构件中构造出系统,包括软件系统自身的整体结构和构件间的互联。从设计角度分OO框架和构件化领域框架CBSF(component-based software framework)[2,3]。与OO框架相比,CBSF具有更大的构件粒度以及基于组装的扩展机制,使得它更易于被复用。比如国外的Avalon项目[4]、概念知识处理框架Tockit[5]等,而国内则有基于构件—框架的北大青鸟模型。在这样的研究背景下,提出了一种基于软件配置模型的构件化领域框架,通过对软件配置模型的配置来达到对领域软件的定制。
1 构件化领域框架特征
1.1 构件化领域框架
构件化领域框架是从实际应用领域中抽象出来的具有领域特征支撑性功能体。它可以是一组系统级对象,也可以是由一组程序模块组成的模板。
1.2 领域框架扩展点
构件化领域框架的可定制性和可扩展性体现在领域框架的核心结构(凝固点)保持稳定的前提下,在框架中提供足够多的反映领域易变方面的热点,来满足领域内不同具体应用的特定需求。扩展点是框架中支持灵活定制和扩展的机制,支持对应用系统特定需求的实现[6]。根据领域应用的特点,可以把扩展点分为:功能、界面和业务过程的扩展点。
功能扩展点主要针对软件功能的具体实现,如通过替换不同构件或者通过对构件配置的改变来调整实现的功能。
界面扩展点主要针对不同操作界面需求。
过程扩展点处理的变化性主要体现在通过改变构件的调用过程以实现不同的业务过程。
1.3 领域框架集成机制
面向领域需求的时候,传统的利用主程序调用构件的方式无法满足需求的不确定性。本文提出了基于XML的构件组装,使其能从原子构件集成子模块、子功能、子系统直至整个系统。这种组装方式是通过XML来描述软件配置模型,从功能模块到构件,再到构件方法,层层包括,给出了基于XML的标识。通过解析XML描述来实现对软件配置模型的建立。在XML描述的软件配置模型中,定义了构件接口对外提供的功能,同时也定义了该构件所依赖的外部构件功能,系统在运行时才通过反射机制取得对调用构件以及构件方法的确定,把框架内部构件间固定的连接方式改变为灵活的连接方式。这样就可以通过修改XML中的标识来实现对软件配置模型的修改。因此这种构件的组装方式具有很强的可扩展机制,能根据领域需求的变化进行方便灵活的重构。
2 基于软件配置模型的构件化领域框架设计
2.1 领域框架结构
本文提出的领域框架由软件定制器、软件配置模型、软件执行引擎、软件资源管理器组成,软件资源管理器又由视图库、构件库和规则库组成。每个库都有各自的管理器,通过模型来配置各个部分的资源以实现对软件的定制。通过对软件配置模型的定制以及扩展,最后得到的定制软件成为定制产品库的一部分。图1就是该构件化领域框架结构图。
2.2 软件配置模型
软件配置模型是领域框架的核心,它体现了该领域软件最基本的构件关系,为用户定制提供设计模板。模型必须能表达该领域的共同需求,满足该领域的基本功能要求。软件定制人员通过对功能构件的选择和构件的配置、视图的配置以及规则的配置等,在模型基础上对扩展点进行定制,从而获得体现用户个性需求的软件产品。模型的结构如图2所示。
2.3 软件执行引擎
软件配置模型体现是构件在界面层次、功能层次、逻辑层次的关系和规则。还需要框架来解析这种规则,并把这种构件的关系表现为软件运行中的用户操作界面、软件功能等使用层上的关系。在这里我们提出了软件执行引擎的概念,引擎是整个领域框架的执行中心,负责解析软件配置模型来运行整个系统,把构件的集成描述表现为软件的功能集合。
2.4 软件资源管理器
软件资源管理器是软件定制资源的集合,构成了用户在软件定制中的选择约束集,由构件库、规则库与视图库组成。
(1) 构件库与构件管理器
软构件由构件库来组织存储。构件库分类存储构件。按构件层次分为界面构件和功能构件。按构件所承担的作用,可以分为功能构件和连接构件。从领域适用范围角度分析,分为通用构件、柔性构件、定制构件。
框架通过构件管理器完成对构件库中构件的保存、读取、更改和查询等操作。
(2) 规则库与规则管理器
构件的调用顺序和调用条件由框架的规则管理器通过解析构件规则定义来决定,规则包括了构件的调用规则和业务规则。调用规则体现构件的集成约束,业务规则体现了构件的运行约束。调用规则主要提供给软件定制器调用,而业务规则主要提供给执行引擎调用。规则保存在规则库中。
(3) 视图库与视图管理器
软件定制的时候,不同的功能需求要求有不同的操作界面。框架使用MVC模式来处理系统界面的扩展。MVC模式将业务逻辑和用户界面分离开来,使得用户界面做到“即插即用”,而且对用户界面的修改不会影响到业务逻辑。应用系统开发者首先设计出符合个人喜好和系统要求的界面模板,然后采用配置机制以及利用参数化的方式实现对界面模板的调用。
3 基于软件配置模型的软件定制
3.1 软件配置模型定制
在软件配置模型中,子功能就是各种界面构件的集合,子系统就是各子功能的集合,最后子系统组成整个系统。通过对模型XML文档的修改,定制者就可以动态地创建、添加、删除子模块、子功能、甚至是子系统来达到对系统的定制。
功能构件的集成是通过连接构件的连接实现的。如下面XML所示,在功能构件和连接构件的集成中每个节点都给出了该节点的类型。功能节点由功能构件来完成,连接节点则由连接构件来完成。节点通过配置命名来区别,如com.util.Workflow.WorkFlowManager,通过它可以找到节点的配置信息。
NODE <node id,name,type>功能节点
NAMESPACE <value> 配置命名空间
NEXTNODE <node id list>后驱节点列表
END_NODE
CONFIG<name>配置命名空间
COMPONENT_NAME<value>构件命名
PARAMETER<parameters list>参数列表
METHOD<value>方法名称
END_CONFIG
3.2 定制软件的实现机制
定制软件的实现是通过将软件配置模型提交给执行引擎来进行解析以达到软件的运行。首先介绍执行引擎的四个组成部分:①构件池。用来储存生成的构件实体,帮助快速获取构件,可以往构件池中添加或者删除构件。②调度管理中心。负责对构件的获取、实例化以及对构件实体的销毁等。③XML管理器。负责对以XML描述的软件配置模型进行解析,如查找构件的命名、获取构件的配置信息等。④软件总线。执行引擎的运行中枢,也是所有构件之间相互传递信息的公共通道。构件组装机制对各构件的控制信息和各构件对处理器的反馈信息都通过控制总线模块传送。
引擎解析模型运行系统的过程如图3所示。
(1) 首先执行引擎中的软件总线通过XML管理器得到软件配置模型设定的构件列表配置,并通过调度管理中心来调用这些构件,保存在构件池中以备调用。
(2) 引擎的软件总线通过XML管理器得到软件的界面配置,把需要调用的构件提交给调度管理中心,管理中心得到构件并提交给软件总线来运行,从而生成用户的操作界面。
(3) 软件总线根据用户对界面的操作来调用相应的功能。也就是凭借功能的命名获取相应的业务流程配置,找到对应的业务流程并启动。
(4) 业务流程启动后,解析其配置信息并提交框架引擎来运行。流程规定了其功能构件和连接构件的命名及它们之间的流转关系。通过在构件池中查找相应的构件实体来调用构件功能,或者重新生成构件实体,如果构件具有与用户交互的构件界面,软件总线则调用构件的操作界面供用户操作,捕获其操作并进入下一步。
(5) 同时单个构件可以通过其自身的配置来获得构件的可定制。同样,连接构件可以通过规则配置来获得其需要的规则配置。
结合浙江省灾害快速反应系统,作者对本文中的框架进行实现。图4给出了系统引擎设计的部分UML结构图。
通过对XML软件配置模型的更改,能有效实现对系统功能的定制,从而使系统能有效适应实际工作过程中不断变化的业务需求,并通过对构件的不断充实以实现系统的扩展。这种设计使灾害快速反应系统能很好地满足工作流程以及灾害数据处理方法的可定制性要求,取得了很好的应用。
4 结束语
本文在软件复用的研究基础上,探讨了构件化领域框架的构成,阐述了扩展点的在软件定制中的作用,提出了一种基于软件配置模型的构件化领域框架设计实现方法,对于面向软件定制的框架设计和构件集成具有一定意义,并基于该思想,对模型和框架进行了实现。
摘要：以软件复用研究为背景,对面向软件定制的构件化领域框架进行了研究,提出了一种基于软件配置模型的构件化领域框架,并着重分析了利用框架进行软件定制的配置机制以及框架运行原理,最后以灾害快速反应系统为例,对模型和框架进行了实现。
关键词：构件,领域框架,软件配置模型,软件定制
参考文献
[1]Will Tracz.Confessions of a used program salesman-institutionalizing soft-ware reuse.Addison Wesley Publishing Co.,NewYork,NY,April 1995.
[2]Lu Jian,Li Yingjun,Ma Xiaoxing,Tao Xiaping.Ahierar-chical frame-work for parallel seismic applications.Communications of the ACM,Oct.2000,43(10):55259.
[3]Greg Butle.Object-Oriented Frameworks.http//:www.cs.concordia.ca/~faculty/gregb.
[4]http://jakarta.apache.org/avalon/.
[5]Piuschke A.Proposals for tockit:A Component Based Framework for Con-ceptual Knowledge Processing http://tockit.sourceforge.net.2001.
基于构件的框架 篇2
施工准备
1材料及主要机具
1.1构件：预制钢筋混凝土梁、柱、板等构件，均应有出厂合格证。构件的规格、型号、预埋件位置及数量、外观质量等，均应符合设计要求及《预制混凝土构件质量检验评定标准》（GBJ321-90）的规定。
1.2钢筋与型钢：规格、形状应符合图纸要求，并应钢材出厂合格证。
1.3水泥：宜采32.5号、42.5号的普通硅酸盐水泥。柱子捻缝宜采42.5号膨胀水泥或不低于42.5号的普通硅酸盐水泥。不宜采用矿渣水泥或火山灰质水泥。
1.4石子：粒径5～32mm，含泥量不大于2%。
1.5砂：中砂或粗砂，含泥量不大于5%。
基于构件的框架 篇3
【关键词】刚度匹配比值；构件；模拟研究
1.问题的提出
（1）从汶川大地震的震害调查中发现，抗震设计要求钢筋混凝土框架结构的“梁铰机制”没有出现，而是出现了大量的“柱铰机制”，即没有实现“强柱弱梁”。我国《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）定义的“强柱弱梁”是指，节点处梁端实际受弯承载力∑aby和柱端实际受弯承载力∑acy之间满足不等式∑Macy>∑Maby。但是由于填充墙、楼板、梁端钢筋超配等因素的影响，使梁端受弯承载力增大，在罕遇地震下框架形成的是“强梁弱柱”，即∑Macy<∑Maby。对此国内外很多研究机构、学者进行了大量研究，其结论表明：通过采用不同的柱端弯矩增大系数，保证结构在罕遇地震下形成“梁铰机制”或“梁、柱混合铰机制”。
（2）本研究按现行《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002），设计了从7度区～9度区一系列典型框架，设计过程中采取了相应措施，避免造成梁端受弯承载力超强。利用弹塑性动力时程分析程序MIDAS/GEN为平台，选取了基于柔度法的纤维模型，建立构件的本构关系、材料的本构关系，定义塑性铰的类型，选择适当的地震波，对空间框架进行了罕遇地震作用多波输入下的弹塑性动力时程反应分析。通过对楼层的层间位移角、杆件塑性铰的分布及转动程度的归纳整理，得出了罕遇地震作用下楼层的层间位移角分布规律和杆件局部反应规律等，并从构件间刚度匹配层面上得出实现“强柱弱梁”充要条件。
2.动力分析所采用的模型及分析程序的实现
（1）本文结合分布塑性铰模型和纤维模型的各自优势建立局部纤维模型。以精度较高的纤维模型模拟分布塑性铰模型中的塑性部分，提高塑性段屈服、滞回特性的模拟精度，采用能充分考虑各材料截面工作状态和加载历史的混凝土及钢筋本构模型，并基于增量变刚度法建立框架结构的动力弹塑性有限元分析模型。
（2）在MIDAS/GEN分析程序中，框架杆件用梁单元模拟，建立空间模型。采用纤维模型（FiberSection）定义梁单元多轴铰的滞回模型，采用程序提供的分布铰类型定义梁单元分布较，积分点数量选为5个，既能满足分析精度要求，又能减少巨大的计算量。
3.钢筋混凝土框架塑性铰模拟结果及分析
3.1钢筋混凝土框架失效的评价标准。
（1）评价标准的主要途径是从总体反应和局部反应两个方面来判断整个结构、各个楼层以及每一构件非弹性变形发育的程度以及失效的可能性。一方面要从整体结构的角度，判断稳定的塑性耗能机构能否形成，分析塑性铰的发育及分布规律，判断是否形成薄弱楼层，考察各层位移及层间位移角沿高度的分布规律等；另一方面要考察构件的局部反应，如塑性铰转动大小、梁端塑性铰滞回曲线饱满程度等，并根据达到的状态综合判断结构的总体抗震效果。
（2）对总体失效的判断采用文献[54]和《建筑抗震规范》（GB50011-2001）表5.5.5中提出的1/50的层间位移角作为评价准则。
（3）对局部失效的判断采用：构件在弹塑性动力反应中的转动变形超过了该构件所能提供的塑性转动能力（假定构件不会先期发生剪切失效或其他脆性破坏）。构件的塑性转动能力则根据Pnangiotakos和Fadis[55]基于一千余根试验构件总结出的经验公式计算。
（4）对构件耗能能力判断则采用以下标准：梁端塑性铰滞回曲线的下降段坡度愈平缓，经受反复荷载的次数愈多，构件承受反复荷载的变形能力愈高，耗能效果愈好。
3.2钢筋混凝土框架塑性铰模拟结果及分析。
基于构件的框架 篇4
面向Aspect编程AOP(Aspect-Oriented Programming)[1]可以提高软件的设计水平及可复用性,实现关注点的分离(Separation of Concerns)。关注点的分离是软件工程所要解决的问题,它将有助于更好地对系统进行分析和理解,增强软件系统的自适应性、可维护性和高度的可复用性[2]。
在基于构件软件开发和面向Aspect的软件开发AOSD(Aspect-Oriented Software Development)结合的研究中,国外主要采用的方法和技术有Aspectual Component[3]、JAsCo语言[4]等。在国内,AOP的研究也已经兴起,文献[5]对AOP进行了综述,并讨论了几种主流的AOP技术;文献[6]在基于软件体系结构、面向构件的软件开发方法ABC基础上引入了面向Aspect软件开发中的概念——通知,提出了一种构件化软件关注点的分离技术ABC-S2C。
到目前为止,AOP已经有了一些工具和语言的支持,但是它还缺乏大型实际系统的应用验证,而且在AOP理论支持方面还有待于进一步研究。研究表明,将CBSD和AOSD的研究结合起来是一件对双方都有益的事情,而在两者结合的研究道路上,Aspect和构件的组合就显得尤为重要。虽然目前的EJB容器提供了一些非功能属性服务,如:安全性和日志服务等,但是EJB管理非功能属性的能力已达到了极限[7],而且它提供的非功能属性服务比较固定,不易于扩充。
本文首先通过形式化方法对构件和Aspect的组合关系进行了描述。在此基础上提出了一个构件和Aspect的交互框架,并通过消息队列和消息截获技术建立了框架的运行支撑环境。
1 构件和Aspect的组合关系
在给出框架之前,首先讨论构件和Aspect的组合关系,构件和Aspect组合框架提出的前提是构件和Aspect之间能够进行组合。
在Aspect的编织问题上,许多学者提供了多种方法来编织Aspect,一些方法是在源代码级的编织,这种方法在面向对象的环境中已经得到了实现,并且证明是十分有效的,例如:AspectJ[8],但这种方法较为白盒。在基于构件的软件开发环境下,构件通常都是一些预先编译好的独立封装体,或者出于技术保密的原因,有些构件的源代码是不公开的,在这种情况下源代码级的编织就不适用了。另一种方法是使用消息拦截器,Aspect可以在消息到达时进行触发,这种方法相对于源代码级的编织来说,比较适合于基于构件的软件开发环境,而且它允许把Aspect应用到黑盒的构件上。在组合关系的定义中,主要是基于消息截获来定义的。
定义1构件C=(P,M,β),这里P是构件端口的集合,M是端口上出现的消息集合,β是映射:
对于∀p∈P,若β(p)=-1,则p为构件的输出端口;若β(p)=+1,则p为构件的输入端口。
在构件模型中,定义了构件的端口,端口被分为输入端口和输出端口,主要和外界进行交互。端口及端口上出现的消息构成一个事件,所有事件构成事件集合E,对于∀p∈p,m∈M,e e E,则(p,m)→e。
定义2 Aspect:A=(Adv,M,γ),这里Adv是Aspect通知(Advice)的集合,M是Aspect的消息集合,γ是映射:
对于V∀a∈Adv,若γ(a)=Ak,则a为Aspect的目的端通知;若γ(a)=Ac,则a为Aspect的源端通知。
在Aspect模型中,通知被分为目的端通知和源端通知,通知用于描述和构件交互相关的横切特性行为。Aspect的通知及通知产生的消息构成一个事件。如果有事件集合E,对于∀a∈Adv,m∈M,e e E,则(adv,m)→e。
构件的端口与Aspect的通知之间的连接关系描述了构件和Aspect的静态组合,在静态组合关系里,构件和Aspect的连接主要由Apply原语来完成。
定义3设有构件C=(P,M,β)和Aspect A=(Adv,M,γ),那么构件和Aspect之间的静态组合关系描述为映射:
对于V a∈Adv,p∈P,如果Apply(p,a)=1表示Aspect与构件之间存在连接关系;Apply(p,a)=0表示Aspect与构件之间不存在静态的连接关系。当Apply(p,a)=1时,如果β(P)=-1,则γ(a)=A。,表示如果构件的端口为输出端口时,作用其上的为Aspect的源端通知;如果β(p)=+1,则γ(a)=Ak,表示当构件的端口为输入端口时,作用其上的为Aspect的目的端通知。
动态组合关系通过事件组合轨迹来描述。
定义4 E是一个构件或者Aspect的事件集合,对于∀e1∈E,e2∈E,
事件轨迹描述了一个构件或Aspect上事件发生的先后次序。对于组合轨迹而言,事件轨迹只是组合轨迹的一部分,组合轨迹描述了构件和Aspect组合事件之间的先后次序。
定义5设n个构件和m个Aspect组成的系统,Ci=(Pi,Mi,βi)、Cj=(Pj,Mj,βj),pi∈Pi,pj∈Pj,mi∈Mi,mj∈Mj,(pi,mi)→ei,(pi,mj)→ej,在构件的两个端口pi和pj连接的情况下,可能存在Aspect Ak=(Advk,Mk,γk),ak∈Advk,(ak,m1)→ek1,(ak,m2)→ek2使得Ec={
定义5中,ek1和ek2可以为空,当ek1和ek2可以为空时,表示构件之间没有经过Aspect的干预直接进行交互。组合轨迹的图示如图1所示。
2 构件和Aspect的组合框架及其支撑环境
2.1 组合框架
以组合关系的定义为基础,本文设计了一个构件和Aspect的组合框架。这个框架被分为三层:构件一Aspect层、接口和信息描述层以及连接层。组合框架采用UML进行了描述,由于目前UML中还没有对Aspect的描述符号,所以这里通过类的符号代替。如图2所示。
(1)构件—Aspect层
把构件和Aspect分别作为一个独立的实体,构件用来实现主要的功能属性,Aspect用来实现和构件相关的横切属性。
(2)接口和信息描述层
在框架当中,构件和Aspect作为一个单独的实体,它们的实现体本身与其接口(ComponentIF和AspectIF)和描述信息都是分离的。构件和Aspect实现了它们与外界交互的接口,这些接口可以分为输入接口和输出接口。此外,构件还要在其定义的输入接口和输出接口中标示出非功能接口。Aspect除了要定义输入接口和输出接口以外,还要定义输入接口规则和输出接口规则,这相当于在AOP里面的前置条件和后置条件的定义,输入接口规则规范了消息送入Aspect之前应进行的一些操作,输出接口规则定义了Aspect执行后应进行的一些操作。
构件和Aspect的描述信息都记载在各自的信息类ComponentInfo和AspectInfo中,CompositionInfo将由构件和Aspect的相关信息组成,为将来决定将构件的消息截获后调用哪个Aspect提供依据,这样构件实体本身并不知道要和那个Aspect交互,可以具有更好的复用性。CompositionInfo定义了系统组合的一系列角色,这些角色由相应的构件和Aspect来填充,同一角色可以由不同的构件或Aspect来实现。当向系统中加入新的Aspect和构件的时候,需要把构件和Aspect的相关信息记录在CompositionInfo类中,这样增强了框架的可扩展性。
(3)连接层
当构件的非功能接口发送一个消息到框架,框架的AspectM anager类接收到消息后,通过MsgInterceptor()把该消息截获下来,然后通过Aspect选择类(AspectChoose())调用CompositionInfo选择合适的Aspect,最后将消息交给Aspect处理。
不仅Aspect和构件的交互存在着次序约束关系,而且Aspect之间也存在次序约束关系,从Aspect出来的消息也可能被截获再交给其它Aspect处理。对于Aspect之间的次序组合关系,通过CompositionInfo记录Aspect到Aspect的交互信息。在连接层,AspectManager和CompositionInfo完成了构件和Aspect的组合。
2.2 支撑环境
在分布式环境中,引入消息队列管理器,消息队列管理器负责消息的发送和接收以及入队和出队操作。在消息队列技术的基础上引入了消息的截获机制,通过两者的协作建立构件和Aspect交互框架的支撑环境。
构件和Aspect之间通过消息进行交互,消息截获器建立在消息队列管理器之上,对消息队列进行监控,当消息被截获以后,首先注册一个回调函数(Callback),调用相关的Aspect进行处理,Aspect(例如:权限验证)处理完成后根据消息处理的结果,决定是继续发向目的构件,还是返回源构件。
3 示例
通过图书管理系统的例子演示了框架的实现(如图3所示),在构件—Aspect层,放置了一个图书借阅构件和两个Aspect:安全性Aspect和日志Aspect。在接口信息层,实现了构件和Aspect的所有接口,并标示I1为构件非功能接口,构件和Aspect通过这些接口提供或者请求服务,例如在图3中,图书借阅构件可以通过接口I2访问安全性Aspect,接口I2提供了安全性Aspect的服务和相关信息,所有访问这个接口的请求都转换成一个横切行为。接口之间的通信在连接层完成,Aspect的管理通过连接子(如:C1和C2)完成,它不仅可以实现构件与Aspect之间的连接,还可以实现Aspect之间的连接。
4 结论
本文在基于构件的软件开发和面向Aspect的软件开发两种开发方法的结合上开展工作,提出了一个构件和Aspect的组合框架,并建立了框架运行的支撑环境,支撑环境的建立为框架的应用提供了支持。该框架相对于使用容器技术而言,不再局限于要提前预置Aspect,从而使构件和Aspect能够动态地组合,框架本身的可扩展性更强。
下一步的工作是通过大型系统的实际应用继续对组合框架加以验证,除此之外,还要对支撑环境的性能作进一步分析。
参考文献
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基于构件的框架 篇5
【关键词】 业务构件；信息系统；动态建模
一、前言
动态建模思想和方法体系的理论框架由德国经济学家提出，核心思想是企业需要建立灵活的管理和组织形式，通过业务流程的不断调整和优化，来适应外部变化的环境。
本文将软件工程中的构件理论引入到企业动态建模的方法体系中来，研究的重点更加关注于企业模型向实际应用层面的概念映射，能够进一步提升模型的灵活性、稳定性和可扩展性，并建立了一套基于业务构件的企业动态建模方法体系。
二、企业动态建模(DEM)和业务构件
企业模型是一项支持企业集成与优化的共性技术，是对企业系统中与给定目标有关的特性加以抽象表达的工具方法。借助企业模型，我们可以充分认识、完整描述企业行为。传统的建模方式都是以多视图、全方位的体系结构来描述企业模型，通过各个角度之间的关联将它们整合到一起，从而获得该企业整体的概念模型。随着计算机和信息技术应用范围的不断扩大，企业的管理、经营模式也在不断变化。但依据这些建模方法和相应软件下建立起来的ERP过于复杂。在这种背景下，支持业务流程重组和信息系统灵活性的动态建模技术和方法体系逐步建立起来，它强调为企业建立通用的实施与管理框架，即参考企业模型，在强调通用时，也强调领域/行业特性建模。
构件建模理论最早来源于软件复用的思想，软件复用是为克服软件危机而提出的解决方案。构件是目前被认为软件复用最有效的途径之一，构件是可复用的、独立的、市场化的软件，这种软件能够通过某种途径（比如通过其他软件的辅助）为用户提供服务，并且在开发过程中能够灵活地配置，即可被灵活应用到各个相关系统、修改或替代。而可复用构件(Reusable Component)是指具有相对独立的功能和可复用价值的构件。构件理论的核心是建立领域内统一的分析、设计标准，从而有效地解决目前软件行业所面临的诸多问题。
三、基于业务构件的动态企业建模
1.企业模型框架设计
在企业模型宏观框架上，本文将企业模型分为横向和纵向两个方面，首先在纵向建立模型框架，主要由战略层、过程层、业务组织层、业务功能层、物理数据层组成。企业战略层的职能主要是确定企业战略、产品发展方向和业务领域，同时应用战略一致性模型建立与企业战略规划相一致的企业信息化战略框架。主要通过将战略层的企业战略分解到企业信息框架的过程、业务层和底层物理数据，各层面依据宏观战略和自身情况进一步明确目标规划，并实施目标任务的分解，直至各层面不可再分的基本单元为止，从而实现企业战略与信息框架的全面匹配。
在企业战略的基础上建立的信息系统框架模型，按照传统信息系统的子系统功能进行横向划分。此外，依据构件架构的特点，引入知识管理模块、日志管理模块和安全控制管理模块。知识管理模块对系统知识进行整理，同时通过对存储的文献、文档和管理日志进行数据挖掘，获得新的知识。整个信息系统架构图如图1所示：
过程层是在企业战略规划的指导下，对业务过程的建模描述。业务层主要分为业务组织层和业务功能层。业务组织是对企业各部门组织结构的建模描述，业务功能层则是对在企业战略规划下对业务流程进行分解得到的基本业务操作单元的建模描述。物理数据层是将业务模型映射到信息系统实际应用的连接纽带，侧重于数据库建模。企业业务构件的设计必须遵循以下的原则。
（1）业务构件识别是建立一系列分类的特征和标准，依据构件内部聚合度高，构件之间耦合度低的原则，对业务操作单元进行分类，并对被划分类进行独立设计和封装的过程。
（2）业务构件的语义智能性。能够为可快速重组信息系统的开发提供理论和技术上的支持，当业务变动时，系统维护人员，甚至是用户都可以通过简易的操作来完成相应信息系统的相应转变。
（3）强调标准和建模的规范化，复杂系统的建模及其实施是需要团队合作的，这就更加强调需要统一的、简洁的交流标准便于团队不同专业背景成员之间的相互交流。
2.基于构件理论的业务模型动态建模机制
对于已经被识别出来的业务构件模型，我们需要分别从数据视图、过程视图、组织视图、功能视图和管理控制视图建立业务构件内部和构件之间相互联系的模型体系。在新的建模指导思想下，我们对现有模型进行改进。
（1）数据视图反映业务过程中角色对数据、资源的访问和操作，反映重要数据如订单的流向，但缺乏动态建模的思想。本文引入软件工程中的反射机制和代理机制建立统一的业务数据模型（DataTransferObject），反射机制主要指类可以修改自身的属性和方法并生成实例。即首先建立一个代理类模型，该类模型主要由获取业务资源模型GetData()，资源设置模型Store()，反射机制模型EchoModel()和资源传输模型TransUtil()组成。用数学语言描述如下所示：
DTO(rs,Object)={GetData(),Store(),EchoModel(DTO,num),TransUtil(Object,SetName,Vzlue)}其中rs表示待传输的业务数据、资源集，Object表示传输目的地，为其他的业务对象。EchoModel(DTO)表示应用反射机制EchoMode，模型DTO可以依据需要传输业务数据集rs的属性数量num在自身内部生成相应的元数据集SetName及其相应值Value集合，最后通过TransUtil将值集合Value进行传输。
(2)过程视图对企业模型的业务流程进行描述，目前主要采用工作流建模技术，其主要特点是将业务过程从应用程序中提取出来，从而提升整体的柔性。在业务构件理论中，AntoniaAlbani曾指出实施基于构件的软件开发(Component-BasedSoftwareDevelopment)，需要辨识实际业务流程中具有高度可重用性的单元，即业务流程构件（BusinessProcessComponent），业务流程构件是对业务构件具体概念的封装，在建模中，它包括构件名称(Name)，编号(Id)，步骤(Step)，步骤状态(StepStatus)，步骤中的活动(Activity)，活动状态(ActivityStatus)。以业务过程构件发布询价汇总表GatherPriceInfo为例，其模型表示如下：
{Name=GatherPriceInfo，Id=GatherPriceInfo，
{StepId=1，Name=WaitForVia，Status=Waiting//步骤1为等待申请被通过，状态为等待中
{ActivityId=1，Name=SendApply，Status=Finished//步骤1包含活动SendApply，该活动已完成
Describe=”SendApplicationtothesecondadmin”//活动功能描述
MappingPath=””//活动在业务构件管理中心模型中的路径映射
Method=”SendForAdmin”}//活动对业务构件管理中心模型的命令 }}
(3)组织视图描述的是企业内部组织单元以及人员的组织关系。组织视图一般由人员、角色和操作组成，三者之间是一种动态关联的关系，在组织结构中，人员可以扮演多种角色，不同的角色可以被赋予不同权限的操作，扮演相关角色的人员则可以行使相应的操作。
（4）功能视图是对具体业务功能的建模，业务功能对应业务过程构件的Activity，是一个或若干操作单元的集成。在建模的时候，我们要设计构件接口和构件功能实体，接口用来接收命令，实体则依据命令执行相应的任务。考虑到业务构件单元的可复用性，我们引入继承的概念，首先将众多业务构件模型通用的属性或方法抽象出来，用一个抽象类模型进行封装。比如具有初级权限的供应商，它的模型描述如下所示：
PrimarySupplier={Name，Id，Company，Address，Contact，Operation={……}}
这是其它更高级供应商都具备的基本信息，属于通用部分，因此，可以将之抽象出来生成GeneralSupplier。初级供应商则可表示：
PrimarySupplier={inheritGeneralSupplier}//inherit表示继承GeneralSupplier
（5）管理控制视图是对以上4个视图的综合控制管理，所有识别出来的业务构件、业务过程构件都需要在管理控制视图中被配置，一个业务构件在管理控制视图中需要提供其名称、编号、功能、类型匹配参数、属性以及与其它业务构件的逻辑关系集。
四、实例
电子政府采购是我国电子商务“十一五规划”的重点试验项目之一，对于政府的大型工程项目，一般采用公开招标的方式，针对不同项目的特点，政府采购中心需要在遵守政府采购法的前提下设计出不同的招标流程。本文采用基于业务构件的动态建模的方法对该流程进行建模，依据前文的建模方法，应用Appfuse开发平台、OsWorkflow开源工作流和Mysql数据库实现系统原型。
首先通过领域分析，研究公开招标所涉及不同项目的行业特点，从长远的发展规划提出总体的战略目标，在此目标的指导下，将总目标分解为办公管理子系统、财务管理子系统、公开招标管理子系统、知识管理子系统、日志管理子系统和安全控制管理子系统的分目标，这里以公开招标管理子系统建模为例进行介绍，对该业务过程分别进行基于业务构件的信息系统建模。
在过程建模方面，政府采购公开招标总体流程应分为：申请招标、发布标书、制作报价汇总单、制作专家评分表、抽取专家、召开开标大会、专家议标、供应商填写问题澄清表、专家打分、生成综合分数汇总表、确定中标机构。依据分流程之间的耦合关联度，将其分别划分为业务过程构件，并进行模型设计。依据每个业务过程构件模型定义的活动和活动关联，进行业务功能构件设计，参照不同行业的特点，对变动较大的业务功能如制作专家评分表、专家打分表进行构件化设计。模型关系如图2所示：
五、结论
企业动态建模的理论很多，但是如何实现企业模型向计算机支撑平台映射、实现自动装配的研究相对较少。本文以此为切入点，在原有建模理论的基础上，引入构件理论建立一种更加面向实际应用系统的动态建模体系，使得企业模型更具有柔性。
后续的研究工作应包括通过实践进一步完善该建模体系，在此基础上进行建模工具的开发与设计。同时，依据不同行业的特点，建立大量的企业参考模型库和标准可复用构件库，从而能够更好地为企业变革服务。
参考文献：
[1]范玉顺，胡耀光.企业信息化规划的基本框架与方法.新技术新工艺，2004，(9)：2-7
[2]杨芙清，构件技术引领软件开发新潮流[J].中国计算机用户，2005，6：13
基于构件的框架 篇6
1 模型表达式
基于构件损伤指标的加权组合模型:在构件层级的局部损伤指标的基础上, 按照各个构件的破坏对结构整体影响程度的大小, 对构件损伤指标进行加权组合, 从而得到结构整体的损伤指标。
式中, D是整体损伤指标;Dm为第m个构件的损伤指标;λm为第m个构件的加权系数;n为构件总量。
2 加权系数的确定
上述模型的主要系数为加权系数m, 结合国内外的研究成果, 文献[2, 3]总结了常见的几种加权系数。常用的加权系数如下:
3 算例分析
某5层钢筋混凝土框架结构边柱跨度6 m, 中跨2.4 m, 底层高3.9 m, 其余层高3.3 m, 设防烈度为8度, Ⅱ类场地土。采用Open Sees作为研究平台, 整体结构采用中心线模型。梁和柱采用基于位移的非线性纤维梁柱单元模拟。输入El Centro地面运动记录, 持时为128 s, 峰值加速度调整为0.2 g以计算中震下结构的反应。基于Kunnath等提出的改进的Park-Ang损伤指标[1,4]得到中震作用下结构构件的局部损伤指标见图1。
在上述构件损伤指标计算的基础上, 结合该文介绍的加权组合方式进行整体损伤指标的计算, 不同地震作用下基于不同损伤指标的楼层加权系数见图2。由图2可知, 各加权系数沿层高的分布较为近似。基于上述分析在中震作用下各个损伤指标按照不同的组合方式所得到的整体损伤指标见表1。
按照Park等给出的损伤指标在不同状态下的取值范围, 根据该文计算的DMPA的结果, 可知中震时结构处于轻微破坏的状态, 符合理论预期。
4 结论与展望
该文介绍了加权组合法在结构整体损伤指标研究中的应用, 然后结合算例分析了Park、杜修力、Chung、欧进萍等不同加权方法所计算的整体损伤指标。经分析可知, 该文可有效地对结构整体损伤指标进行计算, 针对后续研究工作可提出以下建议。
(1) 研究不同局部损伤模型对加权结果的敏感性。
(2) 对比加权组合法与其他整体损伤模型计算结果的差异, 并进行合理性分析。
参考文献
[1]万正东.RC框架结构基于概率损伤模型的地震易损性与风险分析[D].哈尔滨工业大学, 2009:45-47.
[2]刘光明.基于新规范的八、九设防烈度去RC框架地震反应特征及损伤分析[D].重庆大学, 2004.
[3]范立础, 卓卫东.桥梁延性抗震设计[M].人民交通出版社, 2001.
面向构件的工作流系统框架研究 篇7
在商务以及企业应用中, 工作流管理是业务建模、控制业务流程执行的重要技术。随着当今软件系统结构的日趋复杂, 人们越来越多地采用面向对象的设计与分析方法去构架应用系统, 越来越多地开始重视构件的开发。面向构件的系统设计就是本着软件可重用性、可扩展性这样一个基本设计原则去设计系统、缩短系统开发周期。工作流管理技术和面向构件技术相结合技术也就成了人们研究的一个方向。如文献[1-3]都从不同角度对构件化的工作流系统进行了研究。这些研究从不同角度提出的都是基于构件体系的工作流管理的研究 (实现手段是面向对象的) , 而不是面向构件的工作流管理系统 (整个工作流管理系统的体系结构提供了构件化基础结构的软件系统) [1]。在Mentor-lite[4]和OPERA[5]两个研究项目中都提出应该建立一种轻量级的工作流构架, 并且能够针对特定的应用环境和需要进行扩展、剪裁。结合面向对象的思想以及对软件可重用性、系统可扩展性的要求, 针对目前的工作流管理系统的缺陷以及未来的发展趋势, 提出了一个完全面向构件的工作流管理系统的框架。为了能更好地理解, 下面首先介绍一些面向对象和面向构件方面的术语。本文将在第2部分阐述面向构件的工作流系统新特性, 在第3部分给出了面向构件的工作流系统引擎设计, 第4部分给出了面向构件的工作流系统其他辅助构件设计, 结论部分讨论了相关工作和以后的研究方向。
2 面向构件的工作流系统特性
2.1 工作流技术。
工作流是一类能够完全或部分自动执行的经营过程, 它根据一系列过程规则, 文档信息或任务能够在不同执行者之间传递或执行。工作流并未依赖具体的应用领域, 它是从任务逻辑 (task logic) 中分离出来的过程逻辑 (process logic) , 而工作流管理系统使过程逻辑自动化, 人和应用程序去执行工作流任务, 从而完成了任务逻辑。这种任务逻辑和过程逻辑的分离允许用户去分别修改、定制它们而相互不受影响。这样的结构提高了软件的重用性, 也提高了异种软件的集成程度。如图1所示。
2.2 面向构件的工作流系统新特性。
本文提供的框架是面向构件的工作流系统, 构件的划分应该遵守高内聚, 低偶合的原则。关于如何划分构件的问题, David曾经讨论过如何把系统分解成模块的方法, 划分构件的方法问题不作详细讨论。考虑到工作流管理系统的特点, 我们把工作流最基本的功能确定为定义和执行。该框架讨论了工作流的执行功能, 即工作流引擎。围绕着工作流引擎, 创建了以工作流定义为业务逻辑的输入, 以执行构件为核心, 构件之间以消息传递为通信手段, 辅助构件可定制、可重用的工作流系统框架。除了核心构件, 开发人员还可以扩展其他辅助构件。
2.3 活动模板构件。
据工作流过程模型定义, 活动模板构件读取WPDL, 把WPDL文件中描述的信息转化为对象能够识别的属性变量。这些属性变量就形成了构造活动实例的初始信息。转换过程结束后, 活动模板构件发送消息, 通知并触发活动执行构件, 活动开始执行。如图2所示。
3 面向构件的工作流系统引擎设计
工作流引擎是工作流系统的核心。工作流引擎的结构划分为三个层次:活动执行层、规则管理层和过程执行层。其中活动执行层完成最基本的活动执行动作, 规则管理层根据接收到的消息和当前条件触发活动执行层构件执行, 而过程执行层根据工作流模型定义形成过程对象。
3.1 活动执行构件。
活动执行构件提供了一种机制, 使工作流系统根据业务模型定义去执行。2.2节中所述的活动模板提供了活动的定义, 活动执行构件的任务就是根据活动模板的定义创建并运行活动实例, 活动模板与活动实例的关系类似于类与对象之间的关系, 在对象系统中, 类定义了属性和行为, 活动模板同样也提供了定义和规则。一个类创建多个对象, 那么同样地一个活动模板可以创建多个活动实例。
3.2 规则管理构件。
活动实例的创建和执行条件依赖于该活动的运行条件, 因此只有活动执行构件是不够的。活动执行的条件分两类:运行条件和控制条件。运行条件是对某时刻运行数据的约束, 而控制条件是业务流程定义中体现的“常规条件” (二者区别见3.3节) 。规则管理构件对运行条件进行管理, 考虑到框架中构件之间靠消息传递机制进行通信, 所以我们引入了Event-Condition-Action (ECA) 规则。ECA规则包括三个部分:事件E表示规则发生的时机, 条件C表示规则发生的条件, 活动A表示在条件E的触发下满足条件C后执行的活动。因此可以表示成:WHEN Event IF Condition Do Action。这里采用队列结构管理ECA规则中的条件和事件并且引入了条件对象。每个活动实例都拥有自己的条件对象, 在消息对象的触发下判定结果。事实上, 规则管理构件统一管理所有活动的条件和事件, 因此规则管理构件也可以称为规则管理器。
3.3 过程执行构件。
一个活动执行构件无法完成由多个活动序列组成的业务流程, 因此提出了过程执行构件。过程执行构件的功能就是组织业务流程中的活动序列, 按照业务模型定义的序列运行。
4 结论
为面向对象开发人员提供了一个面向构件的工作流系统框架。开发人员可以在这个框架下容易地实现工作流系统的定制、派生出工作流系统新特性。更为重要的是, 该框架提供了一个从基础结构到技术实现都完全是面向构件的工作流系统框架, 为更加广阔的工作流系统应用打下了良好的基础。
仅给出了面向构件的工作流系统框架的核心思想, 系统尚需实用化, 形成一个产品化的软件框架。
摘要：大多数工作流系统应用范围窄, 只能和某些特定类型的应用系统集成, 工作流的支撑系统自身无法扩展。针对目前的工作流管理系统的缺陷以及未来的发展趋势, 提出了一个工作流系统的框架。该框架结合了面向对象的思想以及对软件可重用性、系统可扩展性的要求, 构造了一个完全面向构件的工作流系统的框架。该框架以工作流引擎为核心, 允许开发人员通过定制工作流系统构件、扩展工作流系统新特性, 满足不同类型企业的需要。
关键词：工作流系统,面向构件,工作流引擎,重构
参考文献
[1]Stefan Scheyjak.Synergies in a Coupled Workflow and Component-Oriented System.John Grundy[Ed.], Proceedings of CBISE'98-CaiSE*98Workshop on Component Based Information System Engineering, Working Paper 98/12, June 1998, ISSU 1170-487X.
[2]Dragon A.A Micro Workflow Framework for Compositional Object-Oriented SoftwareDevelopment.http://jerry.cs.uiuc.edu/～manolesc/Workflow/PDF/oopsla99.pdf.
基于构件的框架 篇8
随着制造业的飞速发展，对各类冲压件以及汽车覆盖件等的加工要求越来越高，不断向精密化，大型化方向迈进。对于液压机类锻压设备不仅要求台面大、吨位大，更要求具有精度高、刚性大等特点，为此，通常将此类液压机机身设计为组合框架立式结构。具体的讲，就是通过四根拉紧螺栓3将上横梁1、左右立柱5和下横梁8连接成一封闭的受力框架，如图1所示。
机身是液压机的主要承载部件，结构复杂，而且在工作载荷作用下各构件均受到较大的应力。以前设计时，虽然在强度计算中针对上下横梁的受力情况均作了相应的限制，但忽略了对立柱结构进行合理性优化，如刚度指标和预紧方式等，而且对加工和装配工艺要求也很少作细节上的处理，所以，在垂直和水平方向上仍会产生与应力相应的变形，如图2所示。由于垂直变形使液压机在升压和卸压过程中产生缝隙，引发强烈振动，而水平变形会影响导轨间隙的变化，使导轨在运行过程中受阻而产生水平力，导致立柱在水平方向上出现严重变形或错移等，直接影响液压机的整体工作性能，从而影响液压机的成形加工精度。此外，设备安装精度和导轨调整间隙等也对液压机的成形加工精度有影响。
1.上横梁2.液压张紧装置3.拉紧螺栓4.环形键5.立柱6.立柱调节导轨7.矩形键8.下横梁
2 立柱结构形式对机身精度性能的影响
立柱在液压机机身中不仅起支撑联接作用，而且起传递载荷和辅助滑块导向的作用，其结构形式分为整体结构和分体结构。整体结构简单，加工工艺性好，但是耗材多，接触面的加工工作量大，同时不适合前后方向台面大和需要从侧面更换模具或上下送料的液压机;分体结构适合于大吨位大台面液压机，但对加工工艺要求高，受力稳定性差，在承受最大载荷后易产生弹性变形和弯曲，影响液压机的整体性能和成形精度。
2.1 分体结构立柱的设计要求
由于立柱在承受最大载荷后要产生弹性变形和弯曲现象，并承受残余预紧力和上下横粱变形后产生的角弯矩，因此，立柱外侧受压应力要比内侧大得多。在结构设计中通常将立柱设计成箱形截面的全钢板焊接结构，应力控制在50MPa以内;合理增加靠近拉紧螺栓处的板材厚度，提高刚性和抗偏载能力;在立柱与上、下梁结合面处均采用圆环键加两个垂直的矩形键来定位，防止立柱与上下横梁之间出现错移或扭转;同时在内侧加工出导轨的定位基准面，以便安装立柱调节导轨。具体结构见图3所示。
2.2 分体结构立柱的加工工艺要求
尽管立柱结构形式简单，焊接工艺容易保证，如果对加工工艺要求没有控制好，将出现下列两种情况：一是机身在受最大载荷或偏载时四个立柱出现菱形或平行四边形状态;另是机身导轨的定位基准面与水平面不垂直，滑块在垂直运动过程中有受阻现象。
为解决以上现象的发生，在加工时必须做到：(1)将四个立柱拼焊在一起，对上下平面进行同时加工，保证四立柱在高度方向上等高，误差控制在±0.05mm。(2)要求导轨定位基准面的不平直度允差为0.06/1000mm，上下两定位面与基准面的不垂直度允差为0.05/1000mm，且两面的不平行度允差为0.08/1000mm。(3)圆环键槽和两个垂直的矩形键槽均与上下两定位面垂直，形位公差要控制好。(4)在安装机身固定导轨时，不能有偏置或倾斜现象，确保导轨与水平面垂直。通过对这些加工工艺的可靠控制，能够有效的减少加工误差对整机精度的影响。
3 立柱预紧措施对机身精度性能的影响
为了避免立柱和上下横梁接触面之间出现间隙和错移，保持压机能够正常工作并具有良好的精度保持性，除了在立柱设计中要有键定位外，还需在装配机身部件时，对拉紧螺栓施加超过最大工作载荷的预紧力，对机身进行预紧。
3.1 张紧装置结构
过去通常采用加热法进行预紧，由于预紧力都是间接计算并忽略了上下横梁的变形，因此，预紧力的均匀性受到刚度与计算误差的影响，况且加热时间较长，耗能高。图4所示的液压张紧装置，是在锁紧螺母5外侧安放环形垫块4，用以支撑张拉缸体。其工作过程：在拧紧螺母2后，给张拉缸体3通入压力油，使拉紧螺栓1伸长，同时通过件4将力传到上横梁上，使机身受压，并具有一定的压缩量，此时，锁紧螺母5与横梁结合面间产生缝隙，这时可通过环形垫块4上的预留长孔区间将扳手插入，旋转锁紧螺母5并将其锁紧，当缸体3卸压后由拉紧螺栓的弹性伸长量对框架机身产生预紧力，直接由锁紧螺母贴合面传到横梁上。这种结构的优点是无须配制垫片，仅在拉紧螺栓处于张拉状态下旋紧锁紧螺母即可，操作简便，省去了繁杂的间隙测量与垫片配制工作。
1.拉紧螺栓2.活塞螺母3.张拉缸体4.环形垫块5.锁紧螺母
3.2 预紧力大小和拉紧螺栓危险截面的确定
假设机身受载时，由临界力(F0>F)的作用引起立柱与横梁结合面张开，即立柱预紧压力为零。根据液压机的工艺用途及结构特点取：F0/F=1.5～2。
计算预紧力F1的条件是：在F3作用下的拉紧螺栓变形等于在F1作用下预紧时机身零件和拉紧螺栓变形的总和。通常使用的经验公式为：F1=(1.2～1.5)F，当求得F1后，便可决定张拉液压缸的所需压力P。预紧时立柱中的最大压应力为：
式中：A———立柱最小危险断面积。
当预紧的机身在额定工作压力F作用下，拉紧螺栓的受力F2按下式计算：
式中：λ1～λ4———分别为拉紧螺栓、立柱、工作台和横梁的柔度。
机身零件的柔度按下式决定：
式中：L1～L4———分别为拉紧螺栓、立柱、工作台、横梁的计算长度;
E1～E4———分别为各零件材料的弹性模量;
A1～A4———分别为各零件的横截面积。
根据这个条件，按疲劳及屈服强度等决定拉紧螺栓的危险截面A尺寸。
3.3 预紧措施及实验数据分析
在框架机身预紧计算中，假设上下横梁均为刚体，仅考虑立柱受压，拉紧螺栓受拉情况，其受力与变形关系如图5所示。据此得到在工作载荷F作用下不开缝的条件为接触面上存在残余预紧力。如果四根拉紧螺栓的预紧力施加得不足或不均匀，在载荷作用下立柱内侧仍然会出现缝隙，影响压机的整体精度。采取的措施是将两套液压张紧装置通过对角线布置，用软管连接起来，使用手动泵轮番进行逐级升压加载。例如最大加载压力为40MPa的可按表1次序进行加载，然后换成另一对角采用相同方法进行。如果条件允许最好采用应变仪来监控拉紧螺栓与立柱在加载与卸载后的应变情况。
通过实验数据分析，在公称压力作用下预紧力与垂直变形的关系如图6所示。从图中明显看出，随着预紧压力的不断升高，立柱垂直变形逐渐减小，当超过最大预紧力时，变形几乎趋于某向一定值。
4 导轨结构及调整方式对机身精度性能的影响
在大型组合框架液压机中，往往零部件结构尺寸比较大，难以避免出现零件制造和装配累积误差。为了保证滑块下平面对工作台面的不平行度和滑块运动方向上对工作台面的不垂直度能方便调整，保持主机精度好，因此，需要设计合理的滑块导向结构。
目前，通常使用的滑块导向结构有八字导轨、L形导轨、X形导轨和矩形八面导轨等几种形式。考虑适用范围，结合大型液压机的运动特性和需要承受偏载能力的要求，设计了一种楔块与推拉螺钉组合式导轨，如图7所示。这种结构利用斜楔调节块6调节滑块左右方向的位移，利用成组推拉螺钉2(两推一拉)调节滑块前后方向的位移。这种结构的优点是：(1)左右方向能够承受很大的偏载力矩，容易调整液压机的精度;(2)具有四角八面全钢导轨导向，前后左右方向均可调整;(3)镶衬有低摩擦系数的锡青铜合金，调整后不易发生精度跑偏现象;(4)导轨采用45号钢，经淬火处理，硬度可达HRC45以上，耐磨性能良好，使用寿命长。
1.立柱2.推拉螺钉3.固定块4.调节导轨5.斜楔固定块6.斜楔调节块7.滑块
此外，为了保证导轨面上的比压值，设计时必须合理考虑导轨的长度、宽度尺寸以及润滑情况。
5 结论
通过对大型组合框架立式液压机关键构件进行分析和研究，我们认为，要保证机身具有较高的精度性能，必须要做到：(1)立柱须强度高、刚性好，结构合理，符合加工工艺要求;(2)应采用科学的预紧方式，合理确定立柱拉紧螺栓的预紧力，使机身充分的预紧并形成一个封闭的整体结构;(3)合理选择立柱的导轨调节结构形式，弥补零件制造和装配造成的累积误差。在设计和加工制造中综合考虑到以上因素将大大提高机身的整体精度。
摘要：通过对大型组合框架立式液压机机身的关键构件及其工艺要求进行具体分析,得出了影响机身精度的几个因素。对此类型液压机的设计具有一定指导意义。
关键词：机械制造,组合框架,液压机,精度分析
参考文献
[1]俞新陆.液压机.北京:机械工业出版杜,1984.
[2]天津锻压机床厂.中小型液压机设计计算.天津人民出版社,1967.
[3]吴生富,金淼,聂绍珉,等.大型锻造液压机全预紧组合机架的整体性及影响因素分析.塑性工程学报,2006,13(2).
[4]刘华军.液压拉伸预紧技术在大型压力机安装中的应用.锻压机械,1997.32(2):29-30.
基于构件的框架 篇9
海南大厦位于海口市新城市中心地带,国兴大道西端,东临新海航大厦。主楼地下4层,地上45层,高198.6 m,总建筑面积24万m2,抗震烈度8度(0.3g)。
1-伸臂桁架;2-楼层梁;3-核心筒钢骨柱4-核心筒;5-腰桁架;6-屈曲支撑
工程结构为方钢管柱钢框架-钢骨混凝土内筒体系。基础为筏板,方管柱采用埋入式柱脚。外框由30根矩形钢管混凝土柱与钢梁组成,柱最大尺寸1.5 m×1.2 m,框架梁为H截面,部分为蜂窝梁,楼板为现浇混凝土楼板。在17层和31层设置了两道伸臂桁架和腰桁架,伸臂桁架杆件为Q390GJ钢板组成,截面形式为H650 mm×400 mm×80 mm×100 mm;腰桁架斜杆全部设计为屈曲约束支撑(见图1)。除此之外,从地下一层开始在外框四根角柱两侧设置了屈曲约束支撑,以承担角柱过大荷载。屈曲约束支撑构件总计435根。
2 工程特点
本工程矩形钢管柱从基础筏板内生根,穿越地下混凝土结构,连接屈曲支撑及桁架,节点复杂多样,需处理好以下构造问题:
1)矩形钢管柱为埋入式柱脚,设计在基础筏板底筋上,需设计定位节点,处理好桩头钢筋,筏板底筋,底板防水等复杂构造关系,并保证施工简便,定位精确牢固。
2)矩形钢管柱与混凝土梁、板、墙的连接构造,在现有规范要求下,对连接节点优化创新,使其受力合理,施工简便。
3)屈曲约束支撑是一种新颖的受力构件,在地下结构中,需处理好屈曲支撑与矩形柱、混凝土梁的连接构造,并针对本工程的复杂性提出解决方案。
4)地上屈曲支撑分为矩形和圆形两种截面,与钢结构连接节点需综合考虑施工的简便性和受力合理性。
5)伸臂桁架贯穿核心筒的混凝土结构,节点复杂且为超厚板,需处理好主筋和箍筋的构造关系。
3 节点设计流程
本工程节点设计参与方主要有施工图设计方、屈曲支撑供应方、钢构件供应方、施工总包方。其中施工图设计方为主设计单位,负责节点的受力复核及确认;施工总包方为总协调单位,负责节点方案的施工可行性审核及各方协调;屈曲支撑供应方和钢构件供应方作为专业承包,负责相关构件节点的深化设计。本工程的深化设计展开流程(见图2)。
4 节点设计原则
节点设计依据现行设计规范,遵循“受力合理,施工简便”的原则。受力合理要求分析节点传力路径,设计相关构造承担相应内力。施工简便要求减小施工复杂程度和工作量,从而提高施工精度和质量。钢筋与钢结构连接方式分为:穿孔、焊接、套筒连接器;屈曲支撑与结构连接分为:焊接、销轴、高强螺栓连接。考虑到穿孔、高强螺栓、销轴对施工要求精度高,焊接工作量大,套筒施工不便的特点,针对本工程,对节点设计做出以下部署:钢筋优先采用穿孔连接,其次焊接,特殊情况用套筒连接器;屈曲支撑优先采用焊接、其次销轴、特殊情况采用高强螺栓连接。
5 节点设计方案
5.1 矩形柱埋入式柱脚设计
海南大厦基础筏板厚2 700 mm,矩形柱埋入深度为2 245 mm,设计图纸为“悬浮”在筏板中。由于筏板底部构造复杂,底筋与桩头钢筋交错,防水要求高,良好的基座设计是保证定位精度和施工简便的关键,为此专门设计了定位支架。支架根据钢柱尺寸设计,设置在钢柱底与筏板底之间,筏板底筋可自由穿入;为保证其承载力,将基础垫层加厚至350 mm;钢柱的标高则通过支架的地脚螺栓调节(见图3)。除了良好的设计外,土建和钢构的施工配合是设计理念得以实现的重要保证,此部位的施工顺序为:基底修坡→垫层浇筑→防水施工→防水保护层→定位支架→底筋绑扎→混凝土基座浇筑→调整地脚标高→柱脚安装固定→其他工序。
5.2 矩形柱与混凝土墙板节点
混凝土墙体与矩形柱的连接基本上是水平分布筋。考虑到墙体钢筋数量多、直径较小且位置精度较差;同时穿孔方式会对钢构件过多的穿孔,墙体偏柱中时纵向筋板会对锚入钢筋阻碍,无法保证锚固长度。综合以上影响因素,此部位节点采用了设置钢板与水平分布筋焊接的方式,钢板宽度大于10倍钢筋直径,厚度同钢筋直径,并在连接钢板之间每隔500 mm设置横向筋板,增强与混凝土的结合度。这一节点弥补了当前规程、图集中矩形柱与墙体连接的空白(见图4)。
混凝土板与矩形柱采用连接钢板焊接的方式,并在板中设置暗梁,将楼板边缘竖向荷载传递至混凝土梁。连接钢板厚度同板底钢筋直径,宽度为10 d;暗梁高度同板厚,宽200 mm,暗梁上下纵筋各3根Φ14钢筋(见图4)。
5.3 矩形柱与混凝土梁节点
1)通常节点做法
现行协会标准《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS159:2004)针对矩形柱与混凝土梁节点提出了两种解决方案:环梁-钢承重销式和穿筋式连接(见图5)。
环梁-钢承重销式连接:在钢管外壁设置半穿心钢牛腿,柱外设置八角形钢筋混凝土环梁;梁端纵筋锚入钢筋混凝土环梁传递弯矩。这样的设计在实施过程中存在诸多不便。钢构件制作时半穿心钢牛腿需要在已完成箱体上开孔组装,开孔为手工气割,边缘缺陷大,牛腿定位不便,且与箱体内隔板冲突,焊接坡口垫板需在箱体内设置,操作环境恶劣,四面牛腿无法运输。钢筋绑扎繁杂,箍筋尺寸多,绑扎困难。模板为异型构件模板,模板损耗大,用工多。混凝土用量大。
穿筋式连接:柱外设置矩形钢筋混凝土环梁,在钢管外壁焊水平肋钢筋(或水平肋板),通过环梁和肋钢筋(或肋板)传递梁端剪力;框架梁纵筋通过预留孔穿越钢管传递弯矩。这一做法较为可行,但混凝土结构施工仍然不够简便,造价较高。
2)节点创新应用
经过设计方和施工方的深入沟通,对以上两种节点进行了优化和改进,形成了简便可行的节点方案:不采用环梁,采用穿筋,增加牛腿。
穿筋式连接:适用于梁居柱中情况,梁纵筋可在柱内自由锚固。取消混凝土环梁,设置抗剪牛腿承担梁端剪力,柱内对应抗剪牛腿设置横隔板加劲;梁纵筋与矩形柱穿孔连接,承担梁端弯矩;梁腰筋穿孔锚固。此节点施工与一般钢结构、混凝土结构施工无异,操作大为简便(见图6)。
钢牛腿连接:适用于梁偏柱中情况,由于矩形柱内隔板阻挡,梁纵筋无法自由锚固。改半穿心牛腿为外侧非穿心牛腿承受剪力,柱内设水平筋板;牛腿翼缘上侧焊接梁外排纵筋,内排纵筋通过连接器连接,腰筋通过连接钢板焊接。牛腿翼缘板同钢筋直径,宽度为10d,牛腿腹板依规范设置。此节点做法简化了钢结构与混凝土结构的施工,操作性强(见图6)。
5.4 屈曲支撑与混凝土构件节点
屈曲支撑的实际应用范例较少,一般混凝土构件需设置埋件和外包钢板,然后与支撑连接。本工程矩形柱、混凝土梁、屈曲支撑相交,其节点处理更为繁杂。为此在混凝土梁中设置劲性钢骨,与矩形柱焊接成牛腿,承受屈曲支撑轴向力和梁端剪力,混凝土梁纵筋穿孔锚固到柱内,承受梁端弯矩(见图7)。
5.5 屈曲支撑与钢构件节点
钢构件与屈曲支撑连接主要考虑施工简便性。由于屈曲支撑抗震承载力大,杆件节点尺寸小,造成高强螺栓数量多,排布困难,且高强螺栓对结构安装精度要求高,采取焊接连接更容易施工。另一方面考虑标准层支撑节点的美观性,将一部分支撑下节点改为销轴形式,上节点保留焊接接口用来调整尺寸偏差。为保证焊接可操作性,确保焊接质量,需选择合适的节点形状和焊接坡口,本工程中全部采用了焊接位置良好的十字型和H型接头(见图7)。
5.6 伸臂桁架与混凝土墙柱节点
核心筒墙体中伸臂桁架的埋入保证了桁架传力的连续,但相应带来一系列节点问题:1)桁架杆件截面宽为400 mm,将阻断一排墙体竖向纵筋。2)桁架钢板为超厚板,阻断大量暗柱箍筋。3)墙体拉结筋遇桁架杆件无法穿过等。针对第一种情况,在桁架上下弦杆设置了连接钢板,通过焊接与墙体纵筋连接;桁架内设置相应数量的钢板替代原有纵筋,同时为避免混凝土浇筑不密实,开设相应数量的孔洞。第二种情况则通过在桁架对应位置设竖向连接钢板与箍筋焊接,避免在桁架杆件穿孔。第三种情况下考虑拉筋的位置不确定性,通过拉筋设置弯钩与桁架焊接的方式来解决(见图8)。
6 结语
海南大厦工程应用了大量消能减震构件,是其在高地震烈度地区超高层建筑中应用的典型代表。通过各设计方的开放性探讨,针对屈曲约束支撑连接节点,矩形柱与混凝土构件连接节点,伸臂桁架与混凝土核心筒连接节点等进行了较为新颖的设计。随着工程的实施,证明了这些节点达到了“受力合理、施工简便”的预期目的,在工程质量、工程造价及工期等各方面起到的积极的作用,供以后类似的工程进行参考。
摘要：海南大厦主楼为矩形钢管柱钢框架-钢骨混凝土内筒体系,在体系中设置了两道伸臂桁架和腰桁架,并从地下一层开始每层设置了8根屈曲约束支撑,布置在四根角柱两侧。其节点形式复杂,如何处理好钢结构、混凝土结构、屈曲约束支撑的连接节点至关重要。结合海南大厦工程,对工程中各项节点的处理方法和创新形式进行系统的介绍。
关键词：节点设计,方钢管柱,屈曲约束支撑,伸臂桁架
参考文献
[1]同济大学,浙江杭萧钢构股份有限公司等.CECS 159:2004矩形钢管混凝土结构技术规程.北京:中围计划出版社,2004
[2]中国电子工程设计院,04SG523.型钢混凝土组合结构构造,2004
[3]中国建筑科学研究院,06SG524.钢管混凝土结构构造,2006.
基于构件的管理系统研究 篇10
关键词：软件复用,构件,数据总线
在软件复用的过程中主要有两个相关的过程:可复用构件的开发和基于可复用构件的应用系统构造———集成和组装。软件的再次开发可以通过模型系统通用平台很好地解决,但在软件的开发过程仍涉及到构件的管理,即以构件管理为基础。软件管理主要涉及构件的获取、构件存储管理和构件组装等方面,这几个环节在软件复用过程中都处于非常重要的地位,而且都与构件密切关联[1]。因此,无论是从可复用构件的开发角度、还是从基于构件的复用角度来看,可复用构件的数量、种类和质量都是成功地进行软件复用的关键所在,这就对可复用构件的分类、存储、管理、检索以及相应的工具支持提出了需求。必须有一个合理而高效的可复用构件库管理系统提供强有力的支持,才能使成功的软件复用成为现实。软件复用就是为了在软件开发中避免重复劳动而引入的一种解决方案[2]。
1构件管理体系结构
我军过去开发了大量作战模型,在不同时期采用了不同的管理模式,一定程度上满足了当时的需要,但总体呈现出局部集中、总体分散、异构等特点。随着作战方式和方法的不断变化,尤其是联合作战成为了作战的主旋律后,异构的、分布的、网络化计算环境得到了广泛使用。所以,构建模型的构件管理系统也应该具有网络支持功能,以支持用户在物理上的分布,能够在异构环境下运行,以充分发挥各种不同军种的优势,使它们互为补充,达到更好的性价比。简单地说,就是以基于构件的训练仿真模型系统通用平台为基础,通过数据总线实现的无缝连接,实现集中与分布的构件库或模型库的有机统一,优势互补。
1.1 基于构件的训练仿真模型系统通用平台
基于构件的训练仿真模型系统通用平台主要提供以下功能:(1)基于平台的构件二次开发;(2)基于平台,按需订购组装构件成新的模拟训练系统;(3)基于平台,以新组装系统展开模拟训练,如图1所示。功能(3)指出的模拟训练包括集中式、分布式、集中与分布相结合的多种训练方式。模型系统通用平台通过数据总线实现各平台间的通信连接,数据总线能够自动完成不同信息流的自动对接,实现各平台间的互连与互通。
1.2 构件管理系统
构件管理系统与平台密切相关,如图2所示,主要由构件库、配置库、入库工具、查询工具、平台数据线以及构件库管理工具组成,在构件库中可以保存软件开发过程中所生成的不同阶段(如分析、设计、编码、测试等)、不同形态(如类、类树以及框架)、不同表示(如图形、伪码、语言等)的构件,并根据多种不同机制(如刻面、关键词等)为它们建立分类索引,以便于进行检索工作。构件管理系统核心是构件库管理系统,其相互关系如图3(a)和图3(b)所示。外围支持工具主要有构件库入库工具、构件库查询工具和构件库维护工具[3]。
构件库管理系统主要由构件库和配置库构成,配置库包括一系列构件配置文档,配置文档中保存构成他的各个构件实体的组成关系,以及对他的接口与功能的相关描述文档,构件库中只保存构件实体。配置库中配置文档的组成关系可以有图3(a)和图3(b)所示的两种方式。
(1)图3(a)所示的配置文档独立完成调用,即把所属构件的组成关系完全写入一个文档,不与其他配置文档发生嵌套或其他调用关系。
(2)图3(b)所示的配置文档组合调用,即把调用关系中具有包含关系的文档作为子文档,父文档在配置库中调用子文档,并且在配置库中以结构树的形式保存。
在上述两种组成关系中,第一种组成关系比较明确、具体,查找到文档后就直接可以完成组装,不用再与其他配置文档发生交互关系,但配置文档相对较大,而且出现错误后就需对整个文档进行修改,不利于改动;第二种组成关系则配置文档小,构成关系比较清晰,利于根据需要进行修改,但存在的不足是配置文档间需要频繁交换,增大了配置库的管理难度。在开发过程中具体采用那种组成关系,可依实际情况而定。
外围支持工具基于构件的训练仿真模型系统通用平台,通过局域网或广域网与数据库服务器通讯,支持用户对构件库的使用。各支持工具通过一定的机制集成起来。构件库的三组工具分别为[4]:
(1)构件入库工具:由构件库管理员使用,其中包括构件分类工具,主要功能是将新构件加入构件库及修改己有构件信息;
(2)构件查询工具:由构件库用户使用,其中包括构件查询工具和构件使用意见反馈工具,主要协助构件库用户浏览、查询、提取构件,反馈用户对构件的使用意见;
(3)构件库维护工具:由构件库管理员使用,其中包括用户数据库维护工具、构件提供者数据库维护工具、构件库管理员数据库维护工其、用户反馈意见处理工具、刻面术语空间维护工具和构件库信息统计工具,主要对构件库的各部分内容进行管理维护[5]。
2 构件的调用管理
早期开发的平台多基于模型的直接加载或源代码重用,最大粒度的构件以动态链接库的形式存在,实现构件的动态加载,在一定程度上实现了按需定购的思想。但用这种方法来实现更大程度软件的复用,则对平台的要求太高,很难实现众多模型的融合,而且动态链接库入库时要求比较严格,给构件库的管理人员和维护人员增加了巨大的工作量,尤其对早期开发的模型再利用也存在很大的制约,所以基于构件的训练仿真模型系统通用平台采用构件组装的方式,按需定购,根据需要完成模拟训练目标。
在基于构件的软件开发过程中,原来系统开发中的重点——程序设计,将被组装现有软件构件所取代。构件组装成为整个软件开发过程的核心工作,因此构件的组织、存储、检索也就成为基于构件的软件开发中的一个关键因索。构件库系统很好地完成了对上述活动的支持,具体可以划分成三类:构件获取、构件管理和构件复用,如图4所示。构件可以通过设计生产、再工程的方式提取,或通过其他方式获得,构件管理员负责构件分类以及构件维护,而构件复用则查询构件并通过构件组装生成新系统[6]。
构件的组装,就是按照不同的训练目的,按需订购,通过现有构件组成新的训练系统,完成模拟训练任务。具体地说,首先按照训练要求,进行需求分析,最后分解到具有一定粒度的构件上。通过构件管理系统查询现有构件,构件库中有相同描述文档,则通过平台数据线直接加载,如果构件不存在,则查找功能相同或相近构件,利用平台提供的二次开发向导构造复合要求的构件,并入配置库,并在构件库中填写相关文档与描述信息。
这种组装方式不仅局限于局域网范围内,还可以通过数据总线加载异地的构件,进行分布式模拟训练。组成新系统后,通过基于构件的训练仿真模型系统通用平台进行管理调度,基于构件的训练仿真模型系统通用平台搭载在一体化信息系统公共平台之上,构成一个完整的模拟联邦,模拟联邦通过数据总线进行相互,完成各种训练任务,如图5所示。
3 通信调用方式
平台与平台之间,平台与其他系统之间的通信调用方式通过数据总线实现,数据总线主要提供以下功能:
(1)对不同数据结构的自动解析,实现互通信;
(2)对基于构件的训练仿真模型系统通用平台发出的请求服务或需求服务自动分配到相应的平台。
数据总线要完成以上功能,采用了以下几种方式。
3.1 行为协议与构件管理系统相互关联
在软件结构设计过程中,运用总的配置关系库更加准确地描述基于构件管理系统的行为协议,这些协议可以看作是对构件库管理系统中的配置关系库的使用说明。通过总体配置关系库,构件通过预先定义的行为协议与其他构件进行通信,将每个接口、框架、结构与协议关联起来,描述构件的服务行为和需求行为。如:平台需要调用构件C1的服务,首先平台通过总体配置关系库的行为协议调用构件管理系统的配置
关系库,配置关系库根据其中的映射关系调用构件C1,构件C1再按照相反的顺序将运行结果反馈回平台。
3.2 通讯构件模块进行封装
将有关通讯的功能封装在一个构件模块当中,对构件库进行操作的所有工具都通过通讯构件模块来完成通讯功能。这样在必要时,只要对通讯构件模块中所采用的通讯机制进行更换或适当地修改,就可以使构件库满足新的需要,使它具有更好地可移植性,更好的支持它在异构环境上运行。
4 结束语
主要研究了基于构件的管理系统,通过模型系统通用平台和数据总线的支持,实现不同构件的组装,按需订购组成新的应用,完成集中或分布的模拟仿真需要,下一步的工作方向完善管理系统,实现对系统的实践应用。
参考文献
[1]邹炜.青鸟可复用构件库的设计与实现.江西:江西师范大学,1998
[2]Prieto-Diaz R.Status report:software reusability.IEEE Software,1993;10(3):61—66
[3]王俊峰.构件技术支持软件系统开发的研究.上海:复旦大学,2000
[4]马亮,谢冰,杨芙清.多构件库统一刻面检索机制.电子学报,2002;30(12):2149—2152
[5]梅宏,谢涛,袁望洪,等.青鸟构件库的构件度量.软件学报,2000;11(5):634—641
