Разработка приложения по расчёту нагрузок на головку балансира станка-качалки

• Установщик.

 

 

 

2 ОСНОВНЫЕ ПРОЕКТНЫЕ РЕШЕНИЯ

 

2.1 Описание входных и выходных данных

 

Прежде чем попасть на главную страницу сайта пользователю необходимо зарегестрироваться и авторизоватьωся. Данные о зарегестрированных пользователях поступают и хранятся в базе данных.

Когда пользователь заходит под своим логином и паролем, он может приступить к расчетам. Все формулы находятся в меню «Вычисления», для того чтобы сделать вычисления необходимо ввести данные в ячейки ввода и нажать кнопку «Рассчитать», итоговые данные можно увидеть на месте главного параметра.

Таблица 1 - Входные значения в таблицу «Formula_n»:

Имя	Ед.измер.	Назначение
ω	с	Угловая скорость вращения кривошипа
a	м/с	Скорость звука в штангах
L	м	Длина колонны
Рш	м	Вес штанг в воздухе
Рж	Н	Вес столба жидкости над плунжером
b	H/м	Коэффицент облегчения штанг в жидкости
m	м/с	Фактор динамичности
Рmax	Н	Максимальная нагрузка
P’ш	Н	Вес колонны штанг в жидкости

 

Продолжение таблицы 1

α1	м/c	Кинематический коэффицент
D	Н	Диаметр плунжера
Sa	м	Длина хода точки подвеса штанг
r	мм	Радиус кривошипа
ε	м/c	Коэффицент изменения сечения потока жидкости при переходе от насоса в трубу
mkk	мм	Кинематический коэффициент
а1	м/c	Кинематический коэффицент
φ	м	Коэффицент отношения площадей
**ш	м	Удлинение штанг от веса столба жидкости
dш	мм	Диаметр штанги
Pmin	Н	Минимальная нагрузка
μ	м	Интервал между статическим и динамическим режимами

 

2.2 Выбор модели базы данных

 

Реляционная модель данных — логическая модель данных, прикладная теория построения баз данных, которая является приложением к задачам обработки данных. Столбцы отношения называют атрибутами, им присваиваются имена, по которым к ним затем производится обращение.Список имен атрибутов отношения с указанием имен доменов называется схемой отношения.

Рисунок 7 -  Таблица MySql - PhpMyAdmin

Преимущества MySQL - простота и очень высокая скорость работы, что позволило MySQL стать лучшим стандартом баз данных для интернет приложений. 

В версии MySQL 5.5 поддерживается 9 различных типов таблиц.

InnoDB - движок с поддержкой транзакций, откатов и защитой от потери данных. В данном типе таблиц используются блокировки на уровне записи и не блокирующее чтение, что позволило улучшить производительность при многопользовательском режиме работы. InnoDB сохраняет пользовательские данные в кластерных индексах, что позволяет компенсировать в/в для простых запросов основанных на первичных ключах.

MyISAM - движок таблиц MySQL используемый в основном в Web-приложениях, хранилищах данных и других программных средах. Данный тип таблиц поддерживается всеми инсталляциями MySQL.

Memory - хранит данные в оперативной памяти для очень быстрого доступа. Также известен как HEAP (куча).

Merge - используется для логического объединения одинаковых MyISAM таблиц и обращение к ним, как к единому объекту. Хорошо подойдет для очень больших хранилищ данных.

Archive - идеальное решение для хранения больших объёмов информации, к которой не требуется частый доступ.

Federated - предоставляет возможность объединять различные MySQL сервера для создания одной логической базы данных из нескольких физических машин. Идеально подойдет для архитектур, которые поддерживают распределенное хранение данных.

CSV - хранит пользовательские данные в текстовых файлах разделяя значения запятыми. Используется если необходим простой обмен с приложениями, которые умеют экспортировать/импортировать данные из CSV формата.

Blackhole - принимает, но не возвращает никаких данных. Результатами любых запросов из таких хранилищ будут пустые выборки.

Example - тестовый движок, не выполняет никаких функций, будет полезен только разработчикам, которые собираются писать свой движок, в качестве примера.

 

2.3 Описание функциональной схемы

 

Результат расчетов, который выполняется при расчете программы, в которую вводятся данные от пользователя, результат поступает в базу данных в таблицу «Formula_n».

Для нахождения максимальной и минимальной нагрузки по теории Муравьева И.М. нам необходимо вычислить параметр Коши:

,      (1)

После нахождения параметра Коши можно определить максимальные и минимальную нагрузку Муравьёва:

  ,   (2)

 ,         (3)

Дальше определяем нагрузки по формулам А.С.Вирновского:

, (4)

Используем более упрощённые А.Н.Адониным формулы А.С.Вирновского:

,   (5)

,   (6)

Для получения итогового результата нам необходимо определить максимальную нагрузку на основе динамической теории по формуле И.А.Чарного:

,   (7)

,    (8)

И наконец вычисляем максимальную нагрузку на основе динамической теории по эмпирической формуле А.Н.Адонина:

, (9)

 

2.4 Проектирование

 

2.4.1 Разработка структуры базы данных

 

В базе данных под названием neft хранятся 9 таблиц под название «Formula_n» относящиеся непосредственно к формулам с помощью которых необходимо вычислить максимальные и минимальные нагрузки.

На сайте есть маленькое регистрационное поле и поле для авторизации, данные о зарегестрированных хранятся в таблице «Users».

Рисунок 8 - Таблица users

Рисунок 9 - Таблица Formula

 

2.4.2 Разработка подсистемы наполнения базы данных

 

Были использованы следующие операторы:

Условный (if else).

Оператор вывода (echo).

echo "<h4><font color='black'>Делить на 0 нельзя!</h4></font>".

Для обработки события нажатии на кнопку был использован метод Post.

Метод POST позволяет посылать на сервер данные в запросе клиента. Эти данные направляются в программу обработки данных, к которой сервер имеет доступ (например, в CGI-сценарий). Метод POST может использоваться во многих приложениях. Например, его можно применять для передачи входных данных для:

• сетевых служб (таких как телеконференции);
• программ с интерфейсом в виде командной строки;
• аннотирования документов на сервере;
• выполнения операций в базах данных.

Данные, посылаемые на сервер, находятся в теле содержимого запроса клиента. По завершении обработки запроса POST и заголовков сервер передает тело содержимого в программу, заданную URL. В качестве схемы кодирования с методом POST используется URL-кодирование, которое позволяет преобразовывать данные форм в список переменных и значений для CGI-обработки.

Для внесения данных в бд был использован SQL-запрос  Insert Into:

$query_result = mysqli_query($link,"INSERT INTO `results`(I_D) VALUES ('$I_D')"), где

$link – это подключение к серверу, mysqli_query – функция для выполнения  SQL-запросов.

 

2.4.3 Разработка подсистемы формирования отчетов

 

SELECT("селект") — оператор DML языка SQL, возвращающий набор данных (выборку) из базы данных, удовлетворяющих заданному условию. В большинстве случаев, выборка осуществляется из одной или нескольких таблиц. В последнем случае говорят об операции слияния (англ. join). В тех СУБД, где реализованы представления и хранимые процедуры, также возможно получение соответствующих наборов данных.

При формировании запроса SELECT пользователь описывает ожидаемый набор данных: его вид (набор столбцов) и его содержимое (критерий попадания записи в набор, группировка значений, порядок вывода записей и т.п.).

Запрос выполняется следующим образом: сначала извлекаются все записи из таблицы, а, затем, для каждой записи набора проверяется её соответствие заданному критерию. Если осуществляется слияние из нескольких таблиц, то сначала составляется произведение таблиц, а уже затем из полученного набора отбираются требуемые записи.

Особую роль играет обработка NULL-значений, когда при слиянии, например, двух таблиц — главной (англ. master) и подчинённой (англ. detail) — имеются или отсутствуют соответствия между записями таблиц, участвующих в слиянии. Для решения этой задачи используются механизмы внутреннего (англ. inner) и внешнего (англ. outer) слияния.

Для проведении выборки из базы данных были использованы SQL-запросы:

• Select*From <таблица> – все данные из базы;
• Select <поля> From <таблица> - только нужные поля из таблицы.

Для вывода из базы данных была использована функция для работы с массивом mysqli_fetch_array(<переменная>), обрабатывающий результат запроса, с использованием цикла.

 

2.4.4 Разработка интерфейса пользователя

 

Весь интерфейс программы был разработан в ручную при помощи CSS. Блоки <div></div> при помощи которых был создан фундамент сайта, также на них помещены все вычисления, меню и прочие объекты:

<div class="content">

</div>

.content{

width:600px;

margin-top:25px;

margin-left:25px;

background:#DEB887;

padding-top:20px;

padding-left:20px;

border:ridge;;

border-radius:10px;

border-width:7px;

font-size:22px;

margin-bottom:20px;}

При помощи CSS были размещены кнопки <input type=”submit”>, была разработана форма для регистрации:

Рисунок 10 – Форма регистрации

В программе имеется кнопка позволяющая экономить место на сайте сворачивать, и разворачивать форму с информацией:

<div class="spoil">

<div class="smallfont"><input class="input-button" onclick="if                      (this.parentNode.parentNode.getElementsByTagName('div')[1].getElementsByTagName('div')[0].style.display != '') { this.parentNode.parentNode.getElementsByTagName('div')[1].getElementsByTagName('div')[0].style.display = ''; this.innerText = ''; this.value = 'Свернуть'; } else { this.parentNode.parentNode.getElementsByTagName('div')[1].getElementsByTagName('div')[0].style.display = 'none'; this.innerText = ''; this.value = 'Развернуть'; }" type="button" value="Вычисление" />

Рисунок 11 – Неактивное состояние формы

 

Рисунок 12 – Активное состояние формы

2.5 Тестирование

 

2.5.1 Описание контрольного примера

 

Ниже описаны формулы и данные взятые из учебника:

Рассчёт параметра Коши:

Угловая скорость вращения кривошипа ω = 1,26с

Длина колонны L = 1870м

Скорость звука в штангах a = 4900м/с

,     (10)

Максимальная нагрузка по статической теории И.М.Муравьёва:

Вес штанг в воздухе Pш = 12490м

Вес столба жидкости Pж = 47449Н

Коэффицент облегчения штанг в жидкоксти b = 0,880Н/м

Фактор динамичности m = 0,260м/c

,    (11)

Определение максимальной нагрузки по формуле А.С.Вирновского:

Вес столба жидкости Pж =12490 Н

Вес колонны штанг в жидкости P’ш = 42135м

Кинематический коэффициент α1 = 1,10м/c

Диаметр плунжера D = 0,032Н

Угловая скорость вращения кривошипа ω = 1,26с

Длина хода точки подвеса штанг SA = 2,5м

Вес штанг в воздухе Pш = 47449м

Коэффициент изменения сечения потока жидкости при переходе от насоса в трубы ε = 0,3м/c

Вес столба жидкости в кольцевом пространстве P’ж = 8020Н

Кинематический коэффициент a1 = 0,9м/c

Коэффициент отношения площадей φ = 0,737м

Удлинение штанг от веса столба жидкости **ш = 0,362м

Интервал между статическим и динамическим режимами dш = 0,0198мм

,  (12)

Определение минимальной нагрузки по формуле А.С.Вирновского:

Вес колонны штанг в жидкости P’ш = 42135м

Кинематический коэффициент α2 = 1,10м/c

Диаметр плунжера D = 0,032Н

Угловая скорость вращения кривошипа ω = 1,26с

Длина хода точки подвеса штанг SA = 2,5м

Вес штанг в воздухе Pш = 47449м

Кинематический коэффициент a2 = 0,9м/c

Коэффициент отношения площадей φ = 0,737м

Удлинение штанг от веса столба жидкости **ш = 0,362м

Интервал между статическим и динамическим режимами dш = 0,0198мм

,  (13)

Определение максимальной и минимальной нагрузки на основе динамической теории поформуле И.А.Чарного:

Вес столба жидкости над плунжером Pж = 12490H

Вес штанг в воздухе Pш = 47449м

Длина хода точки подвеса штанг SA = 2,5м

Интервал между статическим и динамическим режимами μ = 0,480м

,   (14)

,   (15)

Используем более упрощённую А.Н.Адониным по определению максимальной нагрузки формулу  А.С.Вирновского:

Вес столба жидкости Pж =12490 Н

Вес колонны штанг в жидкости P’ш = 42135м

Диаметр плунжера D = 0,032Н

Длина хода точки подвеса штанг SA = 2,5м

Коэффициент отношения площадей φ = 0,737м

Удлинение штанг от веса столба жидкости **ш = 0,362м

Интервал между статическим и динамическим режимами dш = 0,0198мм

, (16)

Используем более упрощённую А.Н.Адониным по определению минимальной нагрузки формулу А.С.Вирновского:

Вес колонны штанг в жидкости P’ш = 42135м

Диаметр плунжера D = 0,032Н

Длина хода точки подвеса штанг SA = 2,5м