一种材料性能数据管理方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种材料性能数据管理方法及系统，用于材料性能数据管理及共享使用，属于装备综合保障领域及材料科学领域，解决现有材料性能数据库网络化共享不足、数据融合及多学科支持不足、智能化服务不足、标准化不足和数据安全管控不足等问题。本发明专利技术采用分级访问控制策略，用户登录系统后对材料性能数据进行标准化处理后存储；对存储的标准化处理后的材料性能数据按照权限进行受控查询共享；对受控查询共享得到的材料性能数据进行对比分析；对得到的受控查询共享结果和得到的对比分析结果进行可视化展示。本发明专利技术用于材料性能数据管理及共享服务。理及共享服务。理及共享服务。

【技术实现步骤摘要】
一种材料性能数据管理方法及系统


[0001]一种材料性能数据管理方法及系统，用于材料性能数据管理及共享使用，属于装备综合保障领域及材料科学领域。

技术介绍

[0002]材料性能数据是国家经济和基础设施建设、国防工程建设，材料科学技术创新以及国防建设不可缺少的重要基础信息。随着计算机技术的发展，材料科学与信息科技之间相互交叉渗透所形成的材料信息学科，已成为材料研究的重要方向之一。材料性能数据对新产品的研究、开发、生产、推广、使用及材料科学知识的普及教育起着越来越重要的作用。材料性能数据库是科学数据库的重要组成部分，而材料性能数据库系统是CAD/CAE/CAM/CIMS以及装备综合保障等的重要支柱，在科学研究和工程技术等领域有着广泛的应用，是提高机械制造业、工业生产和材料设计水平的重要途径之一。材料性能数据库系统在作为专家系统基础的应用上更是目前材料科学领域以及高性能数值模拟领域发展的一大趋势。航空、航天、船舶以及武器装备等领域涉及到的部分材料性能数据敏感，关系到国家安全，在网络化共享的同时有必要针对可信用户提供授权数据使用服务。因此建立基于标准的材料性能数据库系统，提供可控的数据服务，是材料科学领域以及高性能数值模拟领域面临的紧迫任务。
[0003]在过去几十年中，以有效数据为基础的材料设计和选择得到快速发展，发达国家和新兴工业化国家都在积极建立各种材料性能数据库。例如，美国国家标准局建立了材料力学性能数据库、合金相图数据库、陶瓷相图数据库、材料腐蚀数据库、材料摩擦及磨损数据库等。美国国防部以CALS(计算机支持的装备综合保障)计划为牵引，建立了大量的工程数据库，服务于海军、陆军、空军装备以及国防部研发和建设，其中涉及钢铁材料、有色金属材料、高分子材料、复合材料等多个门类，例如MatWeb数据库。德国技术实验协会的金属数据库SOLMA收录了3000种黑色和有色金属的20000多条数据。法国共建有材料数据库40多个，内容覆盖了大部分工业材料，法国物理冶金热力学实验室为锆合金在核工业中的应用开发了锆合金热力学数据库Zireobase。荷兰PETTER欧洲研究中心的高温材料数据库(HT
‑
DB)收录了金属、非金属和复合材料的力学和热力学数据。芬兰的TVO和VTT工业系统合力开发了TVO/VTT材料数据库，能同时搜索材料的疲劳曲线，相似材料等。部分知名专业的分析软件自带材料性能数据库，例如DEFORM有限元分析软件自带的金属材料性能数据库，NASGRO损伤容限分析软件包含NASMAT材料数据库模块等，这些库必须依赖专业软件运行，更新、追朔困难。在复杂国际形式下，国外的材料性能数据库对我国的武器装备设计及数值模拟验证开放有限，材料性能数据使用困难，其更新及追朔更难。
[0004]我国数据库的发展始于20世纪70年代，主要分布在各行业的科研、高校和工厂等单位，1979年中国科学院化工冶金所与上海有机所共同建立了化学数据库。中科院沈阳金属所建立的材料数据库包括61300条数据，7个分数据库，涵盖超合金、钛合金、纳米材料、管道材料、材料焊接、材料腐蚀和材料失效分析等内容。我国在材料信息系统建设方面起步较
晚，国内建立起来的一些材料数据库系统，得到大规模实际应用的不多，主要表现在：分别建设于不同的部门系统，采用PC单机模式，没有形成真正的数据共享，数据库规模小、学科及领域专一、进程慢，服务质量差，商业化程度不高，标准化工作不及时，投入少产值低，学科发展不平衡，低水平重复现象严重等。我国科技基础条件建设的滞后与薄弱，已严重影响了我国科技创新能力和国际竞争力的提高。现有材料性能数据管理方法(即材料性能数据库系统)的具体问题如下：
[0005]1.网络化共享不足，目前大量的材料性能数据库分别建设于不同的部门系统，采用离线的PC单机模式运行，网络化共享和对外提供服务能力不够；
[0006]2.数据融合及多学科支持不足，武器装备工程是一个多学、多领域的系统工程，其设计、研制及维保过程需要使用多个领域、多学科材料性能数据如力学性能数据、热力学数据、金属数据及电磁学性能数据等，单一的性能数据库不能支持相关工作的开展；
[0007]3.智能化服务不足，现有材料性能数据库基本都是提供条件检索服务，对于智能化近似材料匹配以及现有高级预测分析等智能化算法的定制能力支持不够；
[0008]4.标准化不足，不同国家地区以及单位的材料性能数据库采用的数据标准、单位以及结构的不同，导致数据共享使用困难；
[0009]5.数据安全管控不足，现有材料性能数据库局限于某一领域的专业数据，有不同国家或者部门建设，自己内部使用，基本未考虑材料性能数据的分级保护及安全管控问题。

技术实现思路

[0010]针对上述研究的问题，本专利技术的目的在于提供一种材料性能数据管理方法及系统，解决现有材料性能数据库网络化共享不足、数据融合及多学科支持不足、智能化服务不足、标准化不足和数据安全管控不足等问题。
[0011]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0012]一种材料性能数据管理方法，包括如下步骤：
[0013]步骤1.基于分级访问控制策略，用户登录系统后对材料性能数据进行标准化处理后存储；
[0014]步骤2.对存储的标准化处理后的材料性能数据按照权限进行受控查询共享；
[0015]步骤3.对受控查询共享得到的材料性能数据进行对比分析；
[0016]步骤4.对步骤2得到的受控查询共享结果和步骤3得到的对比分析结果进行可视化展示。
[0017]进一步，所述步骤1的具体步骤为：
[0018]步骤1.1.材料性能数据标准
[0019]基于材料性能数据标准的属性，通过浏览器访问材料性能数据标准采集界面获取标准的材料性能数据，并采用结构化方式进行存储，其中，属性包括标准编号、中国标准分类号CCS、国际标准编号ICS、名称、发布日期、实施日期、废止日期、版本号、发布单位和敏感级别，浏览器为IE、Chrome或Firefox；
[0020]步骤1.2.材料性能数据分类
[0021]基于树形结构，对标准的材料性能数据进行类型分类构建，得到材料性能数据的分类结构树，并采用结构化或者文件方式存储分类结构树中的材料性能数据。
[0022]步骤1.3.元数据
[0023]将分类结构树中的材料性能数据抽象出元数据，通过浏览器使用的元数据采集界面采集各元数据，并采用结构化方式进行存储，其中，元数据的属性包括元数据标识、参数名称、英文名称、定义、数据类型、值域、约束条件、最大出现次数和单位。
[0024]步骤1.4.材料性能数据模板化导入
[0025]基于材料性能数据及其元数据生成EXECL文件或XML文件格式的材料性能数据模板，并基于材料性能数据模板将采集获得的材料性能数据转换成符合材料性能数据模板格式的数据，转换后，根据数据敏感程度进行数据混淆保护、加密或明文进行存储，其中，敏感级别为“公开”，采用明文方式存储；敏感级别本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种材料性能数据管理方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1.基于分级访问控制策略，用户登录系统后对材料性能数据进行标准化处理后存储；步骤2.对存储的标准化处理后的材料性能数据按照权限进行受控查询共享；步骤3.对受控查询共享得到的材料性能数据进行对比分析；步骤4.对步骤2得到的受控查询共享结果和步骤3得到的对比分析结果进行可视化展示。2.根据权利要求1所述的一种材料性能数据管理方法，其特征在于，所述步骤1的具体步骤为：步骤1.1.材料性能数据标准基于材料性能数据标准的属性，通过浏览器访问材料性能数据标准采集界面获取标准的材料性能数据，并采用结构化方式进行存储，其中，属性包括标准编号、中国标准分类号CCS、国际标准编号ICS、名称、发布日期、实施日期、废止日期、版本号、发布单位和敏感级别，浏览器为IE、Chrome或Firefox；步骤1.2.材料性能数据分类基于树形结构，对标准的材料性能数据进行类型分类构建，得到材料性能数据的分类结构树，并采用结构化或者文件方式存储分类结构树中的材料性能数据。步骤1.3.元数据将分类结构树中的材料性能数据抽象出元数据，通过浏览器使用的元数据采集界面采集各元数据，并采用结构化方式进行存储，其中，元数据的属性包括元数据标识、参数名称、英文名称、定义、数据类型、值域、约束条件、最大出现次数和单位。步骤1.4.材料性能数据模板化导入基于材料性能数据及其元数据生成EXECL文件或XML文件格式的材料性能数据模板，并基于材料性能数据模板将采集获得的材料性能数据转换成符合材料性能数据模板格式的数据，转换后，根据数据敏感程度进行数据混淆保护、加密或明文进行存储，其中，敏感级别为“公开”，采用明文方式存储；敏感级别为“内部”，采用混淆保护方式存储；敏感级别为高于“内部”，采用加密方式存储；采用MD5或者HASH算法进行混淆保护，采用集成商密、普密或者国密加密产品进行加密。步骤1.5.参数模块化拼接基于给定的每一行材料性能数据的属性的拼接顺序对步骤1.4得到的材料性能数据进行拼接，得到拼接后的材料性能数据，并根据拼接后的材料性能数据的敏感程度进行数据混淆保护或加密或明文进行存储。3.根据权利要求2所述的一种材料性能数据管理方法，其特征在于，所述步骤1的具体步骤还包括：步骤1.6.材料性能数据版本更新当材料性能数据库数据修改或者重新导入时，更新材料性能数据的版本，其中，每一次小修订，版本号末位数字加1，同一标准下的大修订，版本号中间数字加1，当材料性能数据标准版本变化时，对应新的材料性能数据的版本号为在原版本号的基础上首位数字加1，版本号为三位带点的数据，初始版本为1.0.0，小修订是指对单个参数及参数值修订或者信息
完善，大修订是指某一标准的材料性能数据批量大修改，批量重新导入的情况。4.根据权利要求3所述的一种材料性能数据管理方法，其特征在于，所述步骤2的具体步骤为：步骤2.1.条件分类查询基于分类查询接口和权限信息对输入查询条件对步骤1.5得到的拼接后的材料性能数据进行查询，若为敏感级别数据，通过解混淆保护方法或解密方法将对应的查询结果转换为明文，否则，直接读取明文数据，若明文不是指定单位，则进行单位转换，否则不转换，其中，查询条件包括标准、版本、分类和参数，采用MD5或者HASH算法进行解混淆保护，采用集成商密、普密或者国密加密产品进行解密；步骤2.2：CAE计算数据查询服务基于分类查询接口和权限信息对用户在CAE软件中输入的查询条件对步骤1.5得到的拼接后的材料性能数据查询，若为敏感级别数据，通过解混淆保护方法或解密方法将对应的查询结果转换为明文，否则，直接读取明文数据，若明文不是指定单位，则进行单位转换，否则不转换，查询结果推送到CAE计算平台进行计算；步骤2.3.数据更新记录查询根据具体的材料性能数据的属性，查询该属性的性能数据的所有历史版本号对应的数据，若敏感级别为高于“内部”，通过解混淆保护方法或解密方法将对应的查询结果转换为明文，否则，不解密。5.根据权利要求4所述的一种材料性能数据管理方法，其特征在于，所述步骤3的具体步骤为：步骤3.1.基于分析算法对查询得到的材料性能数据进行分析，包括对材料性能数据的材料相似度、性能变化和可替代性分析，其中，加权评价法、参数指标数据匹配法、统计数量化综合法、成本分析法、价值工程法和目标函数法和裕值比较法为统计分析方法，BP神经网络法、随机森林法、LSTM、贝叶斯网络法和模糊综合评判法为新型机器学习算法，新型机器学习算法需采用集成CAE计算平台或深度学习框架进行材料性能数据的分析；步骤3.2、将分析结果生成标准格式文件，标准格式文件为XML、TXT、CSV或excel格式。6.根据权利要求5所述的一种材料性能数据管理方法，其特征在于，所述步骤4是基于可视化工具组件，组装步骤2得到的受控查询共享结果或步骤3得到的对比分析结果进行可视化展示，即按照展示方法，采用Html5技术绘制材料性能数据可视化图形，其中，可视化工具组件包括MXgragh、ChartDirector或者ECharts，展示方法包括表格、曲线、散点图、饼图、二项式拟合图、柱状图、曲面图或雷达图。7.根据权利要求6所述的一种材料性能数据管理方法，其特征在于，还包括步骤5：对步骤1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：程铮，吴家菊，孔令刚，康时嘉，郑翠芳，黄志奇，郭华君，朱行林，齐天永，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：