基于PDMS生成管道应力分析用命令流的装置及方法.pdf

本发明涉及应力分析领域，尤其涉及一种基于PDMS生成管道应力分析用命令流的装置及方法。为提高应力分析效率，降低应力分析成本，本发明提出一种基于PDMS生成管道应力分析用命令流的装置，包括PDMS模型检查模块、边界判断模块、数据提取模块和数据转换模块；PDMS模型检查模块对PDMS模型进行检查；边界判断模块查找出PDMS模型的边界界限；数据提取模块从PDMS模型的边界范围内提取命令数据；数据转换模块将数据提取模块提取的命令数据转换为管道应力分析系统所需的命令格式形成命令流，并存储到指定位置。采用该装置可批量生成管道应力分析用命令形成命令流，命令格式统一，报错率低，提高了应力分析效率，降低了应力分析成本。

权利要求书
1.  一种基于PDMS生成管道应力分析用命令流的装置，其特征在于，该装置包括PDMS模型检查模块、边界判断模块、数据提取模块和数据转换模块；
所述PDMS模型检查模块根据PDMS的编码规则对所述PDMS模型进行检查,以确定所述PDMS模型的信息是否完整且对应准确，当所述PDMS模型的信息不完整或对应不准确时，所述PDMS模型检查模块弹出错误提示，以对所述PDMS模型的信息进行补充或修正；
所述边界判断模块从所述PDMS模型的起始边界开始对所述PDMS模型的边界进行判断，查找出所述PDMS模型的边界界限；
所述数据提取模块从所述边界判断模块确定的PDMS模型的边界范围内提取命令数据，该命令数据包括所述PDMS模型中待分析管线的管线号、节点数据、单元数据、材料属性、支撑约束、阀门重量、法兰重量、与所述待分析管线连接的连接管线的属性以及与所述待分析管线连接的设备的属性；
所述数据转换模块将所述数据提取模块提取的命令数据转换为管道应力分析系统所需的命令格式形成命令流，并将该命令流输出并存储到指定位置。

2.  根据权利要求1所述的基于PDMS生成管道应力分析用命令流的装置，其特征在于，所述边界为所述PDMS模型中待分析管线、阀门、法兰以及与待分析管线连接的连接管线和设备所在范围的边界的界限，所述边界判断模块在查找所述PDMS模型的边界界限时，以与所述PDMS模型中的待分析管线连接的设备的接口点、所述待分析管线的锚固点和/或自由端作为边界划分界限。

3.  根据权利要求1或2所述的基于PDMS生成管道应力分析用命令流的装置，其特征在于，所述连接管线的属性包括设计压力、安全等级、尺寸以及该连接 管线与所述待分析管线之间的连接部位的焊接类型；所述设备的属性包括设计压力、安全等级、尺寸以及该设备与所述待分析管线之间的连接部位的焊接类型。

4.  根据权利要求1或2所述的基于PDMS生成管道应力分析用命令流的装置，其特征在于，所述单元数据包括单元类型、弯头弯曲半径和弯头中心点坐标。

5.  根据权利要求1或2所述的基于PDMS生成管道应力分析用命令流的装置，其特征在于，所述节点数据包括节点坐标和节点的连接方式。

6.  根据权利要求1或2所述的基于PDMS生成管道应力分析用命令流的装置，其特征在于，所述材料属性包括材料名称、管线系统设计温度、管线系统运行温度、环境温度、设计压力、RCCM检验标准、泊松比、管道外径、管道壁厚、管道体积模量、管道线密度以及约束点的应力指数。

7.  一种生成管道应力分析用命令流的方法，其特征在于，该方法采用权利要求1-6中任意一种基于PDMS生成管道应力分析命令的装置实现，并包括如下步骤：
步骤S1：所述PDMS模型检查模块根据PDMS的编码规则对所述PDMS模型进行检查，以确定所述PDMS模型的信息是否完整并对应准确，当所述PDMS模型的信息不完整或不准确时，所述PDMS模型检查模块弹出错误提示，以对所述PDMS模型的信息进行补充或修正；
步骤S2：所述边界判断模块从所述PDMS模型的起始边界开始对所述PDMS模型的边界进行判断，查找出所述PDMS模型的边界界限；
步骤S3：所述数据提取模块从所述边界判断模块确定的PDMS模型的边界范围内提取命令数据，该命令数据包括所述PDMS模型中待分析管线的管线号、节 点数据、单元数据、材料属性、支撑约束、阀门重量、法兰重量、与所述待分析管线连接的连接管线的属性以及与所述待分析管线连接的设备的属性；
步骤S4：所述数据转换模块将所述数据提取模块提取的数据转换为管道应力分析系统所需的命令格式形成命令流，并将该命令流输出并存储到指定位置。

8.  根据权利要求7所述的生成管道应力分析用命令流的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述PDMS模型检查模块采用自动遍历方法对所述PDMS模型进行检查。

9.  根据权利要求7或8所述的生成管道应力分析命令流的方法，其特征在于，所述命令格式为SYSPIPE命令格式。

说明书基于PDMS生成管道应力分析用命令流的装置及方法
技术领域
本发明涉及应力分析领域，尤其涉及一种基于PDMS生成管道应力分析用命令流的装置及方法。
背景技术
目前，主流的应力分析方法是通过数值模拟的形式进行有限元力学分析，并采用具备完整的应力标准体系数据库的计算机系统进行处理，从而计算出应力近似解来进行结构应力计算。下面，以管道应力分析为例，说明应力分析的一般过程：
首先，应力分析人员根据使用的应力分析系统中专用的管道分析规则，将管道施工图纸上与管道应力相关的信息一一编制成一条条的应力分析命令，形成命令流。接着，应力分析人员使用集成有有限元分析方法的应力分析系统运行上述编制得到的命令流，并将分析结果制成分析报告输出。最后，再由应力分析人员根据分析报告中记载的内容判断管道工程设计的安全性是否符合工程应力标准，若符合，则表示该管道的设计准确合理，该部分的管道设计完成；若不符合，应力分析人员需将应力分析结果反馈给管道工程设计人员，并在管道布置设计人员修改后重新编制管道应力分析的命令流，并运行该命令流，重新根据新输出的应力分析报告对修改后的管道工程设计的安全性进行判断，若符合，则该部分的管道设计完成，若不符合则重新修改，直至该部分管道工程设计符合工程应力标准。
综上可见，目前主流的应力分析方法存在如下问题：
1、由应力分析人员根据施工图纸数据一一编制应力分析用的命令流，工作量大，且工作过程繁琐，易出错；
2、由于应力分析系统对应力分析命令的格式要求十分严格，一旦有一条命令编辑错误，应力分析系统即会进行报错提示，此时，应力分析人员需对命令流进行反复查错，直至将报错的命令改正正确，应力分析系统才能继续运行命令流；
3、由于人工编制命令流易出错，而应力分析系统对命令的格式要求又十分严格，导致在对工程设计进行应力分析时，工作效率低，需投入大量的人力与工时，分析成本高。
发明内容
为提高应力分析效率，降低应力分析成本，本发明提出一种基于PDMS生成管道应力分析用命令流的装置，该装置包括PDMS模型检查模块、边界判断模块、数据提取模块和数据转换模块；
所述PDMS模型检查模块根据PDMS的编码规则对所述PDMS模型进行检查,以确定所述PDMS模型的信息是否完整且对应准确，当所述PDMS模型的信息不完整或对应不准确时，所述PDMS模型检查模块弹出错误提示，以对所述PDMS模型的信息进行补充或修正；
所述边界判断模块从所述PDMS模型的起始边界开始对所述PDMS模型的边界进行判断，查找出所述PDMS模型的边界界限；
所述数据提取模块从所述边界判断模块确定的PDMS模型的边界范围内提取命令数据，该命令数据包括所述PDMS模型中待分析管线的管线号、节点数 据、单元数据、材料属性、支撑约束、阀门重量、法兰重量、与所述待分析管线连接的连接管线的属性以及与所述待分析管线连接的设备的属性；
所述数据转换模块将所述数据提取模块提取的命令数据转换为管道应力分析系统所需的命令格式形成命令流，并将该命令流输出并存储到指定位置。
优选地，所述边界为所述PDMS模型中待分析管线、阀门、法兰以及与待分析管线连接的连接管线和设备所在范围的边界的界限，所述边界判断模块在查找所述PDMS模型的边界界限时，以与所述PDMS模型中的待分析管线连接的设备的接口点、所述待分析管线的锚固点和/或自由端作为边界划分界限。
优选地，所述连接管线的属性包括设计压力、安全等级、尺寸以及该连接管线与所述待分析管线之间的连接部位的焊接类型；所述设备的属性包括设计压力、安全等级、尺寸以及该设备与所述待分析管线之间的连接部位的焊接类型。
优选地，所述单元数据包括单元类型、弯头弯曲半径和弯头中心点坐标。
优选地，所述节点数据包括节点坐标和节点的连接方式。
优选地，所述材料属性包括材料名称、管线系统设计温度、管线系统运行温度、环境温度、设计压力、RCCM检验标准、泊松比、管道外径、管道壁厚、管道体积模量、管道线密度以及约束点的应力指数。
采用该基于PDMS生成管道应力分析用命令流的装置将从PDMS模型中提取到的命令数据的格式直接批量转换成对管道工程设计中的管道进行应力分析所需的命令格式形成命令流，从而避免应力分析人员针对每一个数据单独编写命令并输入到管道应力分析系统中来对设计的管线进行应力分析，大大减小了应力分析人员的工作量，且转换形成的命令流中命令格式统一，命令报错率低， 提高了应力分析效率，降低了应力分析成本。
本发明还提出一种生成管道应力分析用命令流的方法，该方法采用上述任意一种基于PDMS生成管道应力分析命令的装置实现，并包括如下步骤：
步骤S1：所述PDMS模型检查模块根据PDMS的编码规则对所述PDMS模型进行检查，以确定所述PDMS模型的信息是否完整并对应准确，当所述PDMS模型的信息不完整或不准确时，所述PDMS模型检查模块弹出错误提示，以对所述PDMS模型的信息进行补充或修正；
步骤S2：所述边界判断模块从所述PDMS模型的起始边界开始对所述PDMS模型的边界进行判断，查找出所述PDMS模型的边界界限；
步骤S3：所述数据提取模块从所述边界判断模块确定的PDMS模型的边界范围内提取命令数据，该命令数据包括所述PDMS模型中待分析管线的管线号、节点数据、单元数据、材料属性、支撑约束、阀门重量、法兰重量、与所述待分析管线连接的连接管线的属性以及与所述待分析管线连接的设备的属性；
步骤S4：所述数据转换模块将所述数据提取模块提取的数据转换为管道应力分析系统所需的命令格式形成命令流，并将该命令流输出并存储到指定位置。
使用该生成管道应力分析用命令流的方法将从PDMS模型中提取到的命令数据的格式直接批量转换成对管道工程设计中的管道进行应力分析所需的命令格式形成命令流，从而避免应力分析人员针对每一个数据单独编写命令并输入到管道应力分析系统中来对设计的管线进行应力分析，大大减小了应力分析人员的工作量，且转换形成的命令流中命令格式统一，命令报错率低，提高了应力分析效率，降低了应力分析成本。在使用该生成管道应力分析用命令流的方法的过程中，操作人员只需在PDMS模型检查模块弹出错误提示时，将PDMS 模型的信息补充完整或调整准确即可，操作简单方便，进一步减小了工作量，降低了应力分析成本。
优选地，在所述步骤S1中，所述PDMS模型检查模块采用自动遍历方法对所述PDMS模型进行检查。这样，可以避免PDMS模型检查模块在检查过程中发生遗漏现象。
优选地，所述命令格式为SYSPIPE命令格式。这样，生成的应力分析用命令流可以直接导入到管道应力分析软件SYSPIPE中对管道工程设计中的管线进行应力分析，使用方便。
附图说明
图1为本发明基于PDMS生成应力分析用命令流的装置的示意图；
图2为本发明基于PDMS生成应力分析用命令流的方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明基于工厂三维布置设计管理系统(Plant Design Management system，简称PDMS)生成管道应力分析用命令流的装置包括PDMS模型检查模块、边界判断模块、数据提取模块和数据转换模块。
PDMS模型检查模块根据PDMS的编码规则采用自动遍历法对PDMS模型进行检查，检查PDMS模型的信息是否完整、对应准确，该处的PDMS模型的信息具体指的是PDMS模型中各个管线元件的名称、属性。当PDMS模型的信息不完整和/或对应不准确时，PDMS模型检查模块弹出错误提示，以便于操作人员将PDMS模型的信息补充完整。
边界判断模块从PDMS模型中的管线的起始端即起始边界开始，对PDMS模型的边界进行判断，查找出该PDMS模型的边界的界限。边界指的是PDMS 模型中待分析的管线、阀门、法兰以及与待分析管线连接的连接管线和设备所在范围的边界的界限。边界判断模块在对PDMS模型的边界进行判断时，以与PDMS模型中的待分析管线连接的设备的接口点、待分析管线的锚固点和/或自由端作为边界划分界限。
数据提取模块从边界判断模块确定的PDMS模型的边界范围内提取命令数据，该命令数据包括PDMS模型中待分析管线的管线号、节点数据、单元数据、材料属性、支撑约束、阀门重量、法兰重量以及与待分析管线连接的连接管线和设备的属性。
节点数据包括节点坐标和节点的连接方式。在管线设计工程中，节点通常包括管线中的管道焊缝处，管道端点，管道约束点、支吊点和给定位移处，管道方向改变点或分支点(比如弯管和三通)，管道的管径、壁厚改变点(比如大小头管件、阀门)，保温层厚度及材料改变点，管道力学分析温度、计算压力改变点，管道外力载荷改变处以及管道材料、刚度改变处(比如刚性单元、膨胀节)；节点的连接方式通常包括NW、AW、SW、PW、LW和DW，其中，NW表示节点处没有焊缝，AW表示节点处采用对接焊焊接，SW表示节点处采用插套焊焊接，PW表示节点处的焊缝需要定义应力指数，LW表示节点处的焊缝为平整焊缝，DW表示节点处的焊缝为环向角焊缝。
在管道应力分析中，单元指的是进行力学分析的部分。单元数据包括单元类型、弯头弯曲半径和弯头中心点坐标。其中，单元类型包括：(a)两节点直管单元，比如无轴向焊缝的直管单元(RUN)、只用于二级管道的波纹管(RUC)、无轴向焊缝的偏心或同心的大小头管件(RED)、阀门(VAL)；(b)两节点过渡单元，比如无轴向焊缝的直管过渡单元(TRN)；(c)两节点弯管/弯头单元， 比如无轴向焊缝的弯管单元(ELB)、一端带有法兰的弯管单元(ELF)、两端带有法兰的弯管单元(EDF)、连续弯管单元(EEL)；(d)三通和管嘴单元，比如三通单元(TEE)、带补强的三通单元(TER)、不带补强的三通单元(TEF)、带管嘴的假三通单元(TEN)、刚性单元(RIG)；(e)任意截面梁，比如梁单元(BRA)。刚性单元不用指定刚度值，比如偏心阀门、法兰及联轴节。
材料属性包括材料名称、管线系统设计温度、管线系统运行温度、环境温度、设计压力、RCCM检验标准、泊松比、管道外径、管道壁厚、管道体积模量、管道线密度、约束点的应力指数。
支撑约束，指的是对待分析管线的固定，如支架是将待分析管线固定在墙上、地面或天花板上，管卡是防止待分析管线内有流体流动时发生震动而有偏移产生。
与待分析管线连接的连接管线的属性包括连接管线的设计压力、安全等级、尺寸以及连接管线与待分析管线之间的连接部位的焊接类型；与待分析管线连接的设备的属性包括设备的设计压力、安全等级、尺寸以及设备与管线之间的连接部位的焊接类型。
数据转换模块将数据提取模块提取的命令数据分别转换为管道应力分析系统所需的命令格式的命令从而形成命令流，并将该命令流输出并存储到指定位置。优选地，生成的命令流的命令格式为SYSPIPE命令格式，以便于将生成的应力分析用命令流可以直接导入到管道应力分析软件SYSPIPE中对管道工程设计中的管线进行应力分析。
本发明还提出一种基于PDMS生成管道应力分析用命令流的方法，下面结合图2对该方法进行详细说明。该方法包括如下步骤：
步骤S1：PDMS模型检查模块根据PDMS的编码规则采用自动遍历法对PDMS模型进行检查，确认PDMS模型的信息是否完整、对应准确。当PDMS模型的信息不完整或对应不准确时，PDMS模型检查模块生成错误提示并弹出，以便于操作人员对PDMS模型的信息进行补充或修正，使PDMS模型的信息完整且对应准确。
步骤S2：边界判断模块从PDMS模型的起始边界开始对PDMS模型的边界进行判断，查找出PDMS模型的边界界限。
步骤S3：数据提取模块从边界判断模块确定的PDMS模型的边界范围内提取命令数据，该命令数据包括PDMS模型中待分析管线的管线号、节点数据、单元数据、材料属性、支撑约束、阀门重量、法兰重量以及与待分析管线连接的连接管线和设备的属性。
步骤S4：数据转换模块将数据提取模块提取的命令数据转换为管道应力分析系统所需的命令格式从而形成命令流，并将该命令流输出并存储到指定位置。优选地，生成SYSPIPE命令格式的命令流，以便于将生成的应力分析用命令流直接导入到管道应力分析软件SYSPIPE中对管道工程设计中的管线进行应力分析。