管道设计中应力分析与三维模型的数据相互转换方法技术

本发明专利技术涉及管道设计中应力分析与三维模型的数据相互转换方法，其中管道设计中应力分析向三维模型的数据转换方法包括：A.建立应力分析模型，遍历应力分析模型获得包括各种等级信息的元件参数；B.将获得的信息按照三维模型软件可解析的格式生成中间文件；C.建立三维模型软件的元件等级数据库；D.根据中间文件中的等级为对应的分支和元件赋予真实的等级模型，在三维软件中生成三维模型。本发明专利技术能够大幅度减少数据的重复输入，非常明显的减少了设计人员的工作量，并同时也显著的提高了设计效率、减少人为产生的错误，并且实现了不同软件中数据的互转换贯通，使不同专业实现了协同设计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及火力发电厂管道设计的数据一体化处理的转换方法，具体的讲是管道设计中应力分析与三维模型的数据相互转换方法。
技术介绍
PDMS(PlantDesignManagementsystem)是一种工厂三维布置设计管理软件，广泛用于电力、化工等行业的工程设计中，配管人员可以在该平台上建立详细的三维管道及设备模型。GLIF是东北电力设计院开发的针对电厂动力管道应力分析的专业软件，它是采用结构程序设计方法开发的符合《火力发电厂汽水管道应力计算技术规定》(DL/T5366-2006)动力管道有限元应力计算程序，主要对设备(或端点)接口力和力矩、管道支吊架不同工况荷载，弹簧压缩值及管道冷热位移进行计算并输出结果。在传统的管道设计流程中有两种设计方式，一种是先在上游系统设计完工艺PID图(管路和仪表流程图)后，各专业的设计人员先用传统的方式(如CAD平台)进行管道设计，将设计好的管道用GLIF等相关应力分析软件进行应力分析计算并不断的调整直至满足应力计算要求，之后再单独手工在PDMS三维模型软件上对照应力计算模型进行单独三维建模，并进行碰撞检测，如果检测不通过，将返回修改，重复进行上述步骤直至满足要求。这种方式存在以下几个缺点：(1)每次调整管道应力分析模型后都需要重新在PDMS软件中人工建立三维管道模型，存在大量的重复劳动，浪费很多时间，极大的影响工作效率。(2)在重新建立和修改三维模型的过程中，容易出现差错，细节容易丢失，尤其是当管道布置人员跟三维建模人员不是同一人的时候，更容易导致最终设计成品质量低，错误率高。(3)由于过程的不可控性，数据经过多次人工传递，容易造成修改和丢失，影响应力分析和三维模型数据的一致性，不利于版本控制和多人多专业的协同。(4)由于过程的繁琐性，明显增加了设计人员尤其是各个小专业设计人员参与协同设计的复杂性，增加各专业人员工作量。另一种方式是设计人员先根据工艺PID图手动在PDMS软件中建立三维管道模型，确认管道模型满足工艺要求且无碰撞干涉后，根据建好的管道模型手动填写GLIF等应力分析软件输入文件，再在应力分析软件中进行应力分析计算，得到计算结果后进行数据分析与评定，如果计算结果满足应力标准则无需修改PDMS三维模型，如果不满足应力标准，首先调整输入文件中支吊架型式以及位置，如果还不能满足应力标准，则需要修改PDMS三维模型，如此反复，直到计算结果满足应力标准为止。上述方法存在以下几点不足：(1)存在管道应力数据文件与三维模型不一致的问题。(2)手动填写管道应力分析的输入文件工作量大，设计人员需要根据PDMS三维模型的数据手动填写GLIF软件输入文件，涉及到大量数据格式转换。当PDMS三维模型中的管道空间走向因为各种原因发生调整时，又需要多次手动修改管道应力分析输入文件，大大增加了设计人员工作量。(3)设计成品质量较低，由于PDMS软件中的管道模型与手动填写的管道应力分析输入文件没有关联联系，难免产生错误。尤其对于复杂多分支管系，由于设计人员的能力差异，人为因素增加了计算数据输入的错误率，且多次反复修改容易导致设计人员顾此失彼，从而降低了成品设计质量。(4)设计过程中数据复用率低，管道设计中包括三维模型数据、应力输入数据、管道应力计算结果数据，这些数据都是独立、无法相互传递的，更无法为后续的采购施工等提供数据支撑。由此可以发现，目前无论那种管道设计方式，都明显存在有数据重复输入、工作量大、错误率高等缺点，无法满足提高设计效率和质量的要求。
技术实现思路
本专利技术提供了一种管道设计中应力分析与三维模型的数据相互转换方法，不用对数据重复输入，使不同软件中的数据能够相互转换，实现数据贯通，提高管道设计效率和成品质量。本专利技术管道设计中应力分析向三维模型的数据转换方法，包括：A.建立满足应力要求的应力分析模型，通过遍历所述应力分析模型，获得其中的管道拓扑结构、各元件的空间坐标及相互关系，以及包括各种等级信息的元件参数。所述的等级信息包括了管道等级、支吊架等级和假三通等级等，每种等级又包括了温度、压力、材料和在三维模型软件等级库的名称等属性。之后按管道分支的顺序依次列出管道中的所有分支及分支下的所有管件的相关属性；B.将获得的信息按照三维模型软件可解析的格式生成中间文件；C.建立三维模型软件的元件等级数据库，其中包含了各种元件的名称、描述、温度、压力、外径、壁厚、角度等信息；D.根据中间文件中的分支等级名称和元件的等级名称遍历所述元件等级数据库，为对应的分支和元件赋予真实的等级模型，再结合所述中间文件中的管道拓扑结构、各元件的空间坐标及相互关系在三维软件中生成三维模型。该方法是以元件的等级信息作为索引方式，建立三维模型软件的元件等级数据库，将应力分析数据中的元件等级信息与所述三维模型软件的元件等级数据库对应查询，得到三维模型软件适用的元件信息，通过这些元件信息生成三维模型。具体的一种方式为，步骤A中遍历应力分析模型获取元件的空间坐标时，先从应力分析模型中读取具有三维坐标的参考点P(x,y,z)，其中x、y、z分别表示参考点P的不同坐标轴上的值，参考点P随遍历应力分析模型的元件的过程移动，当遍历到代表相应元件的数据时，保存此时的参考点P的坐标作为该元件的坐标。对于有长度的元件可以进行单独处理，如阀门的坐标取阀门的中点，大小头坐标取大头所在的P点坐标等，以此作为三维模型中该元件的坐标位置。在此基础上，步骤A中遍历应力分析模型获取对元件的方向信息时，是对离元件最近的直段的三个坐标轴方向上的增量归一化近似计算，得到的单位向量为该元件的方向，将该方向保存为三维模型软件可识别的格式。为了方便在PDMS等三维模型软件中处理，可以将方向信息转换为“XaYbZ”的格式保存，其中a、b分别为坐标间的夹角。进一步的，步骤A中遍历应力分析模型获取元件的等级信息时，在遍历过程中有如温度、压力或材料等任一等级信息发生改变后，将改变后的该等级信息作为所有元件新的等级，直到该等级信息再次改变。对每个元件所需用到的具体信息，针对元件类型各自单独进行获取和处理，如弯头需要记录弯曲角度和半径，大小头记录两端外径，阀门记录其材质等。进一步的，由于三通的复杂性和特殊性，无论在拓扑结构还是设备元件方面，三通都至关重要，如果处理不好，将导致最后生成结果的整体错误，因此对三通需要进行专门的特殊处理，尤其是经过三通时管道的流向。在步骤A遍历应力分析模型获取三通信息时，先根据三通的直管和支管定义介质出/入情形，遍历三通时在每次进入或离开三通时计算与其最近的直段的方向增量作为三通的方向，通过比较第一和第二次离开或进入三通的方向，结合所述定义的情形，确定直管和支管的实际方向；同时根据介质进入或离开三通时是否有中断来确定所连接分支的类型。本专利技术的上述方法，在管道设计中实现了由应力分析数据直接快速准确的生成三维模型，设计人员无需在管道应力分析修改计算模型后手工重复三维建模，极大的提高了设计效率，以及避免了手工建模和数据传递中可能出现的差错，提高了成品质量，减少了后续校审时间。并且各软件之间的数据能够保证一致性，解决了多专业协同的问题。采用与上述方法相同的以元件等级为索引的方式，本专利技术还提供了与上述方法设计过程相反的三维模型向应力分析的数本文档来自技高网...

【技术保护点】
管道设计中应力分析向三维模型的数据转换方法，其特征包括：A.建立满足应力要求的应力分析模型，通过遍历所述应力分析模型，获得其中的管道拓扑结构、各元件的空间坐标及相互关系，以及包括各种等级信息的元件参数；B.将获得的信息按照三维模型软件可解析的格式生成中间文件；C.建立三维模型软件的元件等级数据库；D.根据中间文件中的分支等级名称和元件的等级名称遍历所述元件等级数据库，为对应的分支和元件赋予真实的等级模型，再结合所述中间文件中的管道拓扑结构、各元件的空间坐标及相互关系在三维软件中生成三维模型。

【技术特征摘要】
1.管道设计中应力分析向三维模型的数据转换方法，其特征包括：A.建立满足应力要求的应力分析模型，通过遍历所述应力分析模型，获得其中的管道拓扑结构、各元件的空间坐标及相互关系，以及包括各种等级信息的元件参数；B.将获得的信息按照三维模型软件可解析的格式生成中间文件；C.建立三维模型软件的元件等级数据库；D.根据中间文件中的分支等级名称和元件的等级名称遍历所述元件等级数据库，为对应的分支和元件赋予真实的等级模型，再结合所述中间文件中的管道拓扑结构、各元件的空间坐标及相互关系在三维软件中生成三维模型。2.如权利要求1所述的管道设计中应力分析向三维模型的数据转换方法，其特征为：步骤A中遍历应力分析模型获取元件的空间坐标时，先从应力分析模型中读取具有三维坐标的参考点P(x,y,z)，其中x、y、z分别表示参考点P的不同坐标轴上的值，参考点P随遍历应力分析模型的元件的过程移动，当遍历到代表相应元件的数据时，保存此时的参考点P的坐标作为该元件的坐标。3.如权利要求1所述的管道设计中应力分析向三维模型的数据转换方法，其特征为：步骤A中遍历应力分析模型获取对元件的方向信息时，是对离元件最近的直段的三个坐标轴方向上的增量归一化近似计算，得到的单位向量为该元件的方向，将该方向保存为三维模型软件可识别的格式。4.如权利要求1所述的管道设计中应力分析向三维模型的数据转换方法，其特征为：步骤A中遍历应力分析模型获取元件的等级信息时，在遍历过程中有任一等级信息发生改变后，将改变后的该等级信息作为所有元件新的等级，直到该等级信息再次改变。5.如权利要求1所述的管道设计中应力分析向三维模型的数据转换方法，其特征为：步骤A中遍历应力分析模型获取三通信息时，先根据三通的直管和支管定义介质出/入情形，遍...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈功，王梦怡，杨敏，钟顺洪，文剑，程月，程鹏，胡商建，安军，相红阳，贾荣，刘晓伟，吴迪，刘鲁林，唐辉辉，何松，孙茜，任青，
申请(专利权)人：四川电力设计咨询有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51