一种埋地管道参数化分析方法技术

本发明专利技术涉及一种埋地管道参数化分析方法。首先利用ANSYS软件自身提供的参数化设计语言，将埋地管道有限元分析的全过程用APDL命令流表示，实现整个分析过程的参数化。然后利用VB对ANSYS进行后台封装，用户只需在VB界面中输入有关管道、道路和载荷等有效的计算参数，VB便可自动生成相应APDL命令流文件，并在后台调用ANSYS进行Batch批处理计算，最后将ANSYS计算结果通过VB结果显示界面以图形或表格等形式返回给用户，实现整个分析过程的可视化。本发明专利技术将复杂的埋地管道仿真分析过程进行了参数化与可视化，不仅降低了对用户有限元知识的要求，特别是对于序列性埋地管道的分析而言，省去了大量建模和网格划分等步骤所需的时间，极大提高了设计人员的工作效率。

A parametric analysis method of buried pipeline

【技术实现步骤摘要】
一种埋地管道参数化分析方法
本专利技术涉及一种埋地管道参数化分析方法，主要适用于长输油气管道运输领域。
技术介绍
管道运输由于其不仅运输量大、占地少、费用低，并可实现全面自动化等特点，被广泛应用在市政、水利和能源等领域，成为现代生活中一种必不可少的基础设施。其中，埋地管道具有节省地上空间、减少自然和人为破坏等优点，优越性更加显著。然而，目前许多早期修建的油气管道经过多年的服役，已进入事故多发期。埋地管道运行环境复杂，承受载荷种类较多，在管道结构自重、覆土压力、管道内压、温度载荷和路面交通荷载等载荷的联合作用下，易发生疲劳破坏、变形失稳、甚至脆性断裂等事故，造成巨大经济损失和人员伤亡。管道埋置于地下，极具隐蔽性，检修工作难以开展。因此，有必要加强对埋地管道的结构分析。埋地管道结构分析往往涉及到几何非线性、材料非线性和接触非线性等复杂问题，导致对管道-土壤-载荷耦合系统求解困难，使其难以通过常规的解析方法得以解决。ANSYS是目前常见的一种大型通用有限元分析软件，可以用来进行结构、热、流体、电磁、声学或其之间相互耦合等问题的求解，被广泛应用在石油化工、机械制造、航天航空等各个领域。但有限元分析过程中实体建模和网格划分等操作均需花费大量时间，特别是对于大型、复杂的有限元模型或序列性产品而言，过程繁琐、效率低下。APDL是一种ANSYS专用的解释性语言，可采取对变量进行参数化的方式，实现整个有限元分析过程的参数化。通过简单地修改其中的参数，就可以反复分析各种尺寸、载荷大小不同的序列性产品，极大提高分析效率。然而，有限元不仅技术门槛较高，而且APDL又存在图形交互性不够、分析过程不够直观等问题，故可进一步利用VB可视化技术对有限元分析的参数化命令进行封装，对ANSYS进行二次开发。本专利技术涉及的一种埋地管道参数化分析方法可以方便快捷地对埋地管道进行结构仿真分析，不仅降低了对用户有限元知识的要求，而且极大提高了设计人员的工作效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种埋地管道参数化分析方法，使埋地管道仿真分析的全过程参数化和可视化，降低有限元使用门槛，提高实际工程中埋地管道结构分析效率，降低成本。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种埋地管道参数化分析方法，包括如下步骤：步骤S1、启动VB程序，编制埋地管道参数化分析系统界面；步骤S2、在VB参数输入界面中输入埋地管道仿真计算所需参数；步骤S3、将VB获得的参数转化为ANSYS能够识别的APDL语言，并生成相应的埋地管道仿真分析输入命令流文件；步骤S4、VB后台调用ANSYS批处理程序并执行上述生成的输入命令流文件；步骤S5、将ANSYS计算结果返回给VB界面。进一步地，所述步骤S1中埋地管道参数化分析系统界面具体为：用户登陆界面、主界面、参数输入界面及结果显示界面；其中，用户登陆界面用于进行用户识别，所有用户均需正确输入用户名和密码后方可登录系统进行操作使用；主界面包括文件、设置、数据、结果、报告和帮助等主菜单，用户可以在此界面选择所要分析的埋地管道类型或进行相关设置。进一步地，所述步骤S2中埋地管道仿真计算所需参数包括三个方面的信息，即管道信息、道路信息和载荷信息，其中管道信息包括管道结构参数、管道材料属性参数，道路信息包括道路各层材料属性参数，载荷信息包括管道内压、管道温差、车速和轮压等载荷参数；所输入的参数需确保ANSYS能有效地完成埋地管道力学仿真分析。进一步地，所述步骤S3中将VB获得的参数转化为ANSYS能够识别的APDL语言的方法为：利用VB语言，将用户在VB界面输入的参数与ANSYS命令流的参变量对应起来，并通过VB的文本接口，生成相应的.txt文件，用以保存输入参数对应的APDL命令，最后将该文件嵌入到埋地管道仿真分析的输入命令流文件中，关键VB代码如下：Open"E:\Pipeline.txt"ForOutputAs#1Print#1,"*SET,D,";Format(Text1.Text,"0.000")其中，"E:\Pipeline.txt"为保存输入参数对应的APDL命令流文件，“*SET”为ANSYS中给用户命名的参数赋值的命令，最后在ANSYS的输入命令流文件中添加"/input，'Pipeline'，'txt'，'E:\'，，0"语句，即可实现VB与ANSYS之间的数据传递。进一步地，所述步骤S4中VB后台调用ANSYS批处理程序的方法为：通过VB中的shell（）函数调用ANSYS，该函数用于执行包括*.exe文件在内的可执行文件；ANSYS后台启动后，自动读入上述生成的输入命令流文件，并进行批处理计算，实现VB与ANSYS的接口连接。关键VB代码如下：DimXX=Shell("D:\ANSYS\……\ansys140.exe-b-pane3fl-dirD:\PipelineAnalysis-jPipeline-iinput.log-ooutput.log")其中：“D:\ANSYS\……\ansys140.exe”为ANSYS安装路径，“-b”为设置ANSYS的SimulationEnvironment为ANSYSBatch，“-p”为设置ANSYSLicense对应的产品特征代码，此处用的是ane3fl，为Multiphsics模块的特征代码，“-dir”为设置工作路径，“-j”为设置工程文件名称，“-i”为ANSYS输入的命令流文件，“-o”为ANSYS输出的结果文件，一般为*.log文件。进一步地，所述步骤S5中为了在VB中直接查看埋地管道仿真结果并直观显示出来，需要在输入的命令流文件中编写相应的后处理命令，将需要查看的数据结果保存到工作目录中；另外，为了对结果进行一个比较全面的查看，结果显示界面包括直管计算结果和弯管计算结果两大类，每一类里面又包括查看图形结果、查看文本结果、查看节点结果数据和生成分析报告四个部分。具体为：（1）查看图形结果：查看图形结果界面设置有位移、应力等基本力学指标的查看按钮，为了能让熟悉ANSYS操作的用户对计算结果进一步查看分析，还设置有转入ANSYS平台按钮。该部分主要是利用VB中的LoadPicture函数将ANSYS后处理得到的图形结果加载到VB窗体的Image控件中。关键APDL命令流如下：/SHOW,JPEG,,0/TITLE,ContourofsumdisplacementsinModel!定义图片标题/POST1PLNSOL,U,SUM,0,1.0!显示位移云图/SHOW,CLOSEFINISH/rename,Pipeline000.jpg,,,'D:\PipelineAnalysis\model_weiyi.jpg'!图片重命名关键VB代码如下：Image1.Picture=LoadPicture("D:\PipelineAnalysis\model_weiyi.jpg")其中“本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种埋地管道参数化分析方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤S1、启动VB程序，编制埋地管道参数化分析系统界面；/n步骤S2、在VB参数输入界面中输入埋地管道仿真计算所需参数；/n步骤S3、将VB获得的参数转化为ANSYS能够识别的APDL语言，并生成相应的埋地管道仿真分析输入命令流文件；/n步骤S4、VB后台调用ANSYS批处理程序并执行上述生成的输入命令流文件；/n步骤S5、将ANSYS计算结果返回给VB界面。/n

【技术特征摘要】
1.一种埋地管道参数化分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、启动VB程序，编制埋地管道参数化分析系统界面；
步骤S2、在VB参数输入界面中输入埋地管道仿真计算所需参数；
步骤S3、将VB获得的参数转化为ANSYS能够识别的APDL语言，并生成相应的埋地管道仿真分析输入命令流文件；
步骤S4、VB后台调用ANSYS批处理程序并执行上述生成的输入命令流文件；
步骤S5、将ANSYS计算结果返回给VB界面。


2.根据权利要求1所述的一种埋地管道参数化分析方法，其特征在于，所述步骤S1中埋地管道参数化分析系统界面具体为：用户登陆界面、主界面、参数输入界面及结果显示界面；其中，用户登陆界面用于进行用户识别，所有用户均需正确输入用户名和密码后方可登录系统进行操作使用；主界面包括文件、设置、数据、结果、报告和帮助主菜单，用户可以在此界面选择所要分析的埋地管道类型或进行相关设置。


3.根据权利要求1所述的一种埋地管道参数化分析方法，其特征在于，所述步骤S2中埋地管道仿真计算所需参数包括三个方面的信息，即管道信息、道路信息和载荷信息，其中管道信息包括管道结构参数、管道材料属性参数，道路信息包括道路各层材料属性参数，载荷信息包括管道内压、管道温差、车速和轮压载荷参数；所输入的参数需确保ANSYS能有效地完成埋...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟舜聪，陈曼，徐宗煌，刘峰，伏喜斌，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35