一种将SupportModeler支吊架设计模型转为分析模型的方法技术

本发明专利技术公开了一种将SupportModeler支吊架设计模型转为分析模型的方法，包括综合特征提取、几何识别、拓扑重建、空间搜索等步骤，其中综合特征提取通过解析支吊架模型DGN文件和关联数据库数据库调出DGN格式文件中支吊架的位置、材料、零部件属性、连接点、几何信息的提取，SupportModeler支吊架相关信息存放在数据库和DGN格式文件中，综合特征包括支吊架的位置、材料、零部件属性、连接点等信息，具体如图1所示。优点在于：本发明专利技术可顺利完成SupportModeler支吊架模型至分析模型的转化，分析模型采用文本格式，方便导入各种分析软件；相对于现有技术中建立分析模型需要半天左右时间，现在可通过本发明专利技术的算法自动完成，显著提高文件质量，降低时间成本和人力成本，带来客观的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种将SupportModeler支吊架设计模型转为分析模型的方法
本专利技术涉及有限元分析
，尤其涉及一种将SupportModeler支吊架设计模型转为分析模型的方法。
技术介绍
管道支吊架具有承受管道载荷、限制管道位移和控制管道振动等功能，核电站工艺系统中的管道支吊架是保证整个核电站管道和设备长期安全运行重要部件。为保证安全性，成千上万的结构复杂、功能多样的管道支吊架均需力学分析和规范评定，是一项工作量大且繁琐的工作。目前在三维工厂设计领域，集成软件得到了广泛的应用，目前使用最广泛的开发商主要有三家：美国Intergraph公司的PDS及SmartPlant3D，Bentley公司的AutoPlant和PlantSpace，英国AVEVA公司的PDMS，这些软件可覆盖工厂整个生命周期的设计、建造、运营和维护等。SupportModeler是PDS采用的支吊架建模工具，可将支吊架模型信息保存在统一的数据库中，但是SupportModeler模型数据信息和力学分析软件需求的数据信息之间无接口，造成了力学分析时需要按照设计模型信息进行重新人工建模，费时费力，同时，也不可避免的增加了力学分析模型和设计模型不一致的可能性。为了解决目前支吊架力学分析效率低、分析模型易出错的技术问题，本专利技术提供了一种模型转换方法，可将SupportModeler支吊架设计模型转化为具有可读性的分析模型，所述方法是通过解析SupportModeler接口文件和关联数据库信息，结合特征提取、几何识别、拓扑重建、空间搜索技术，实现设计模型自动转化为分析模型，其特点在于用户不必重复输入支吊架设计模型信息、加载信息、材料信息等，仅需输入项目编号、公英制单位等有限的信息，就能够直接获取用于后续支吊架力学分析的有限元模型，支吊架力学分析的效率和质量得以大幅度提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中SupportModeler支吊架数据库数据类型复杂，不同的管部件的图形工程参数和结构形式不同；数据之间关系复杂，各部件之间存在复杂的拓扑关系和设计约束。因此在模型转换时，难以得到足够充分性和有效性数据的问题，而提出的一种将SupportModeler支吊架设计模型转为分析模型的方法。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种将SupportModeler支吊架设计模型转为分析模型的方法，包括包括以下步骤：S1、综合特征提取查询数据库调出DGN格式文件中支吊架的综合特征；包括支吊架的位置、材料、零部件属性、连接点；通过DGN解析，可识别支吊架各零部件的几何信息，零部件包括方钢、工字钢、槽钢、角钢、板、管夹；利用DGN单元所包含的二进制串链接属性(链接属性包含了单元在数据表中的键值)，查选单元相关信息；S2、几何识别通过几何识别方法精确解析方钢、工字钢、槽钢、角钢、板、管夹的结构，并转化为梁、板等有限元信息；S3、拓扑重建通过几何矢量计算，识别单元的中心线和立体的尺寸、位置关系，自动判断它们之间是否接触、接触位置以及焊接空间，并生成有限元分析所需的偏心和刚性单元，将模型中的所有单元通过拓扑重建方法连接为可进行力学计算的模型；S4、空间搜索读取管道载荷和支吊架加载点中心坐标，判断支吊架类型；①、如支吊架为管夹类，则将管夹简化为刚性单元，并在最高点通过典型加载点空间搜索算法进行加载；②、如支吊架为门型框架类，则根据约束方向寻找加载点，并增加刚性单元供典型加载点空间搜索算法加载；加载方法：加载点空间搜索(读取管径信息)→确定加载范围(确定支吊架受力点)→生成刚性加载单元(按方向添加管道载荷)→形成载荷组合工况。在上述的将SupportModeler支吊架设计模型转为分析模型的方法中，步骤一中的数据库包括：模型列表：包含项目中的模型列表；区域列表：包含项目中模型列表所在区域及模型存放位置；支撑列表：包含模型中支撑信息；零部件列表：包含支撑中零部件信息；属性列表：包含了支撑中零部件属性；连接点列表：包含了支撑中零部件之间的连接点。在上述的将SupportModeler支吊架设计模型转为分析模型的方法中，步骤二中的几何识别方法包括：方钢(一组相对的面构成方钢)：先通过方钢的截面属性判断方钢开口的方向，再分别对每个截面提取关键点信息。工字钢1(一组工字形截面构成工字钢)：判断工字钢上下板的位置，再计算截面的局部纵轴向量工字钢2(三块板构成工字钢)：根据法向量判别法识别各个板的位置，再根据位置信息判断各个表面的位置；角钢(一组L形截面构成角钢)：通过最大距离法，提取角钢的三个关键点，再针对角钢长轴与短轴的关系分别计算关键的开口方向信息的局部纵轴向量；槽钢(一组C形截面构成槽钢)：通过最大距离法提取槽钢的四个关键点，判断面向开口的面，进而计算出开口方向信息的局部纵轴向量；钢板(最大两个表面至少有一个中心点与其它一个单元接触，而较小表面没有连接)：根据坐标点计算钢板位置和形状，需转化为沿厚度方向的刚性单元。在上述的将SupportModeler支吊架设计模型转为分析模型的方法中，步骤三中的拓扑重建方法：型钢端部焊在另一根型钢侧面(分支单元与主单元垂直或一定角度连接)：①、公垂线长度小于公差，则在分支单元端部设置偏心；②、公垂线长度大于等于公差，除了在分支单元端部设置偏心之外，还需增加刚性单元；型钢端部焊在垫板上(分支单元与板垂直或一定角度连接)：①、如果公垂线长度小于公差，则从连接点创建垂直于被连接单元的刚性单元；②、如果公垂线长度大于等于公差，除了在垫板分支单元端部设置偏心之外，增加刚性单元，连接被连接单元与连接单元；两根型钢侧面焊接(两根垂直的型钢侧面接触)：计算两根型钢的公垂线，在公垂线位置生成刚性单元；管夹焊接在垫板上或型钢侧面(管夹作为刚性单元，与被焊接单元连接)：根据公垂线的长度，决定是否增加刚性单元；型钢侧面连接板单元表面(型钢与板边缘平行)：在型钢的端部生成刚性单元，与板单元连接。与现有的技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术可顺利完成SupportModeler支吊架模型至分析模型的转化，分析模型采用文本格式，方便导入各种分析软件；相对于现有技术中建立分析模型需要半天左右时间，现在可通过本专利技术的算法自动完成，显著提高文件质量，降低时间成本和人力成本，带来客观的经济效益。附图说明图1为本专利技术提出的一种将SupportModeler支吊架设计模型转为分析模型的方法中SupportModeler支吊架的数据库结构图；图2为本专利技术中步骤二中DGN文件代码及解析示例；图3、4、5为本专利技术中步骤三中典型结构拓扑重建技术算法形成模型图；图6为本专利技术步骤四中典型加载点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种将SupportModeler支吊架设计模型转为分析模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、综合特征提取/n查询数据库调出DGN格式文件中支吊架的/n综合特征；包括支吊架的位置、材料、零部件属性、连接点；/n通过DGN解析，可识别支吊架各零部件的几何信息，零部件包括方钢、工字钢、槽钢、角钢、板、管夹；/n利用DGN单元所包含的二进制串链接属性，查选单元相关信息；/nS2、几何识别/n通过几何识别方法精确解析方钢、工字钢、槽钢、角钢、板、管夹的结构，并转化为梁、板等有限元信息；/nS3、拓扑重建/n通过几何矢量计算，识别单元的中心线和立体的尺寸、位置关系，自动判断它们之间是否接触、接触位置以及焊接空间，并生成有限元分析所需的偏心和刚性单元，将模型中的所有单元通过拓扑重建方法连接为可进行力学计算的模型；/nS4、空间搜索/n读取管道载荷和支吊架加载点中心坐标，判断支吊架类型；/n①、如支吊架为管夹类，则将管夹简化为刚性单元，并在最高点通过典型加载点空间搜索算法进行加载；/n②、如支吊架为门型框架类，则根据约束方向寻找加载点，并增加刚性单元供典型加载点空间搜索算法加载；/n加载方法：加载点空间搜索(读取管径信息)→确定加载范围(确定支吊架受力点)→生成刚性加载单元(按方向添加管道载荷)→形成载荷组合工况。/n...

【技术特征摘要】
1.一种将SupportModeler支吊架设计模型转为分析模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、综合特征提取
查询数据库调出DGN格式文件中支吊架的
综合特征；包括支吊架的位置、材料、零部件属性、连接点；
通过DGN解析，可识别支吊架各零部件的几何信息，零部件包括方钢、工字钢、槽钢、角钢、板、管夹；
利用DGN单元所包含的二进制串链接属性，查选单元相关信息；
S2、几何识别
通过几何识别方法精确解析方钢、工字钢、槽钢、角钢、板、管夹的结构，并转化为梁、板等有限元信息；
S3、拓扑重建
通过几何矢量计算，识别单元的中心线和立体的尺寸、位置关系，自动判断它们之间是否接触、接触位置以及焊接空间，并生成有限元分析所需的偏心和刚性单元，将模型中的所有单元通过拓扑重建方法连接为可进行力学计算的模型；
S4、空间搜索
读取管道载荷和支吊架加载点中心坐标，判断支吊架类型；
①、如支吊架为管夹类，则将管夹简化为刚性单元，并在最高点通过典型加载点空间搜索算法进行加载；
②、如支吊架为门型框架类，则根据约束方向寻找加载点，并增加刚性单元供典型加载点空间搜索算法加载；
加载方法：加载点空间搜索(读取管径信息)→确定加载范围(确定支吊架受力点)→生成刚性加载单元(按方向添加管道载荷)→形成载荷组合工况。


2.根据权利要求1所述的一种将SupportModeler支吊架设计模型转为分析模型的方法，其特征在于，步骤一中的数据库包括：
模型列表：包含项目中的模型列表；
区域列表：包含项目中模型列表所在区域及模型存放位置；
支撑列表：包含模型中支撑信息；
零部件列表：包含支撑中零部件信息；
属性列表：包含了支撑中零部件属性；
连接点列表：包含了支撑中零部件之间的连接点。


3.根据权利要求1所述的一种将SupportModeler支吊架设计模型转为分析模型的...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁涛，冯哲，王高阳，殷海峰，丁凯，陈星文，周劭翀，周莹，邹建荣，张旭，沈小要，梁兵兵，虞宏，胡哲霖，陈坤，王鲁明，
申请(专利权)人：上海核工程研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31