船用门型支架管架梁的设计方法、计算机存储介质及设备技术

本申请涉及船舶技术领域，具体而言，涉及一种船用门型支架管架梁的设计方法、计算机存储介质及设备。本申请的船用门型支架管架梁设计方法中，在三维建模平台构建三维管路模型，输入非几何参数，然后通过构建计算方法物理特性库调用函数和管架梁型材参数库调用函数，求解出管架梁型材的型号，通过对比两个管架梁型材的型号，将管架梁型材尺寸小的作为最终的管架梁型材型号。本申请依靠三维建模平台和建立调用函数的方式，提高了设计的效率且不容易产生参数设置错误，通过与经验设计值相比较，选取尺寸小的作为最终结果，能够使管架梁的设计更符合实际要求，减少管架梁重量远超过真实需要重量的情况，有利于实现船舶轻量化设计和建造目标。造目标。造目标。

【技术实现步骤摘要】
船用门型支架管架梁的设计方法、计算机存储介质及设备


[0001]本申请涉及船舶
，具体而言，涉及船用门型支架管架梁的设计方法、计算机存储介质及设备。

技术介绍

[0002]这部分中描述仅提供与本公开有关的背景信息且可以不构成现有技术。
[0003]管路作为船舶的血管，承担着船舶系统之间和系统内部的水、油、汽、气等介质的流量和热量交换。船舶管路主要通过支吊架与船体结构连接，实现管路系统的固定，其中门型支架如图1所示，又称为龙门支架，包括管架梁1和管架柱2，管道3安装在管架梁1上。这种支架具有良好的力学性能，应用较为广泛。如专利号为CN207729050U、CN209130305U和CN213685593U的技术专利分别详细介绍了不同门型抗震吊支架的结构特点。
[0004]目前船舶行业中，关于门型支架的结构参数尚没有标准，工程实践中往往局限于经验方法，依据管径单一参数，或依据管径和支架高度两个参数确定门型支架参数设计，导致门型支架受力状态偏向保守，船舶管路支架的总重量远远超出真实需要的总重量。另外，船舶大型化的发展趋势使得管路系统需要满足更长距离的输运要求，管路支吊架的保守设计将明显增加船舶重量，难以满足船舶轻量化的建造要求。当前门型支架布置采用人工查找经验设计方法的方式确定支架参数，建模效率较低且容易产生参数设置错误。

技术实现思路

[0005]本申请实施例的目的在于提供一种船用门型支架管架梁的设计方法，以能够使支架管架梁尺寸较为合理，有利于实现船舶轻量化设计和建造目标。
[0006]本申请实施例的另一目的还在于提供一种实现上述方法的计算机存储介质及计算机设备。
[0007]第一方面，提供了一种船用门型支架管架梁的设计方法，包括：
[0008]1)在三维建模平台构建三维管路模型，输入三维管路模型非几何参数，三维管路模型非几何参数包括运行条件、管内流动介质、管路材质；
[0009]2)构建计算方法物理特性库调用函数，已知三维管路模型非几何参数的条件下，通过计算方法物理特性库调用函数能够调取与三维管路模型非几何参数相对应的物理特性库中的物理特性参数。
[0010]构建管架梁型材参数库调用函数，基于管架梁型材几何参数和型号的对应关系，在已知管架梁型材几何参数的条件下，通过管架梁型材参数库调用函数能够调取管架梁型材的型号。
[0011]3)调用计算方法物理特性库调用函数，求解管路支架垂直载荷和水平载荷；
[0012]4)基于求解出的管路支架垂直载荷和水平载荷，求出管架梁需要满足的抗剪强度和抗弯强度，调用管架梁型材参数库调用函数和计算方法物理特性库调用函数，求出满足抗剪强度和抗弯强度要求的管架梁型材型号；
[0013]5)构建并调用管架梁经验设计数据库查找函数，已知三维管路模型几何参数条件下，通过管架梁经验设计数据库查找函数调取管架梁经验设计数据库中管架梁型材型号；
[0014]6)基于步骤4)中数学计算求出的管架梁型材型号和步骤5)中经验设计查找得到的管架梁型材型号，选取二者中尺寸小的作为管架梁型材型号结果。
[0015]一种可能实施的方案中，船用门型支架管架梁的设计方法还包括步骤7)：将步骤6)中的管架梁型材型号与三维管路模型中管架柱型材型号比对，选取二者中尺寸大的作为最终的管架梁型材型号结果。
[0016]一种可能实施的方案中，步骤1)中输入三维管路模型保温材料厚度参数和保温材质参数，步骤3)中，计算垂直载荷的参数包括保温材料重量。
[0017]一种可能实施的方案中，步骤3)中，计算垂直载荷的参数还包括管材重量和附加重量；计算水平载荷的参数包括补偿器水平推力、活动管架水平推力、管道内不平衡内推力。
[0018]一种可能实施的方案中，步骤4)包括：
[0019]步骤41)：调用计算方法物理特性库调用函数和管架梁型材参数库调用函数，计算出满足抗剪强度要求的管架梁型材的型号；
[0020]步骤42)：调用计算方法物理特性库调用函数，在步骤41)求解基础上，计算步骤41)中所计算出的管架梁型材的抗弯强度，如果管架梁型材抗弯强度不满足要求，增大管架梁型材的尺寸，直到管架梁型材的抗弯强度满足要求，此时根据管架梁型材的尺寸，调用管架梁型材参数库调用函数获取得到的管架梁型材的型号即为满足抗剪强度和抗弯强度要求的管架梁型材型号。
[0021]一种可能实施的方案中，步骤41)中管架梁型材的型号求解过程为：
[0022][0023]式中，S：管架梁截面积；
[0024]α：载荷系数；
[0025]T
V
：垂直载荷作用下管架梁在垂直方向所承受最大剪力；
[0026]T
H
：水平载荷作用下管架梁在水平方向所承受最大剪力；
[0027]n
s
：安全系数；
[0028]τ：管材的剪切许用应力；
[0029]求解后获取满足抗剪强度的最小管架梁型材截面积S，调用管架梁型材参数库调用函数，查找并获取满足抗剪强度要求的管架梁型材的型号。
[0030]一种可能实施的方案中，步骤42)中，管架梁型材满足管架梁抗弯强度求解不等式时，管架梁型材的抗弯强度即满足要求，管架梁抗弯强度求解不等式为：
[0031][0032]式中，α：载荷系数；
[0033]M
V
：垂直载荷作用下管架梁截面最大弯矩；
[0034]M
H
：水平载荷作用下管架梁截面最大弯矩；
[0035]r
V
、r
H
：M
V
、M
H
方向对应的截面塑性发展系数；
[0036]W
nV
、W
nH
：M
V
、M
H
方向对应的截面系数；
[0037]n
s
：安全系数；
[0038]σ：管材的许用应力。
[0039]一种可能实施的方案中，将步骤6)中管架梁型材型号结果添加至三维管路模型的非几何参数中，当调用管路参数定义时，该结果可一并显示。
[0040]第二方面，提供一种计算机存储介质，其存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面任一可能实施方案中所述的船用门型支架管架梁的设计方法。
[0041]第三方面，提供一种计算机设备，包括：
[0042]存储器及处理器，
[0043]所述存储器存储有计算机程序，该程序被处理器执行时第一方面任一可能实施方案中所述的船用门型支架管架梁的设计方法。
[0044]本申请中的船用门型支架管架梁的设计方法具有的有益效果：本申请的船用门型支架管架梁设计方法中，在三维建模平台构建三维管路模型，输入非几何参数，然后通过构建计算方法物理特性库调用函数和管架梁型材参数库调用函数，求解出管架梁型材的型号，通过构建管架梁经验设计数据库查找函数也查找出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船用门型支架管架梁的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在三维建模平台构建三维管路模型，输入三维管路模型非几何参数，三维管路模型非几何参数包括运行条件、管内流动介质、管路材质；2)构建计算方法物理特性库调用函数，已知三维管路模型非几何参数的条件下，通过计算方法物理特性库调用函数能够调取与三维管路模型非几何参数相对应的物理特性库中的物理特性参数；构建管架梁型材参数库调用函数，基于管架梁型材几何参数和型号的对应关系，在已知管架梁型材几何参数的条件下，通过管架梁型材参数库调用函数能够调取管架梁型材的型号；3)调用计算方法物理特性库调用函数，求解管路支架垂直载荷和水平载荷；4)基于求解出的管路支架垂直载荷和水平载荷，求出管架梁需要满足的抗剪强度和抗弯强度，调用管架梁型材参数库调用函数和计算方法物理特性库调用函数，求出满足抗剪强度和抗弯强度要求的管架梁型材型号；5)构建并调用管架梁经验设计数据库查找函数，已知三维管路模型几何参数条件下，通过管架梁经验设计数据库查找函数调取管架梁经验设计数据库中管架梁型材型号；6)基于步骤4)中数学计算求出的管架梁型材型号和步骤5)中经验设计查找得到的管架梁型材型号，选取二者中尺寸小的作为管架梁型材型号结果。2.根据权利要求1所述的船用门型支架管架梁的设计方法，其特征在于，船用门型支架管架梁的设计方法还包括步骤7)：将步骤6)中的管架梁型材型号与三维管路模型中管架柱型材型号比对，选取二者中尺寸大的作为最终的管架梁型材型号结果。3.根据权利要求1所述的船用门型支架管架梁的设计方法，其特征在于，步骤1)中输入三维管路模型保温材料厚度参数和保温材质参数，步骤3)中，计算垂直载荷的参数包括保温材料重量。4.根据权利要求3所述的船用门型支架管架梁的设计方法，其特征在于，步骤3)中，计算垂直载荷的参数还包括管材重量和附加重量；计算水平载荷的参数包括活动管架水平推力、补偿器水平推力、管道内不平衡内推力。5.根据权利要求1所述的船用门型支架管架梁的设计方法，其特征在于，步骤4)包括：步骤41)：调用计算方法物理特性库调用函数和管架梁型材参数库调用函数，计算出满足抗剪强度要求的管架梁型材的型号；步骤42)：调用计算方法物理特性库调用函数，在步骤41)求解基础上，计算步骤41)中所计算出的管架梁型材的...

【专利技术属性】
技术研发人员：卞修涛，张欣，缪文杰，
申请(专利权)人：江南造船集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：