基于Python与Ansys管土非线性参数可视化悬空管道安全评估方法技术

一种基于Python与Ansys管土非线性参数可视化悬空管道安全评估方法，涉及评估方法技术领域，它基于APDL建立三维管土非线性接触的参数化模型，利用Python语言编制Buried Pipeline(悬空管道可视化安全分析系统界面)。解决了ANSYS建模过程繁琐、分析效率低等不足，提供给用户操作简单分析高效的操作界面，建立了极限悬空长度为评价指标的塌陷埋地管道的安全评价体系，致力于实现管道安全评估智能化。化。化。

【技术实现步骤摘要】
基于Python与Ansys管土非线性参数可视化悬空管道安全评估方法

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[0001]本专利技术涉及评估方法
，具体涉及一种基于Python与Ansys管土非线性参数可视化悬空管道安全评估方法。

技术介绍
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[0002]ANSYS有限元分析已经在埋地管道的科研领域取得了广泛的应用，但是在实际工程实践中，存在建模过程繁琐、分析效率低等不足，每当改变某一参数时，就需要重新建模、划分网格、加载及后处理，非常不利于工程实践的使用。因此，本专利技术对ANSYS进行二次开发，旨在提供给用户操作简单分析高效的软件。
[0003]管线作为工农业生产运输和城市发展的基础，埋地管线主要应用于给排水、输油、供气和供热系统中。而地基塌陷是引起埋地管线破坏的重要原因之一，因此分析埋地悬空管道的安全问题是一项十分重要的课题，且管土接触问题较为复杂，本专利技术通过建立三维管土非线性接触模型分析埋地悬空管道应力、位移规律，为工程人员判断管道是否失效提供了强有力依据。
[0004]悬空管道的悬空长度分为：基于应力失效准则的安全悬空长度和基于应变失效准则的极限悬空长度，本专利技术通过对管道极值应力随悬空长度的变化规律进行分析，建立悬空管道工程的安全评价体系，为工程人员判断管道安全状态提供了依据，并对模拟所得数据进行整理分析，为埋地管道智能化检测提供了数据支撑。
[0005]近些年随着互联网的快速发展，数字化技术在土木工程领域中得到了大幅度发展，如：计算机辅助设计(CAD)、信息化施工、智能化建筑、智能化交通、仿真系统等方面。本专利技术在土木数字化应用方面起到了很好的实例性示范作用，为土木数字化发展提供了新思路。

技术实现思路
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[0006]本专利技术的目的在于提高ANSYS有限元模拟分析效率，为长输油气悬空管道分析提供新的方式方法，建立长输油气悬空管道安全评价体系，旨在助力土木数字化发展。
[0007]为了解决
技术介绍
所存在的问题，本专利技术是采用如下技术方案：步骤如下：
[0008]步骤1、启动ANSYS软件，采用APDL(ANSYS Parameter Design Language)建立参数化三维管土非线性接触模型；
[0009]步骤2、启动Python程序，采用PYQT5编制Buried Pipeline V.1.0.0(悬空管道可视化安全分析系统界面)；
[0010]步骤3、利用计算机语言将Buried Pipeline软件界面输入所需的计算参数转化为APDL语言；
[0011]步骤4、Buried Pipeline后台调用ANSYS批处理程序完成悬空管道在不同工况荷载下的的应力计算；
[0012]步骤5、将ANSYS计算结果返回给Buried Pipeline，并进一步完成悬空管道的安全评估工作；
[0013]步骤6、最后在利用NSIS(Nullsoft Scriptable Install System)完成本软件的打包与发布。
[0014]所述的步骤1中采用APDL(ANSYS Parameter Design Language)建立参数化三维管土非线性接触模型具体为：管体本构模型采用理想三折线弹塑性模型，土体本构模型采用MC模型(莫尔
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库伦模型)，管土接触采用面面接触，接触面算法采用增强的拉格朗日算法，接触表面的相互作用模式为标准接触，张开时法向压力是0。
[0015]所述的步骤2中采用PYQT5编制Buried Pipeline(悬空管道可视化安全分析系统界面)，具体分为程序安装、主菜单、参数化、结果显示、安全评估、软件操作帮助、打印报告等6个界面，程序安装界面用于满足用户的安装需求，主菜单界面包括文件、软件设置、打印文件、软件帮助，参数化界面用于用户对于不同工况参数的输入，结果显示界面主要分为文本数据结果输出及应力、应变、位移云图等可视化输出，安全评估界面为管道工程风险等级的安全评价，软件操作帮助界面用于指导新用户操作使用Buried Pipeline，打印报告界面用于不同工况下的悬空管道非线性分析后报告生成。
[0016]所述的所述步骤3中将Buried Pipeline软件界面输入所需的计算参数转化为APDL语言具体为：利用Python语言，将用户在Buried Pipeline界面输入的参数与ANSYS命令流的参数变量对应起来,实现Buried Pipeline与ANSYS之间的数据传递。
[0017]所述的步骤4中Buried Pipeline后台调用ANSYS批处理程序的方法为：首先打开APDL Product Launcher,其次，设置证书方式为Batch模式，同时设置工作目录，以及批处理宏文件所在的文件夹以及求解信息输出文件夹，这里建议都放在一个目录中，设置完毕后，点击Tools>Display Command Line,则会出现批处理计算的命令，利用os模块的system函数直接调用上述批处理命令即可运行，并进行批处理计算。
[0018]所述的步骤5中将ANSYS计算结果返回给Buried Pipeline，并进一步完成悬空管道的安全评估具体为：首先将ANSYS结果保存到工作目录下，然后通过Python调取文本数据结果以及各种应力、应变、位移云图结果，再通过Buried Pipeline进行结果分析对悬空管道的工程安全等级进行评估。
[0019]所述的步骤6中将利用NSIS(Nullsoft Scriptable Install System)完成本软件的打包与发布，Nullsoft为封装安装文件用工具，可以用其脚本语言自定安装的流程，实现了Buried Pipeline安装、卸载、系统设置等功能。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021]1.解决ANSYS建模过程繁琐、分析效率低等不足，提供给用户操作简单且高效的Buried Pipeline分析软件。
[0022]2.管土相互作用问题复杂，本专利技术建立的三维管土非线性接触模型，为研究埋地管线的塌陷问题提供了一种新方法。
[0023]3.基于应力失效准则的安全悬空长度和基于应变失效准则的极限悬空长度，建立了基于悬空长度为评价指标的塌陷埋地管道的安全评价体系，从而实现智能化评估。
附图说明：
[0024]图1是本专利技术流程图；
[0025]图2是本专利技术安全评估流程图；
[0026]图3是本专利技术软件程序展示图。
具体实施方式：
[0027]参照各图，本专利技术具体采用如下实施方式：步骤如下：
[0028]步骤1、启动ANSYS软件，采用APDL(ANSYSParameterDesignLanguage)建立参数化三维管土非线性接触模型；
[0029]步骤2、启动Python程序，采用PYQT5编制BuriedPipelineV.1.0.0(悬空管道可视化安全分析系统界面)；
[0030]步骤3、利用计算机语言将BuriedPipeline软件界面输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Python与Ansys管土非线性参数可视化悬空管道安全评估方法，其特征在于：步骤如下：步骤1、启动ANSYS软件，采用APDL(ANSYS Parameter Design Language)建立参数化三维管土非线性接触模型；步骤2、启动Python程序，采用PYQT5编制Buried Pipeline V.1.0.0(悬空管道可视化安全分析系统界面)；步骤3、利用计算机语言将Buried Pipeline软件界面输入所需的计算参数转化为APDL语言；步骤4、Buried Pipeline后台调用ANSYS批处理程序完成悬空管道在不同工况荷载下的的应力计算；步骤5、将ANSYS计算结果返回给Buried Pipeline，并进一步完成悬空管道的安全评估工作；步骤6、最后在利用NSIS(Nullsoft Scriptable Install System)完成本软件的打包与发布。2.根据权利要求1所述的一种基于Python与Ansys管土非线性参数可视化悬空管道安全评估方法，其特征在于：所述的步骤1中采用APDL(ANSYS Parameter Design Language)建立参数化三维管土非线性接触模型具体为：管体本构模型采用理想三折线弹塑性模型，土体本构模型采用MC模型(莫尔
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库伦模型)，管土接触采用面面接触，接触面算法采用增强的拉格朗日算法，接触表面的相互作用模式为标准接触，张开时法向压力是0。3.根据权利要求1所述的一种基于Python与Ansys管土非线性参数可视化悬空管道安全评估方法，其特征在于：所述的步骤2中采用PYQT5编制Buried Pipeline(悬空管道可视化安全分析系统界面)，具体分为程序安装、主菜单、参数化、结果显示、安全评估、软件操作帮助、打印报告等6个界面，程序安装界面用于满足用户的安装需求，主菜单界面包括文件、软件设置、打印文件、软件帮助，参数化界面用于用户对于不同工况参数的输入，结果显示界面主要分为文本数据结果输出及应力、应变、位移云图等可视化输出，安全评估界面为管道工程风险等级的安全评价，软件操作帮助界面用于指导新用户操作使用Bu...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕振超，周亚东，滕云超，刘佳琳，李波，李正巍，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：