管道吊装下沟可行性分析方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种管道吊装下沟可行性分析方法、系统、存储介质及设备，方法包括：根据管道几何模型和管沟计算模型基于接触算法构建管道

【技术实现步骤摘要】
管道吊装下沟可行性分析方法及系统


[0001]本专利技术涉及油气管道铺设
，尤其涉及一种管道吊装下沟可行性分析方法及系统。

技术介绍

[0002]随着社会经济的发展，对能源的需求增加，石油石化企业逐步增多，输油、输气等金属管道的需求量也在不断增加。管道吊装下沟过程对管道和焊缝的受力、变形情况影响最为严重，甚至会导致焊缝的失效和钢管的严重变形。
[0003]管道在吊装(下沟)过程中将承受弯曲和轴向应力作用，在不合理的吊装应力下，管道焊缝及母材发生塑性变形，特别是焊缝在低温吊装应力下将有形成裂纹的可能性，甚至导致断裂。
[0004]目前国内外施工标准中没有管道吊装下沟过程受力分析的相关内容。相关研究仅仅局限于平面静态应力分析，对管道三维状态的复杂受力情况(弯矩、扭矩)未作分析。如何确保管道在合理应力下吊装下沟，保证管道及焊缝的安全性，对于确保试验段及后续管道的建设具有至关重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术存在的问题，提供一种管道吊装下沟可行性分析方法及系统。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种管道吊装下沟可行性分析方法，包括：根据管道几何模型和管沟计算模型基于接触算法构建管道
‑
管沟作用模型；基于预设起吊方案对所述管道
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管沟作用模型进行参数配置，基于所述管道
‑
管沟作用模型调用有限元FEA对管道吊装下沟过程进行模拟计算分析，得到模拟分析结果；基于所述模拟分析结果和所述预设起吊方案中各起吊机的属性信息确定所述预设起吊方案的可行性。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术还提供一种管道吊装下沟可行性分析系统，包括：模型构建模块、模拟分析模块和可信性分析模块；
[0008]模型构建模块用于根据管道几何模型和管沟计算模型基于接触算法构建管道
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管沟作用模型；模拟分析模块用于基于预设起吊方案对所述管道
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管沟作用模型进行参数配置，基于所述管道
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管沟作用模型调用有限元FEA对管道吊装下沟过程进行模拟计算分析，得到模拟分析结果；可行性分析模块用于基于所述模拟分析结果和所述预设起吊方案中各起吊机的属性信息确定所述预设起吊方案的可行性。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行上述技术方案提供的管道吊装下沟可行性分析方法。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术还提供一种计算设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上的并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行上述技术方案提
供的管道吊装下沟可行性分析方法。
[0011]本专利技术的有益效果是：通过构建管道管沟作用模型，对管道的下沟过程进行模拟分析，基于模拟分析结果和预设起吊方案中各起吊机的属性信息确定预设起吊方案的可行性，对管道能否成功下沟进行有效预判，能够有效指导管道下沟过程的施工过程，避免吊装下沟过程中伤人及设备损伤。
[0012]本专利技术附加的方面及其优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术实践了解到。
附图说明
[0013]图1为本专利技术实施例提供的管道吊装下沟可行性分析方法流程图；
[0014]图2为本专利技术实施例提供的吊臂起吊不同位置受力状态示意图；
[0015]图3为本专利技术实施例提供的管体起吊
‑
吊管机幅值增加的过程示意图；
[0016]图4为本专利技术实施例提供的吊管机的最大吊绳内偏角计算示意图；
[0017]图5为本专利技术实施例提供的管道吊装下沟可行性分析系统各功能模块实现功能示意图。
具体实施方式
[0018]以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0019]需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
[0020]图1为本专利技术实施例提供的管道吊装下沟可行性分析方法流程图。如图1所示，该方法包括：
[0021]S1，根据管道几何模型和管沟计算模型基于接触算法构建管道
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管沟作用模型；
[0022]S2，基于预设起吊方案对所述管道
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管沟作用模型进行参数配置，基于所述管道
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管沟作用模型调用有限元FEA(FEA，Finite Element Analysis)对管道吊装下沟过程进行模拟计算分析，得到模拟分析结果；
[0023]S3，基于所述模拟分析结果和所述预设起吊方案中各起吊机的属性信息确定所述预设起吊方案的可行性。
[0024]本专利技术实施例通过构建管道管沟作用模型，对管道的下沟过程进行模拟分析，基于模拟分析结果和预设起吊方案中各起吊机的属性信息确定预设起吊方案的可行性，对管道能否成功下沟进行有效预判，能够有效指导管道下沟过程的施工过程，避免吊装下沟过程中伤人及设备损伤。
[0025]采用本专利技术实施例的方法计算起吊机在不同幅值下的起吊可能，将分析结果解释到实际案例中现场情况。
[0026]可选地，根据管道几何模型和管沟计算模型基于接触算法构建管道
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管沟作用模型，包括：
[0027]S11，获取管道参数信息(如管道迹线、管径和材质信息等)，根据所述管道参数信息构建管道几何模型，所述管道几何模型包括管道长度信息、管径信息、壁厚信息、转动惯量信息以及所有需要的网格特征(计算网格节点和计算管道单元)。该部分主要实现的功能是：输入管道迹线、管径和材质信息，通过程序来输出管道有限元计算节点和网格单元信息。
[0028]S12，获取管沟参数信息(如管沟的宽、深、坡比以及土壤属性等参数)，根据所述管沟参数信息构建管沟计算模型，所述管沟计算模型包括沟面网格的节点编号、坐标信息以及沟面结构化四节点单元信息。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管道吊装下沟可行性分析方法，其特征在于，包括：根据管道几何模型和管沟计算模型基于接触算法构建管道
‑
管沟作用模型；基于预设起吊方案对所述管道
‑
管沟作用模型进行参数配置，基于所述管道
‑
管沟作用模型调用有限元FEA对管道吊装下沟过程进行模拟计算分析，得到模拟分析结果；基于所述模拟分析结果和所述预设起吊方案中各起吊机的属性信息确定所述预设起吊方案的可行性。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据管道几何模型和管沟计算模型基于接触算法构建管道
‑
管沟作用模型，包括：获取管道参数信息，根据所述管道参数信息构建管道几何模型，所述管道几何模型包括管道长度信息、管径信息、壁厚信息、转动惯量信息以及所有需要的网格特征；获取管沟参数信息，根据所述管沟参数信息构建管沟计算模型，所述管沟计算模型包括沟面网格的节点编号、坐标信息以及沟面结构化四节点单元信息；根据所述管道几何模型和所述管沟计算模型基于面
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面接触算法构建管道
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管沟作用模型。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述管道几何模型和所述管沟计算模型基于面
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面接触算法构建管道
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管沟作用模型，公式如下：其中，σ
ij
代表土壤中应力张量，σ
ij
＝E
ijkl
ε
kl
，E
ijkl
为弹性常数四阶张量，ε
kl
代表应变；σ
ij,j
代表应力张量梯度，δu
i
为位移变分，δu
i,j
表示i方向位移沿着j方向的梯度，δu
j,i
表示j方向位移沿着i方向梯度，(δu
i
σ
ij
)
,j
表示(δu
i
σ
ij
)的梯度，V表示计算单元体积。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预设起吊方案对所述管道
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管沟作用模型进行参数配置，包括：基于预设起吊方案布置吊管机的位置、数量、间距以及吊管机的型号来实现管道起吊位置边界的定义；通过控制起吊载荷的大小或者吊管机间距来实现管道起吊位置边界的变化。5.根据权利要求1至4任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：余东亮，杨川，戴联双，冯庆善，轩恒，王爱玲，王晔，苏鑫，雷智杰，李洪涛，
申请(专利权)人：国家管网集团西南管道有限责任公司，
类型：发明
国别省市：