一种船舶管道应力分析模型构建方法及系统与流程

1.本技术涉及船舶管道应力分析技术领域，具体而言，涉及一种船舶管道应力分析模型构建方法及系统。


背景技术：

2.管道系统设计是船舶设计过程中重要的组成部分，在全船管道系统详细设计的过程中包括对所涉及的管道进行应力分析，以验证所采用的管道在复杂受力情况下的强度、振动和疲劳等特性，来确保设计结果满足相关标准的要求。对全船管道系统进行应力分析通常是采用管道应力分析软件。但是，目前管道应力分析软件如caesarii与船舶的三维设计软件之间不存在模型转换。也就是，在管道系统三维设计完成后，设计员需要再次基于二维cad图纸在管道应力分析软件中重新建模。这种原始的建模方式导致设计效率低。


技术实现要素：

3.本技术实施例的目的在于提供一种船舶管道应力分析模型构建方法及系统，解决了上述的管道应力分析软件中建模效率低的技术问题。
4.第一方面，提供了一种船舶管道应力分析模型构建方法，包括：
5.s1、创建三维设计软件与应力分析软件之间零件的映射关系数据库，所述映射关系数据库内包括管路系统中所有零件的对应关系；
6.s2、三维设计软件中输入管路系统的名称，自动获取管路系统的三维模型，从获取的三维模型的结构树上抽取所有零件的名称、模型类型和位置信息，再从三维模型中提取每个零件应力分析所需的模型信息，同时为每个零件创建编号；
7.s3、将提取的零件的模型类型和模型信息输入映射关系数据库，转换为对应的应力分析软件中的建模类别和属性信息，再结合获取的位置信息确定应力分析软件中所有零件的关联关系，最后将建模类别、属性信息和所有模型零件的关联关系以可读文本输入应力分析软件。
8.在一种实施方案中，在所述s1中，所述创建三维设计软件与应力分析软件之间零件的映射关系数据库包括：
9.根据管路系统中零件的种类分别获取每一个零件在三维设计软件中的模型类型和在应力分析软件中的建模类别，并在模型类型与建模类别之间建立一一对应的映射关系；
10.根据管道应力分析的需求，确定每个零件在三维设计软件中要获取的模型信息，将模型信息映射为应力分析软件中的属性信息；
11.基于模型类型与建模类别的对应关系和模型信息与属性信息的对应关系，创建三维设计软件与应力分析软件之间模型零件的映射关系数据库。
12.在一种实施方案中，在所述s3中，在所述将建模类别、属性信息和所有模型零件的关联关系以可读文本输入应力分析软件之后还包括：
13.在应力分析软件中，针对阀门和支架的位置，将与阀门或支架连接的零件的端点自动延伸到阀门或支架零件的中心坐标位置。
14.在一种实施方案中，在所述s3中，所述可读文本包括通用的文本格式或二进制文本格式。
15.在一种实施方案中，所述管路系统中零件的种类包括管段、弯头、三通、变径管、支架、阀门、法兰、膨胀节、仪表及其它附属配件和连接件。
16.在一种实施方案中，所述从三维模型中提取每个零件应力分析所需的模型信息包括：
17.针对管段和异径零件，提取零件的起点和终点位置的坐标、长度、截面内径和外径、材料、起始点及与其它零件的连接信息；
18.针对弯头零件，提取零件的起点和终点位置的坐标、角度、半径、截面内径和外径、材料、起始点及与其它零件的连接信息；
19.针对三通零件，提取零件的所有出口的坐标、半径、出口角度、界面内径和外径、材料、出口及与其它零件的连接信息；
20.针对其余零件，提取其余零件的尺寸，需获取零件的中心点位置坐标、重量、与其它零件的连接信息；
21.所述连接信息包括零件所连接的下一个零件的名称和编号。
22.第二方面，本技术还提供一种船舶管道应力分析模型构建系统，包括：
23.创建映射关系数据库模块，用于根据管路系统中零件的种类，创建三维设计软件与应力分析软件之间零件的映射关系数据库；
24.提取零件的模型类型和模型信息模块，用于三维设计软件中输入管路系统的名称，自动获取管路系统的三维模型，从获取的三维模型的结构树上抽取所有零件的名称、模型类型和位置信息，再从三维模型中提取每个零件应力分析所需的模型信息，同时为每个零件创建编号；
25.转换及输入模块，用于依据创建的零件映射关系数据库，将提取的零件的模型类型和模型信息转换为对应的应力分析软件中的建模类别和属性信息，再结合获取的位置信息确定应力分析软件中所有零件的关联关系，最后将建模类别、属性信息和所有模型零件的关联关系以可读文本输入应力分析软件。
26.本技术具有的有益效果：
27.基于管道系统的详细设计模型，对设计软件与分析软件之间的模型传递接口进行研究，实现了管道系统的三维模型快速转换为分析模型，软件间的模型高效精准传递，取消了重复建模，快速构建满足管道应力分析要求的计算模型，提升了船舶设计效率。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
29.图1为根据本技术实施例示出的一种船舶管道应力分析模型构建方法的流程图。
具体实施方式
30.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
31.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
32.第一方面，本技术提供一种船舶管道应力分析模型构建方法。图1为根据本技术实施例示出的一种船舶管道应力分析模型构建方法的流程图。参见图1，该方法具体包括如下步骤：
33.s1、创建cad三维设计软件与应力分析软件之间零件的映射关系数据库，所述映射关系数据库内包括管路系统中所有零件的对应关系；管路系统中零件的种类包括管段、弯头、三通、变径管、支架、阀门、法兰、膨胀节、仪表及其它附属配件和连接件。
34.在一种实施例中，可以根据建模类别进行映射。具体的，根据管路系统中零件的种类分别获取每一个零件在三维设计软件中的模型类型和在应力分析软件中的建模类别，并在模型类型与建模类别之间建立一一对应的映射关系；
35.根据管道应力分析的需求，确定每个零件在三维设计软件中要获取的模型信息，将模型信息映射为应力分析软件中的属性信息；
36.基于模型类型与建模类别的对应关系和模型信息与属性信息的对应关系，创建三维设计软件与应力分析软件之间模型零件的映射关系数据库。映射关系数据库明确了在三维设计模型中需要抽取的零件的属性信息。
37.s2、在三维设计软件中输入管路系统的名称，通过链接关系可以自动获取管路系统的三维模型，从获取的三维模型的结构树上抽取所有零件的名称、模型类型和位置信息，再提取出每个零件应力分析所需的模型信息，同时为每个零件创建编号；编号用于后续模型转换过程中相邻零件的连接。
38.具体要提取的模型信息包括:
39.针对管段和异径零件，需获取零件的起点和终点位置的坐标、长度、截面内径和外径、材料、起始点及与其它零件的连接信息；
40.针对弯头零件，需获取零件的起点和终点位置的坐标、角度、半径、截面内径和外径、材料、起始点及与其它零件的连接信息；
41.针对三通零件，需获取零件的所有出口的坐标、半径、出口角度、界面内径和外径、材料、出口及与其它零件的连接信息；
42.针对其余零件，需获取其余零件的尺寸，需获取零件的中心点位置坐标、重量、与其它零件的连接信息；
43.连接信息包括零件所连接的下一个零件的名称和编号。
44.s3、将提取的零件的模型类型和模型信息输入映射关系数据库，转换为对应的应力分析软件中的建模类别和属性信息，再结合获取的位置信息确定应力分析软件中所有零
件的关联关系，最后将建模类别、属性信息和所有模型零件的关联关系以可读文本输入应力分析软件。即在所有零件转换完成后，根据应力分析软件支持的输入文件格式要求，将零件信息逐个写入该输入文件，确保所有零件均以正确的型式写入输入文件。
45.以船舶三维设计软件catia与应力分析软件caesarii为例进行进一步阐述：
46.首先创建catia与caesarii之间的零件的映射关系数据库；
47.以管段为例，其在caesarii中的模型类型为pipe，所需的模型信息包括管段的起始点坐标、长度、截面内径和外径、材料和与其它零件的连接信息、支管及阀门的连接信息，同时为零件创建唯一编号。管段在catia中的模型类型为rigid pipe，根据上述要求创建对应的属性接口，后续进行映射转换时，直接将模型类型rigid pipe定义为caesarii中的建模类别pipe，同时将rigid pipe在catia中的模型信息和位置信息传递为caesarii中的属性信息。这里只以管段为例，其他类型的零件的映射关系创建方式与管段一致。
48.接着遍历catia中的管道的三维模型的结构树，获得结构树上所有零件的名称和模型类型，根据零件的映射关系数据库，提取该零件所需的属性信息。
49.第三步，根据零件的映射关系数据库，将catia的模型类型及模型信息转换成对应caesarii中的建模类型及属性信息，同时根据catia中提取的位置信息确定caesarii中各个零件的关联关系，确保零件之间保持连续。在此基础上将获取的每个零件的全部信息以caesarii支持的输入文件.pcf的格式要求写入文本，并将文本后缀名改为.pcf，以完成输入文件的创建。
50.在上述实施过程中，本技术通过对三维设计软件与应力分析软件之间的模型传递接口进行研究，通过设置映射关系数据库，一一映射输入，实现软件间的模型高效精准传递。利用单一数据模型的重复利用原则，将管系的三维模型快速构建为满足管道应力分析要求的计算分析模型，避免了重复建模，提升了应力分析软件内模型的设计和创建效率。
51.在一种实施方案中，在s3中，在将建模类别、属性信息和所有模型零件的关联关系以可读文本输入应力分析软件之后还包括：
52.在应力分析软件中，针对阀门和支架等忽略尺寸的零件，将与阀门或支架连接的零件的端点或连接点自动延伸到阀门或支架零件的中心坐标位置，从而保证模型的连续性。
53.在一种实施方案中，在s3中，可读文本包括通用的文本格式或二进制文本格式。
54.第二方面，本技术还提供一种船舶管道应力分析模型构建系统，包括：
55.创建映射关系数据库模块，用于根据管路系统中零件的种类，创建三维设计软件与应力分析软件之间零件的映射关系数据库；
56.提取零件的模型类型和模型信息模块，用于输入管路系统的名称，在三维设计软件自动获取管路系统的三维模型，从获取的三维模型的结构树上抽取所有零件的名称、模型类型和位置信息，再根据映射关系数据库确定零件要提取的模型信息并提取出模型信息，同时为每个零件创建编号；
57.转换及输入模块，用于依据创建的零件映射关系数据库，将提取的零件的模型类型和模型信息转换为对应的应力分析软件中的建模类别和属性信息，再结合获取的位置信息确定应力分析软件中所有零件的关联关系，最后将建模类别、属性信息和所有模型零件的关联关系以可读文本输入应力分析软件。
58.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种船舶管道应力分析模型构建方法，其特征在于，包括：s1、创建三维设计软件与应力分析软件之间零件的映射关系数据库，所述映射关系数据库内包括管路系统中所有零件的对应关系；s2、三维设计软件中输入管路系统的名称，自动获取管路系统的三维模型，从获取的三维模型的结构树上抽取所有零件的名称、模型类型和位置信息，再从三维模型中提取每个零件应力分析所需的模型信息，同时为每个零件创建编号；s3、将提取的零件的模型类型和模型信息输入映射关系数据库，转换为对应的应力分析软件中的建模类别和属性信息，再结合获取的位置信息确定应力分析软件中所有零件的关联关系，最后将建模类别、属性信息和所有模型零件的关联关系以可读文本输入应力分析软件。2.根据权利要求1所述的船舶管道应力分析模型构建方法，其特征在于，在所述s1中，所述创建三维设计软件与应力分析软件之间零件的映射关系数据库包括：根据管路系统中零件的种类分别获取每一个零件在三维设计软件中的模型类型和在应力分析软件中的建模类别，并在模型类型与建模类别之间建立一一对应的映射关系；根据管道应力分析的需求，确定每个零件在三维设计软件中要获取的模型信息，将模型信息映射为应力分析软件中的属性信息；基于模型类型与建模类别的对应关系和模型信息与属性信息的对应关系，创建三维设计软件与应力分析软件之间模型零件的映射关系数据库。3.根据权利要求1所述的船舶管道应力分析模型构建方法，其特征在于，在所述s3中，在所述将建模类别、属性信息和所有模型零件的关联关系以可读文本输入应力分析软件之后还包括：在应力分析软件中，针对阀门和支架的位置，将与阀门或支架连接的零件的端点自动延伸到阀门或支架零件的中心坐标位置。4.根据权利要求1所述的船舶管道应力分析模型构建方法，其特征在于，在所述s3中，所述可读文本包括通用的文本格式或二进制文本格式。5.根据权利要求2所述的船舶管道应力分析模型构建方法，其特征在于，所述管路系统中零件的种类包括管段、弯头、三通、变径管、支架、阀门、法兰、膨胀节、仪表及其它附属配件和连接件。6.根据权利要求5所述的船舶管道应力分析模型构建方法，其特征在于，所述从三维模型中提取每个零件应力分析所需的模型信息包括：针对管段和异径零件，提取零件的起点和终点位置的坐标、长度、截面内径和外径、材料、起始点及与其它零件的连接信息；针对弯头零件，提取零件的起点和终点位置的坐标、角度、半径、截面内径和外径、材料、起始点及与其它零件的连接信息；针对三通零件，提取零件的所有出口的坐标、半径、出口角度、界面内径和外径、材料、出口及与其它零件的连接信息；针对其余零件，提取其余零件的尺寸，需获取零件的中心点位置坐标、重量、与其它零件的连接信息；所述连接信息包括零件所连接的下一个零件的名称和编号。
7.一种船舶管道应力分析模型构建系统，其特征在于，包括：创建映射关系数据库模块，用于根据管路系统中零件的种类，创建三维设计软件与应力分析软件之间零件的映射关系数据库；提取零件的模型类型和模型信息模块，用于三维设计软件中输入管路系统的名称，自动获取管路系统的三维模型，从获取的三维模型的结构树上抽取所有零件的名称、模型类型和位置信息，再从三维模型中提取每个零件应力分析所需的模型信息，同时为每个零件创建编号；转换及输入模块，用于依据创建的零件映射关系数据库，将提取的零件的模型类型和模型信息转换为对应的应力分析软件中的建模类别和属性信息，再结合获取的位置信息确定应力分析软件中所有零件的关联关系，最后将建模类别、属性信息和所有模型零件的关联关系以可读文本输入应力分析软件。

技术总结
本申请提供一种船舶管道应力分析模型构建方法及系统，包括：S1、创建三维设计软件与应力分析软件之间零件的映射关系数据库；S2、三维设计软件中输入管路系统的名称，自动获取管路系统的三维模型，从获取的三维模型的结构树上抽取所有零件的名称、模型类型和位置信息，再从三维模型中提取每个零件应力分析所需的模型信息，同时为每个零件创建编号；S3、依据创建的零件映射关系数据库，将提取的零件的模型类型和模型信息转换为对应的应力分析软件中的建模类别和属性信息，再结合获取的位置信息确定应力分析软件中所有零件的关联关系，最后将建模类别、属性信息和所有模型零件的关联关系输入应力分析软件。本方法提升了应力分析软件内模型建模效率。件内模型建模效率。件内模型建模效率。


技术研发人员：杨骏 朱明华 单小芬 王杰 朱文敏 王源淙
受保护的技术使用者：江南造船（集团）有限责任公司
技术研发日：2023.03.23
技术公布日：2023/6/27