CN111581866B - 储罐性能测试方法、装置、计算机设备和可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种储罐性能测试方法、装置、计算机设备和可读存储介质,涉及储罐测试技术领域,储罐性能测试方法包括:获取待测试储罐模型,所述待测试储罐模型包括多个待测试储罐节点,所述待测试储罐模型与待测试储罐的结构一致;根据预先存储的所述待测试储罐的参数信息,构建所述待测试储罐的标准三维模型,所述标准三维模型包括多个标准节点;从所述多个待测试储罐节点中确定每个所述标准节点对应的测试节点;获得测试储罐模型,所述测试储罐模型由每个所述测试节点构成;对所述测试储罐模型进行测试分析,得到所述待测试储罐的性能参数,能够可靠的获取待测试储罐的性能参数。
Description
技术领域
本申请涉及储罐测试技术领域,具体而言,涉及一种储罐性能测试方法、装置、计算机设备和可读存储介质。
背景技术
常压储罐结构的强度、刚度及稳定性问题,是储罐设计、施工和管理人员关注的重点,其安全性能能否满足使用要求直接关系到储罐的安全运行。而在现有技术中,对于储罐进行性能测试通常采用有限元仿真等方法,这些方法都不能真实反应储罐的实际结构变化对其力学特性产生的影响,使得测试得到的储罐性能参数并不可靠。
有鉴于此,如何提供一种可靠的储罐性能测试方案,是本领域技术人员需要解决的。
发明内容
本申请实施例提供了一种储罐性能测试方法、装置、计算机设备和可读存储介质。
本申请的实施例可以这样实现:
第一方面,本申请实施例提供一种储罐性能测试方法,应用于计算机设备,所述方法包括:
获取待测试储罐模型,所述待测试储罐模型包括多个待测试储罐节点,所述待测试储罐模型与待测试储罐的结构一致;
根据预先存储的所述待测试储罐的参数信息,构建所述待测试储罐的标准三维模型,所述标准三维模型包括多个标准节点;
从所述多个待测试储罐节点中确定每个所述标准节点对应的测试节点;
获得测试储罐模型,所述测试储罐模型由每个所述测试节点构成;
对所述测试储罐模型进行测试分析,得到所述待测试储罐的性能参数。
在可选的实施方式中,所述待测试储罐模型是通过以下方式建立的:
获取预先建立的所述待测试储罐的初始三维模型,所述初始三维模型包括多个初始节点;
建立所述待测试储罐的初始坐标系;
基于所述初始坐标系,获取每个所述初始节点的初始坐标;
根据每个所述初始坐标和预设校正定位点确定待测试储罐坐标系的待测试原点;
基于所述待测试原点和所述初始坐标系建立待测试储罐坐标系;
将每个所述初始坐标均转换至所述待测试储罐坐标系中,得到每个初始坐标对应的待测试储罐坐标;
根据每个所述待测试储罐坐标对应的所述待测试储罐节点得到待测试储罐模型,所述待测试储罐模型由每个所述待测试储罐节点构成。
在可选的实施方式中,所述计算机设备与三维激光扫描设备连接;
所述初始三维模型是通过以下方式建立的;
接收所述三维激光扫描设备扫描所述待测试储罐的三维点云数据;
对所述三维点云数据进行处理得到三维点云模型,并将所述三维点云模型作为所述初始三维模型。
在可选的实施方式中,所述初始坐标包括第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值,所述第三坐标值对应的方向与重力确定方向平行;
所述根据每个所述初始坐标和预设校正定位点确定待测试储罐坐标系的待测试原点的步骤,包括:
将每个所述初始坐标的第一坐标值的算术平均值作为所述待测试原点的第一坐标值;
将每个所述初始坐标的第二坐标值的算术平均值作为所述待测试原点的第二坐标值;
根据所述预设校正定位点的定位第三坐标值确定所述待测试原点的第三坐标值,所述定位第三坐标值为所述预设校正定位点在所述初始坐标系中的第三坐标值;
根据所述待测试原点的第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值,得到所述待测试原点。
在可选的实施方式中,所述初始坐标系包括所述第一坐标值对应的第一初始坐标轴、所述第二坐标值对应的第二初始坐标轴和所述第三坐标值对应的第三初始坐标轴,所述待测试储罐坐标系包括所述第一坐标值对应的第一待测试坐标轴、所述第二坐标值对应的第二待测试坐标轴和所述第三坐标值对应的第三待测试坐标轴;
所述基于所述待测试原点和所述初始坐标系建立待测试储罐坐标系的步骤,包括:
设置所述第一待测试坐标轴的方向与所述第一初始坐标轴的方向一致;
将所述第二待测试坐标轴的方向设置为与所述第二初始坐标轴的方向一致;
设置所述第三待测试坐标轴的方向设置与所述第三初始坐标轴的方向一致;
根据所述待测试原点、以及所述第一待测试坐标轴的方向、第二待测试坐标轴的方向和第三待测试坐标轴的方向,构建所述待测试储罐坐标系。
在可选的实施方式中,所述待测试储罐模型包括储罐壁,所述标准节点包括储罐壁标准节点,所述测试节点包括储罐壁测试节点;
所述从所述多个待测试储罐节点中确定每个所述标准节点对应的测试节点的步骤,包括:
获取目标储罐壁标准节点,所述目标储罐壁标准节点为多个所述储罐壁标准节点中的任一节点;
获取第一标准线,所述第一标准线经过所述目标储罐壁标准节点且经过所述标准三维模型的中轴线并垂直于所述标准三维模型的中轴线;
获得所述储罐壁上的所有待测试储罐节点;
计算储罐壁上的每个待测试储罐节点到所述第一标准线的第一距离;
将最小第一距离对应的待测试储罐节点作为所述目标储罐壁标准节点对应的储罐壁测试节点;
重复上述步骤,直至得到每个所述储罐壁标准节点对应的储罐壁测试节点。
在可选的实施方式中,所述待测试储罐模型包括储罐底,所述标准节点包括储罐底标准节点,所述测试节点包括储罐底测试节点;
所述从所述多个待测试储罐节点中确定每个所述标准节点对应的测试节点的步骤,包括:
获取目标储罐底标准节点,所述目标储罐底标准节点为多个所述储罐底标准节点中任一节点;
获取第二标准线,所述第二标准线经过所述目标储罐底标准节点且平行于所述标准三维模型的中轴线;
获得所述储罐底上的所有待测试储罐节点;
计算储罐底上的每个待测试储罐节点到所述第二标准线的第二距离;
将最小第二距离对应的待测试储罐节点作为所述目标储罐底标准节对应的储罐底测试节点;
重复上述步骤,直至得到每个所述储罐底标准节对应的储罐底测试节点;
所述待测试储罐模型还包括储罐顶,所述标准节点还包括储罐顶标准节点,所述测试节点还包括储罐顶测试节点;
所述从所述多个待测试储罐节点中确定每个所述标准节点对应的测试节点的步骤,还包括:
获取目标储罐顶标准节点,所述第三目标标准节点为多个所述储罐顶标准节点中任一节点;
获取第三标准线,所述第三标准线经过所述目标储罐顶标准节点和所述标准三维模型的顶弧面球心;
获得所述储罐顶上的所有待测试储罐节点;
计算储罐顶上的每个待测试储罐节点到所述第三标准线的第三距离;
将最小第三距离对应的待测试储罐节点作为所述目标储罐顶标准节点对应的储罐顶测试节点;
重复上述步骤,直至得到每个所述储罐顶标准节点对应的储罐顶测试节点。
第二方面,本申请实施例提供一种储罐性能测试装置,应用于计算机设备,所述装置包括:
获取模块,用于获取待测试储罐模型,所述待测试储罐模型包括多个待测试储罐节点,所述待测试储罐模型与待测试储罐的结构一致;
构建模块,用于根据预先存储的所述待测试储罐的参数信息,构建所述待测试储罐的标准三维模型,所述标准三维模型包括多个标准节点;
确定模块,用于从所述多个待测试储罐节点中确定每个所述标准节点对应的测试节点;获取测试储罐模型,所述测试储罐模型由每个所述测试节点构成;
分析模块,用于对所述测试储罐模型进行测试分析,得到所述待测试储罐的性能参数。
第三方面,本申请实施例提供一种计算机设备,所述计算机设备包括处理器及存储有计算机指令的非易失性存储器,所述计算机指令被所述处理器执行时,所述计算机设备执行前述实施方式中任意一项所述的储罐性能测试方法。
第四方面,本申请实施例提供一种可读存储介质,所述可读存储介质包括计算机程序,所述计算机程序运行时控制所述可读存储介质所在计算机设备执行前述实施方式中任意一项所述的储罐性能测试方法。
本申请实施例的有益效果包括,例如:采用本申请实施例提供的一种储罐性能测试方法、装置、计算机设备和可读存储介质,通过获取待测试储罐模型,所述待测试储罐模型包括多个待测试储罐节点,所述待测试储罐模型与待测试储罐的结构一致;再根据预先存储的所述待测试储罐的参数信息,构建所述待测试储罐的标准三维模型,所述标准三维模型包括多个标准节点;进而从所述多个待测试储罐节点中确定每个所述标准节点对应的测试节点;然后获得测试储罐模型,所述测试储罐模型由每个所述测试节点构成;最后对所述测试储罐模型进行测试分析,得到所述待测试储罐的性能参数,能够可靠地完成储罐的结构参数测试。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,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申请的某些实施例,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。
图1为本申请实施例提供的储罐性能测试系统的结构示意框图;
图2为本申请实施例提供的储罐性能测试方法的步骤流程示意图;
图3为本申请实施例提供的三维点云模型的结构示意图;
图4为本申请实施例提供的标准三维模型的结构示意图;
图5为本申请实施例提供的储罐性能测试装置的结构示意框图;
图6为本申请实施例提供的计算机设备的结构示意框图。
图标:100-计算机设备;110-储罐性能测试装置;1101-获取模块;1102-构建模块;1103-确定模块;1104-分析模块;111-存储器;112-处理器;113-通信单元;200-待测试储罐;300-三维激光扫描设备。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
此外,若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例中的特征可以相互结合。
常压储罐主要用于存储非人工制冷、非剧毒性的石油、化工等液体,因此,储罐的强度、刚度及稳定性问题十分的重要,一旦储罐的结构性能不满足存储条件,不仅会因液体造成经济损失,还可能由此发生安全事故。而在现有技术中,有限元仿真是常压储罐结构力学性能评价常用的一种数值分析方法,然后采用这种方法,只能对标准的常压储罐的模型(即根据常压储罐出厂参数得到的模型)进行分析,并不能准确地对真实的常压储罐进行测试,导致了最终对于储罐的性能测试结果并不准确。基于此,本申请实施例提供一种在如图1所示的储罐性能测试系统下的储罐性能测试方法,该方法应用于计算机设备100,请参考图2,储罐性能测试方法包括步骤201至步骤。
步骤201,获取待测试储罐模型。
其中,待测试储罐模型包括多个待测试储罐节点,待测试储罐模型与待测试储罐200的结构一致。
步骤202,根据预先存储的待测试储罐200的参数信息,构建待测试储罐200的标准三维模型。
其中,标准三维模型包括多个标准节点。
步骤203,从多个待测试储罐节点中确定每个标准节点对应的测试节点。
步骤204,获得测试储罐模型。
其中,测试储罐模型由每个测试节点构成。
步骤205,对测试储罐模型进行测试分析,得到待测试储罐200的性能参数。
在本申请实施例中,待测试储罐模型与待测试储罐200的结构一致,每个待测试储罐模型都能真实的反映该待测试储罐模型对应的待测试储罐200的结构细节。而标准三维模型则是根据待测试储罐200的出厂参数构造的,是理想的不存在任何结构缺陷的模型。例如,按照统一参数规格生产出的同一批储罐,每个储罐的待测试储罐模型都会有区别,不论是在使用前还是使用后,而每个储罐的标准三维模型都是一致的。
在前述基础上,待测试储罐模型可以通过以下步骤进行建立。
步骤301,获取预先建立的待测试储罐200的初始三维模型,初始三维模型包括多个初始节点。
步骤302,建立待测试储罐200的初始坐标系。
步骤303,基于初始坐标系,获取每个初始节点的初始坐标。
步骤304,根据每个初始坐标和预设校正定位点确定待测试储罐坐标系的待测试原点。
步骤305,基于待测试原点和初始坐标系建立待测试储罐坐标系。
步骤306,将每个初始坐标均转换至待测试储罐坐标系中,得到每个初始坐标对应的待测试储罐坐标。
步骤307,根据每个待测试储罐坐标对应的待测试储罐节点得到待测试储罐模型。
其中,待测试储罐模型由每个待测试储罐节点构成。
待测试储罐模型可以反映待测试储罐200的真实结构数据,同时也能够直接作为获取待测试储罐200的相关测试参数的数据,而待测试储罐模型可以依据初始三维模型构建得到,应当理解的是,初始三维模型也能够真实的反映待测试储罐200的结构,初始三维模型和待测试储罐模型可以理解为两个一模一样的模型,将初始三维模型转换为待测试储罐模型能够为后续的性能测试提供便利。
在此基础上,计算机设备100与三维激光扫描设备300连接。本申请实施例提供一种初始三维模型建立方式的具体实施例,可以由以下步骤实现。
接收三维激光扫描设备300扫描待测试储罐200的三维点云数据。
对三维点云数据进行处理得到三维点云模型,并将三维点云模型作为初始三维模型。
请参照图3,为了能够获取能够反映待测试储罐200的真实结构的初始三维模型,可以采用三维激光扫描设备300对待测试储罐200进行扫描,采集得到待测试储罐200的三维点云数据,应当理解的是,根据扫描得到的待测试储罐200的三维点云数据,便可以由计算机设备100处理得到前述初始坐标系,同时获取初始三维模型的各个初始节点在初始坐标系的位置,进而能够获取初始三维模型(即三维点云模型),应当理解的是,初始三维模型和转换得到的待测试储罐模型上的节点数量是及其庞大的,虽然能够真实的反映待测试储罐200的结构,但是要作为获取待测试储罐200的结构参数的来源依据,可以进行进一步地处理。
在此基础上,初始坐标包括第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值,第三坐标值对应的方向与重力确定方向平行。本申请实施例提供一种前述步骤304的具体实施方式,可以通过以下方式进行实施。
子步骤304-1,将每个初始坐标的第一坐标值的算术平均值作为待测试原点的第一坐标值。
子步骤304-2,将每个初始坐标的第二坐标值的算术平均值作为待测试原点的第二坐标值。
子步骤304-3,根据预设校正定位点的定位第三坐标值确定待测试原点的第三坐标值。
其中,定位第三坐标值为预设校正定位点在初始坐标系中的第三坐标值。
子步骤304-4,根据待测试原点的第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值,得到待测试原点。
如前所述,为了能够便捷地获取待测试储罐200的结构参数,可以基于初始三维模型通过在初始坐标系进行坐标转化得到待测试储罐坐标系以及待测试储罐模型。具体的,可以通过公式:计算每个初始坐标的第一坐标值的算术平均值作为待测试原点的第一坐标值,其中,XO′X′Y′Z′为待测试原点的第一坐标值,Xi为序号为i的初始坐标的第一坐标值,Npoint为初始坐标的数量。同理,可以通过公式:/>计算每个初始坐标的第二坐标值的算术平均值作为待测试原点的第二坐标值,其中,YO′X′Y′Z′为待测试原点的第一坐标值,Yi为序号为i的初始坐标的第二坐标值,Npoint为初始坐标的数量。应当理解的是,通过上述公式计算得到待测试原点的第一坐标值XO′X′Y′Z′和第二坐标值YO′X′Y′Z′,能够使后续构建的待测试储罐坐标系能够更加靠近待测试储罐模型的几何中心,便于数据的处理。
而预设校正定位点可以是用户预先自行设置的用于确定待测试原点的第三坐标值的点。在一种较佳的实施例中,可以取初始三维模型的罐底板的最高点的作为预设校正定位点,应当理解的是,待测试储罐200底部向靠近待测试储罐顶部内凹。具体的,可以表示为:ZO′X′Y′Z′=MAX(Zi,i),其中ZO′X′Y′Z′为待测试原点的第三坐标值,Zi为序号为i的初始三维模型的罐底板的最高点。
在上述基础上,便可以获得待测试储罐坐标系的待测试原点相较于初始三维坐标系的原点的坐标增量为:ΔOO′=(XO′X′Y′Z′,YO′X′Y′Z′,ZO′X′Y′Z′),基于此,便可以获取待测试储罐坐标系中的任意坐标相较于初始三维坐标系中的任意坐标的可以转换为:
在前述基础上,初始坐标系包括第一坐标值对应的第一初始坐标轴、第二坐标值对应的第二初始坐标轴和第三坐标值对应的第三初始坐标轴,待测试储罐坐标系包括第一坐标值对应的第一待测试坐标轴、第二坐标值对应的第二待测试坐标轴和第三坐标值对应的第三待测试坐标轴。本申请实施例提出一种前述步骤305的具体实施方式,可以通过以下步骤实现。
子步骤305-1,设置第一待测试坐标轴的方向与第一初始坐标轴的方向一致。
子步骤305-2,将第二待测试坐标轴的方向设置为与第二初始坐标轴的方向一致。
子步骤305-3,设置第三待测试坐标轴的方向设置与第三初始坐标轴的方向一致。
子步骤305-4,根据待测试原点、以及第一待测试坐标轴的方向、第二待测试坐标轴的方向和第三待测试坐标轴的方向,构建待测试储罐坐标系。
在前述基础上,待测试储罐模型包括储罐壁,标准节点包括储罐壁标准节点,测试节点包括储罐壁测试节点。本申请提供一种对前述步骤203的一种具体实施方式的示例。
(1)获取目标储罐壁标准节点,目标储罐壁标准节点为多个储罐壁标准节点中的任一节点。
(2)获取第一标准线。
其中,第一标准线经过目标储罐壁标准节点且经过标准三维模型的中轴线并垂直于标准三维模型的中轴线。
(3)获得储罐壁上的所有待测试储罐节点。
(4)计算储罐壁上的每个待测试储罐节点到第一标准线的第一距离。
(5)将最小第一距离对应的待测试储罐节点作为目标储罐壁标准节点对应的储罐壁测试节点;
(6)重复上述步骤,直至得到每个储罐壁标准节点对应的储罐壁测试节点。
在前述基础上,待测试储罐模型包括储罐底,标准节点包括储罐底标准节点,测试节点包括储罐底测试节点。本申请提供一种对前述步骤203的另一种具体实施方式的示例。
(1)获取目标储罐底标准节点,目标储罐底标准节点为多个储罐底标准节点中任一节点。
(2)获取第二标准线,第二标准线经过目标储罐底标准节点且平行于标准三维模型的中轴线。
(3)获得储罐底上的所有待测试储罐节点。
(4)计算储罐底上的每个待测试储罐节点到第二标准线的第二距离。
(5)将最小第二距离对应的待测试储罐节点作为目标储罐底标准节对应的储罐底测试节点。
(6)重复上述步骤,直至得到每个储罐底标准节对应的储罐底测试节点。
除此之外,待测试储罐模型还包括储罐顶,标准节点还包括储罐顶标准节点,测试节点还包括储罐顶测试节点。本申请提供一种对前述步骤203的另一种具体实施方式的示例。
(1)获取目标储罐顶标准节点,目标储罐顶标准节点为多个储罐顶标准节点中任一节点。
(2)获取第三标准线。
其中,第三标准线经过目标储罐顶标准节点和标准三维模型的顶弧面球心;
(3)获得储罐顶上的所有待测试储罐节点。
(4)计算储罐顶上的每个待测试储罐节点到第三标准线的第三距离。
(5)将最小第三距离对应的待测试储罐节点作为目标储罐顶标准节点对应的储罐顶测试节点。
(6)重复上述步骤,直至得到每个储罐顶标准节点对应的储罐顶测试节点。
可以将待测试储罐200的结构分为储罐壁、储罐底和储罐顶。如图4所示,对于标准三维模型来说,为了得到完美的储罐模型,可以根据储罐设计资料,建立罐底、罐壁、罐顶结构的储罐无缺陷标准模型,设定有限元单元尺寸,利用ANSYS软件(大型通用有限元分析软件)完成无缺陷模型的有限元网格划分,得到标准三维模型,以及基于有限元单元尺寸得到多个标准节点。
应当理解的是,标准三维模型是在待测试储罐模型所在的待测试储罐坐标系中建立的,若待测试储罐模型也是标准三维模型,那么两个标准三维模型应该是重合的,同时,标准节点的数量远少于构成待测试模型的待测试储罐节点。
而对于储罐壁而言,可以设获取标准三维模型中的目标储罐壁标准节点NODE(X′standard,Y′standard,Z′standard),同时可以获取第一标准线ltarget1,由于第一标准线ltarget经过了标准三维模型的中轴线和目标储罐壁标准节点且与标准三维模型的中轴线垂直,而待测试模型的储罐壁上的待测试储罐节点到第一标准线ltarget有着最小第一距离的待测试储罐节点可以作为储罐壁测试节点NODE(X′cloud,Y′cloud,Z′cloud),可以获取ltarget1的方程:
而对于储罐底而言,第二标准线可以过标准三维模型在储罐底上的目标储罐底标准节点,且与标准三维模型的中轴线平行,而从待测试储罐模型的储罐底中的所有待测试储罐节点到第二标准线有着最小第二标准距离的节点,可以作为储罐底测试节点,同理可得第二标准线ltarget2的公式为:
而对于储罐顶而言,第三标准线可以经过标准三维模型在储罐顶上的目标储罐底标准节点,且经过标准三维模型的储罐顶的罐顶弧面球心CENTRE(0,0,Z′centre),而从待测试储罐模型的储罐顶中的所有待测试储罐节点到第三标准线有着最小第三标准距离的节点,可以作为储罐顶测试节点,同理可得第二标准线ltarget3的公式为:
通过上述步骤,便可以从待测试储罐模型中的所有待测试储罐节点中确定标准三维模型的所有标准节点对应的测试储罐节点,实现了数据的轻量化,为后续数据处理做准备。
在上述基础上,本申请提供一种步骤204的具体实施方式,可以参考以下步骤,可以利用APDL语言(ANSYS Parametric Design Language,参数化设计语言),参考标准三维模型将获取的多个测试储罐节点进行模型搭建,得到测试储罐模型(即基于轻量化数据构建的新有限元模型)。具体的,可以采用APDL命令(E,I,NODE1,NODE,2,NODE3,NODE4),其中I为有限元模型单元编号,NODE1-4分别为构成单元I的点云数据对应点编号(多个节点构成单元,多个单元构成模型,即参考标准化三维模型对测试储罐模型进行构建),其各个坐标值为实际扫描模型点云数据坐标即NODE(X′cloud,Y′cloud,Z′cloud)。通过上述步骤,便可以得到能真实的反映待测试储罐200的结构参数的测试储罐模型,同时测试储罐模型也能够被用于进行结构参数的测试。
在前述基础上,获取了测试储罐模型之后,本申请实施例还提供一种具体测量的实施方式,可以施加位移和力学约束条件,求解分析得到待测试储罐200的结构参数。具体的,可以由以下步骤完成。
(1)施加位移约束。由于含有缺陷的有限元模型不再是严格意义上的轴对称结构,因此对于建立的全尺寸有限元模型需要按照实际结构和约束条件对新建有限元模型(即测试储罐模型)的节点施加真实位移约束条件,施加方式如下:
对罐底板单元施加测试模型所在坐标系下的Y′,Z′方向约束。
对罐底板中心点施测试模型所在坐标系下的X′方向约束。
(2)施加力学载荷约束。对储罐进行强度和刚度校核时,按照储罐设计规范要求,在储罐节点施加储罐设计/操作压力载荷、风载荷、自重载荷、附加载荷等力学约束条件。利用ANSYS APDL语言操作命令为“F,NODE,LAB,VALUE,VALUE2,NEND,NINC,”其中NODE为施加载荷的节点编号,LAB为载荷类型,VALUE、VALUE2为载荷大小,NEND、NINC为施加节点范围及增量。
对储罐进行稳定性校核时,在储罐罐壁或罐顶节点施加储罐内压或风载即可,施加方式同强度和刚度校核。
(3)分析求解和校核。
利用ANSYS求解模块和后处理模块,对后处理结果进行显示,对结果数据与相关标准规范要求进行对比,给出最终结论,即待测试储罐200的各项结构相关参考数据。
本申请实施例提供一种储罐性能测试装置110,应用于计算机设备100,请参照图5,装置包括:
获取模块1101,用于获取待测试储罐模型,待测试储罐模型包括多个待测试储罐节点,待测试储罐模型与待测试储罐200的结构一致。
构建模块1102,用于根据预先存储的待测试储罐200的参数信息,构建待测试储罐200的标准三维模型,标准三维模型包括多个标准节点。
确定模块1103,用于从多个待测试储罐节点中确定每个标准节点对应的测试节点;获取测试储罐模型,测试储罐模型由每个测试节点构成。
分析模块1104,用于对测试储罐模型进行测试分析,得到待测试储罐200的性能参数。
进一步地,储罐性能测试装置110还包括构建模块1102,构建模块1102用于:
获取预先建立的待测试储罐200的初始三维模型,初始三维模型包括多个初始节点;建立待测试储罐200的初始坐标系;基于初始坐标系,获取每个初始节点的初始坐标;根据每个初始坐标和预设校正定位点确定待测试储罐坐标系的待测试原点;基于待测试原点和初始坐标系建立待测试储罐坐标系;将每个初始坐标均转换至待测试储罐坐标系中,得到每个初始坐标对应的待测试储罐坐标;根据每个待测试储罐坐标对应的待测试储罐节点得到待测试储罐模型,待测试储罐模型由每个待测试储罐节点构成。
进一步地,计算机设备100与三维激光扫描设备300连接。构建模块1102还用于:
接收三维激光扫描设备300扫描待测试储罐200的三维点云数据;对三维点云数据进行处理得到三维点云模型,并将三维点云模型作为初始三维模型。
进一步地,初始坐标包括第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值,第三坐标值对应的方向与重力确定方向平行。构建模块1102具体用于:
将每个初始坐标的第一坐标值的算术平均值作为待测试原点的第一坐标值;将每个初始坐标的第二坐标值的算术平均值作为待测试原点的第二坐标值;根据预设校正定位点的定位第三坐标值确定待测试原点的第三坐标值,定位第三坐标值为预设校正定位点在初始坐标系中的第三坐标值;根据待测试原点的第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值,得到待测试原点。
进一步地,初始坐标系包括第一坐标值对应的第一初始坐标轴、第二坐标值对应的第二初始坐标轴和第三坐标值对应的第三初始坐标轴,待测试储罐坐标系包括第一坐标值对应的第一待测试坐标轴、第二坐标值对应的第二待测试坐标轴和第三坐标值对应的第三待测试坐标轴。构建模块1102具体用于:
设置第一待测试坐标轴的方向与第一初始坐标轴的方向一致;将第二待测试坐标轴的方向设置为与第二初始坐标轴的方向一致;设置第三待测试坐标轴的方向设置与第三初始坐标轴的方向一致;根据待测试原点、以及第一待测试坐标轴的方向、第二待测试坐标轴的方向和第三待测试坐标轴的方向,构建待测试储罐坐标系。
进一步地,待测试储罐模型包括储罐壁,标准节点包括储罐壁标准节点,测试节点包括储罐壁测试节点;
确定模块1103具体用于:
获取目标储罐壁标准节点,目标储罐壁标准节点为多个储罐壁标准节点中的任一节点;获取第一标准线,第一标准线经过目标储罐壁标准节点且经过标准三维模型的中轴线并垂直于标准三维模型的中轴线;获得储罐壁上的所有待测试储罐节点;计算储罐壁上的每个待测试储罐节点到第一标准线的第一距离;将最小第一距离对应的待测试储罐节点作为目标储罐壁标准节点对应的储罐壁测试节点;重复上述步骤,直至得到每个储罐壁标准节点对应的储罐壁测试节点。
进一步地,待测试储罐模型包括储罐底,标准节点包括储罐底标准节点,测试节点包括储罐底测试节点;
确定模块1103具体用于:
获取目标储罐底标准节点,目标储罐底标准节点为多个储罐底标准节点中任一节点;获取第二标准线,第二标准线经过目标储罐底标准节点且平行于标准三维模型的中轴线;获得储罐底上的所有待测试储罐节点;计算储罐底上的每个待测试储罐节点到第二标准线的第二距离;将最小第二距离对应的待测试储罐节点作为目标储罐底标准节对应的储罐底测试节点;重复上述步骤,直至得到每个储罐底标准节对应的储罐底测试节点;
待测试储罐模型还包括储罐顶,标准节点还包括储罐顶标准节点,测试节点还包括储罐顶测试节点。确定模块1103具体还用于:
获取目标储罐顶标准节点,目标储罐顶标准节点为多个储罐顶标准节点中任一节点;获取第三标准线,第三标准线经过目标储罐顶标准节点和标准三维模型的顶弧面球心;获得储罐顶上的所有待测试储罐节点;计算储罐顶上的每个待测试储罐节点到第三标准线的第三距离;将最小第三距离对应的待测试储罐节点作为目标储罐顶标准节点对应的储罐顶测试节点;重复上述步骤,直至得到每个储罐顶标准节点对应的储罐顶测试节点。
在本申请实施例中,储罐性能测试装置110的具体实现原理可以参照前述储罐性能测试方法的具体实现原理。
本申请实施例提供一种计算机设备100,计算机设备100包括处理器及存储有计算机指令的非易失性存储器,计算机指令被处理器执行时,计算机设备100执行前述的储罐性能测试方法。如图6所示,图6为本申请实施例提供的计算机设备100的结构框图。计算机设备100包括储罐性能测试装置110、存储器111、处理器112及通信单元113。
为实现数据的传输或交互,存储器111、处理器112以及通信单元113各元件相互之间直接或间接地电性连接。例如,可通过一条或多条通讯总线或信号线实现这些元件相互之间电性连接。储罐性能测试装置110包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于存储器111中或固化在计算机设备100的操作系统(operating system,OS)中的软件功能模块。处理器112用于执行存储器111中存储的可执行模块,例如储罐性能测试装置110所包括的软件功能模块及计算机程序等。
本申请实施例一种可读存储介质,可读存储介质包括计算机程序,计算机程序运行时控制可读存储介质所在计算机设备100执行前述的储罐性能测试方法。
综上所述,本申请实施例提供了一种储罐性能测试方法、装置、计算机设备和可读存储介质,通过直接从构建有限元模型入手,省去了现有技术中由点云数据拟合曲面的过程,直接利用点云数据确定测试节点坐标,在测试节点基础上直接生成有限元模型(即测试储罐模型),大大提高了有限元模型生成的效率。除此之外,相比当前的储罐稳定性有限云分析方法所采用的理想无缺陷模型或一阶模态近似模型,本方法利用三维激光扫描技术构建的有限元模型能够更加准确的反映储罐真实几何状态,从而能够得到更加准确的罐壁稳定性分析结果。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种储罐性能测试方法,其特征在于,应用于计算机设备,所述方法包括:
获取待测试储罐模型,所述待测试储罐模型包括多个待测试储罐节点,所述待测试储罐模型与待测试储罐的结构一致;
根据预先存储的所述待测试储罐的参数信息,构建所述待测试储罐的标准三维模型,所述标准三维模型包括多个标准节点;
从所述多个待测试储罐节点中确定每个所述标准节点对应的测试节点;
获得测试储罐模型,所述测试储罐模型由每个所述测试节点构成;
对所述测试储罐模型进行测试分析,得到所述待测试储罐的性能参数;
所述待测试储罐模型是通过以下方式建立的:
获取预先建立的所述待测试储罐的初始三维模型,所述初始三维模型包括多个初始节点;
建立所述待测试储罐的初始坐标系;
基于所述初始坐标系,获取每个所述初始节点的初始坐标;
根据每个所述初始坐标和预设校正定位点确定待测试储罐坐标系的待测试原点;
基于所述待测试原点和所述初始坐标系建立待测试储罐坐标系;
将每个所述初始坐标均转换至所述待测试储罐坐标系中,得到每个初始坐标对应的待测试储罐坐标;
根据每个所述待测试储罐坐标对应的所述待测试储罐节点得到待测试储罐模型,所述待测试储罐模型由每个所述待测试储罐节点构成;
所述待测试储罐模型包括储罐壁,所述标准节点包括储罐壁标准节点,所述测试节点包括储罐壁测试节点;
所述从所述多个待测试储罐节点中确定每个所述标准节点对应的测试节点的步骤,包括:
获取目标储罐壁标准节点,所述目标储罐壁标准节点为多个所述储罐壁标准节点中的任一节点;
获取第一标准线,所述第一标准线经过所述目标储罐壁标准节点且经过所述标准三维模型的中轴线并垂直于所述标准三维模型的中轴线;
获得所述储罐壁上的所有待测试储罐节点;
计算储罐壁上的每个待测试储罐节点到所述第一标准线的第一距离;
将最小第一距离对应的待测试储罐节点作为所述目标储罐壁标准节点对应的储罐壁测试节点;
重复上述步骤,直至得到每个所述储罐壁标准节点对应的储罐壁测试节点。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述计算机设备与三维激光扫描设备连接;
所述初始三维模型是通过以下方式建立的;
接收所述三维激光扫描设备扫描所述待测试储罐的三维点云数据;
对所述三维点云数据进行处理得到三维点云模型,并将所述三维点云模型作为所述初始三维模型。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述初始坐标包括第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值,所述第三坐标值对应的方向与重力确定方向平行;
所述根据每个所述初始坐标和预设校正定位点确定待测试储罐坐标系的待测试原点的步骤,包括:
将每个所述初始坐标的第一坐标值的算术平均值作为所述待测试原点的第一坐标值;
将每个所述初始坐标的第二坐标值的算术平均值作为所述待测试原点的第二坐标值;
根据所述预设校正定位点的定位第三坐标值确定所述待测试原点的第三坐标值,所述定位第三坐标值为所述预设校正定位点在所述初始坐标系中的第三坐标值;
根据所述待测试原点的第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值,得到所述待测试原点。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述初始坐标系包括所述第一坐标值对应的第一初始坐标轴、所述第二坐标值对应的第二初始坐标轴和所述第三坐标值对应的第三初始坐标轴,所述待测试储罐坐标系包括所述第一坐标值对应的第一待测试坐标轴、所述第二坐标值对应的第二待测试坐标轴和所述第三坐标值对应的第三待测试坐标轴;
所述基于所述待测试原点和所述初始坐标系建立待测试储罐坐标系的步骤,包括:
设置所述第一待测试坐标轴的方向与所述第一初始坐标轴的方向一致;
将所述第二待测试坐标轴的方向设置为与所述第二初始坐标轴的方向一致;
设置所述第三待测试坐标轴的方向设置与所述第三初始坐标轴的方向一致;
根据所述待测试原点、以及所述第一待测试坐标轴的方向、第二待测试坐标轴的方向和第三待测试坐标轴的方向,构建所述待测试储罐坐标系。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述待测试储罐模型包括储罐底,所述标准节点包括储罐底标准节点,所述测试节点包括储罐底测试节点;
所述从所述多个待测试储罐节点中确定每个所述标准节点对应的测试节点的步骤,包括:
获取目标储罐底标准节点,所述目标储罐底标准节点为多个所述储罐底标准节点中任一节点;
获取第二标准线,所述第二标准线经过所述目标储罐底标准节点且平行于所述标准三维模型的中轴线;
获得所述储罐底上的所有待测试储罐节点;
计算储罐底上的每个待测试储罐节点到所述第二标准线的第二距离;
将最小第二距离对应的待测试储罐节点作为所述目标储罐底标准节对应的储罐底测试节点;
重复上述步骤,直至得到每个所述储罐底标准节对应的储罐底测试节点;
所述待测试储罐模型还包括储罐顶,所述标准节点还包括储罐顶标准节点,所述测试节点还包括储罐顶测试节点;
所述从所述多个待测试储罐节点中确定每个所述标准节点对应的测试节点的步骤,还包括:
获取目标储罐顶标准节点,所述目标储罐顶标准节点为多个所述储罐顶标准节点中任一节点;
获取第三标准线,所述第三标准线经过所述目标储罐顶标准节点和所述标准三维模型的顶弧面球心;
获得所述储罐顶上的所有待测试储罐节点;
计算储罐顶上的每个待测试储罐节点到所述第三标准线的第三距离;
将最小第三距离对应的待测试储罐节点作为所述目标储罐顶标准节点对应的储罐顶测试节点;
重复上述步骤,直至得到每个所述储罐顶标准节点对应的储罐顶测试节点。
6.一种储罐性能测试装置,其特征在于,应用于计算机设备,所述装置包括:
获取模块,用于获取待测试储罐模型,所述待测试储罐模型包括多个待测试储罐节点,所述待测试储罐模型与待测试储罐的结构一致;
构建模块,用于根据预先存储的所述待测试储罐的参数信息,构建所述待测试储罐的标准三维模型,所述标准三维模型包括多个标准节点;
确定模块,用于从所述多个待测试储罐节点中确定每个所述标准节点对应的测试节点;获取测试储罐模型,所述测试储罐模型由每个所述测试节点构成;
分析模块,用于对所述测试储罐模型进行测试分析,得到所述待测试储罐的性能参数;
构建模块,用于获取预先建立的所述待测试储罐的初始三维模型,所述初始三维模型包括多个初始节点;建立所述待测试储罐的初始坐标系;基于所述初始坐标系,获取每个所述初始节点的初始坐标;根据每个所述初始坐标和预设校正定位点确定待测试储罐坐标系的待测试原点;基于所述待测试原点和所述初始坐标系建立待测试储罐坐标系;将每个所述初始坐标均转换至所述待测试储罐坐标系中,得到每个初始坐标对应的待测试储罐坐标;根据每个所述待测试储罐坐标对应的所述待测试储罐节点得到待测试储罐模型,所述待测试储罐模型由每个所述待测试储罐节点构成;
所述待测试储罐模型包括储罐壁,所述标准节点包括储罐壁标准节点,所述测试节点包括储罐壁测试节点;
所述确定模块,具体用于获取目标储罐壁标准节点,所述目标储罐壁标准节点为多个所述储罐壁标准节点中的任一节点;获取第一标准线,所述第一标准线经过所述目标储罐壁标准节点且经过所述标准三维模型的中轴线并垂直于所述标准三维模型的中轴线;获得所述储罐壁上的所有待测试储罐节点;计算储罐壁上的每个待测试储罐节点到所述第一标准线的第一距离;将最小第一距离对应的待测试储罐节点作为所述目标储罐壁标准节点对应的储罐壁测试节点;重复上述步骤,直至得到每个所述储罐壁标准节点对应的储罐壁测试节点。
7.一种计算机设备,其特征在于,所述计算机设备包括处理器及存储有计算机指令的非易失性存储器,所述计算机指令被所述处理器执行时,所述计算机设备执行权利要求1-5中任意一项所述的储罐性能测试方法。
8.一种可读存储介质,其特征在于,所述可读存储介质包括计算机程序,所述计算机程序运行时控制所述可读存储介质所在计算机设备执行权利要求1-5中任意一项所述的储罐性能测试方法。
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