CN113361143A - 一种凹陷管道应变解析计算及评价方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种凹陷管道应变解析计算及评价方法和装置，该方法包括：获取凹陷管道的点云数据，根据点云数据重构凹陷曲面并获取凹陷曲面上的网格节点数据；根据获取的网格节点数据计算凹陷管道内外壁节点的位移；基于凹陷管道内外壁节点的位移确定凹陷管道的等效应变；根据凹陷管道的等效应变判断凹陷管道的缺陷程度是否满足要求。该方法计算速度快，准确率高，节约成本，而且还适用于凹陷表面几何结构比较复杂的管道。

Description

一种凹陷管道应变解析计算及评价方法和装置

技术领域

本申请涉及管道缺陷检测技术领域，尤其涉及一种凹陷管道应变解析计算及评价方法和装置。

背景技术

石油与天然气在过去几十年间已成为各国发展和维护国家安全稳定的重要战略资源，而石油和天然气运输最合理的方式是管道运输，该方式相对安全且不影响环境。但在管道运输的过程中，由于外部物体的撞击或荷载挤压管道等原因，会产生管道凹陷。管道上的凹陷严重威胁着管道的安全运行，若对含凹陷管道处理不当会造成非常严重的后果，例如在对凹陷不加以识别的情况下，盲目的对凹陷管段进行替换，可能会给管道运营方造成不必要的损失。

现有技术中，通常采用凹陷深度和基于应变两种评价方法来判断凹陷管道的缺陷程度，但基于凹陷深度的评价方法在评价含相同凹陷深度但其他参数不同的管道时，其评价结果的准确性会因为参数变化而存在误差，而基于应变的准则需要计算凹陷区域应变的准确值，不适用于凹陷表面几何结构比较复杂的管道。

后来也有采用有限元方法判断凹陷管道的缺陷程度，但是该方法，需要处理大量的凹陷数据，对每一个凹陷都要进行模拟，时间和人力成本较高。

发明内容

本申请提供一种凹陷管道应变解析计算及评价方法和装置，用以解决现有技术中判断凹陷管道的缺陷程度的评价方法计算速度慢的问题。

第一方面，本申请提供一种凹陷管道应变解析计算及评价方法，包括：获取凹陷管道的点云数据，根据所述点云数据重构凹陷曲面并获取所述凹陷曲面上的网格节点数据；根据获取的所述网格节点数据计算所述凹陷管道内外壁节点的位移；基于所述凹陷管道内外壁节点的位移确定所述凹陷管道的等效应变；根据所述凹陷管道的等效应变判断所述凹陷管道的缺陷程度是否满足要求。

一种可能的实现方式中，获取凹陷管道的点云数据，包括：利用3D激光扫描仪获取用于表征所述凹陷管道几何形貌的点云数据，所述点云数据为点云空间直角坐标数据；对所述点云数据进行预处理，得到柱坐标系下的点云数据，所述预处理包括降噪、裁剪以及坐标对齐；其中，柱坐标系下的点云数据用于重构凹陷曲面。

一种可能的实现方式中，根据所述点云数据重构凹陷曲面并获取所述凹陷曲面上的网格节点数据，包括：根据所述点云数据，利用三次B样条插值函数重构凹陷曲面；获取所述凹陷曲面上的外壁网格节点数据。

一种可能的实现方式中，所述凹陷管道内外壁节点的位移包括内外壁节点的环向位移、径向位移和轴向位移，壁厚分量为沿壁厚正法线方向，偏离中面节点的长度，根据获取的所述网格节点数据计算所述凹陷管道内外壁节点的位移，包括：根据获取的所述网格节点数据计算所述凹陷管道环向横截面上中面节点坐标和内壁节点坐标；根据所述中面节点坐标和所述内壁节点坐标计算所述中面节点的环向位移和径向位移；根据所述中面节点的环向位移和所述径向位移计算所述凹陷管道内外壁节点的环向位移和径向位移；根据所述壁厚分量和壁厚正法线方向的偏转角计算所述凹陷管道内外壁节点的轴向位移。

一种可能的实现方式中，根据所述中面节点坐标和所述内壁节点坐标计算所述中面节点的环向位移和径向位移，包括：设定中面的环向周长在变形前后不变，得到变形前节点的极坐标角度；根据所述极坐标角度、所述中面节点坐标和所述凹陷管道内壁节点坐标计算所述中面节点的环向位移和径向位移。

一种可能的实现方式中，根据所述中面节点的环向位移和所述径向位移计算所述凹陷管道内外壁节点的环向位移和径向位移，包括：确定所述凹陷管道在变形过程中，沿壁厚方向的直线围绕所述中面节点产生的偏转角；根据所述壁厚分量、所述中面节点的环向位移和所述偏转角计算所述凹陷管道内外壁节点的环向位移；根据所述壁厚分量、所述中面节点的径向位移和所述偏转角计算所述凹陷管道内外壁节点的径向位移。

一种可能的实现方式中，根据所述壁厚分量和壁厚正法线方向的偏转角计算所述凹陷管道内外壁节点的轴向位移，包括：获取所述凹陷管道的轴向截面上壁厚正法线方向的偏转角；根据所述壁厚分量和所述壁厚正法线方向的偏转角计算所述凹陷管道内外壁节点的轴向位移。

一种可能的实现方式中，基于所述凹陷管道内外壁节点的位移确定所述凹陷管道的等效应变，包括：根据所述凹陷管道内外壁节点的环向位移和径向位移确定所述凹陷管道的环向应变；根据所述凹陷管道内外壁节点的环向位移、径向位移和轴向位移确定所述凹陷管道的轴向应变；根据所述环向应变和所述轴向应变确定所述凹陷管道的等效应变。

一种可能的实现方式中，所述凹陷管道的等效应变通过以下公式确定：

其中，ε_eqv为等效应变；ε_θ为环向应变，ε_z为轴向应变。

第二方面，本申请实施例提供一种凹陷管道应变解析计算及评价装置，包括：获取模块，用于获取凹陷管道的点云数据，根据所述点云数据重构凹陷曲面并获取所述凹陷曲面上的网格节点数据；计算模块，用于根据获取的所述网格节点数据计算所述凹陷管道内外壁节点的位移；确定模块，用于基于所述凹陷管道内外壁节点的位移确定所述凹陷管道的等效应变；判断模块，用于根据所述凹陷管道的等效应变判断所述凹陷管道的缺陷程度是否满足要求。

第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括：处理器，存储器以及计算机程序；其中，所述计算机程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述处理器执行，所述计算机程序包括用于执行如第一方面任一项所述的凹陷管道应变解析计算及评价方法的指令。

第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如第一方面任一项所述的凹陷管道应变解析计算及评价方法。

第五方面，本申请实施例提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面任一项所述的凹陷管道应变解析计算及评价方法。

综上所述，本申请实施例提供了一种凹陷管道应变解析计算及评价方法和装置，该方法可以获取凹陷管道的点云数据，根据点云数据重构凹陷曲，进一步的计算凹陷管道内外壁节点的位移来确定凹陷管道的等效应变，通过该等效应变判断凹陷管道的缺陷程度。该方法计算速度快，准确率高，节约成本，而且还适用于凹陷表面几何结构比较复杂的管道。

附图说明

图1为本申请实施例提供的凹陷管道应变解析计算及评价方法的应用场景示意图；

图2A为本申请实施例提供的获取非内凹型环向截面凹陷轮廓曲率半径的示意图；

图2B为本申请实施例提供的获取内凹型环向截面凹陷轮廓曲率半径的示意图；

图2C为本申请实施例提供的获取轴向截面凹陷轮廓曲率半径的示意图；

图3为本申请实施例提供的凹陷长度选取方法示意图；

图4为本申请实施里提供的一种凹陷管道应变解析计算及评价方法的流程图；

图5为本申请实施例提供的利用3D激光扫描仪获取的凹陷管道的三维点云模型示意图；

图6为本申请实施例提供的对凹陷管道点云数据进行预处理的示意图；

图7A为本申请实施例提供的原始扫描的凹陷管道主视图；

图7B为本申请实施例提供的原始扫描的凹陷管道俯视图；

图7C为本申请实施例提供的原始扫描的凹陷管道左视图；

图8A为本申请实施例提供的坐标对齐后的凹陷管道主视图；

图8B为本申请实施例提供的坐标对齐后的凹陷管道俯视图；

图8C为本申请实施例提供的坐标对齐后的凹陷管道左视图；

图9为本申请实施例提供的柱坐标系下凹陷管道点云数据示意图；

图10为本申请实施例提供的在柱坐标系下凹陷管道重构后的凹陷曲面示意图；

图11为本申请实施例提供的划分的外壁网格节点数据示意图；

图12A为本申请实施例提供的柱坐标系下凹陷曲面的三维立体图；

图12B为本申请实施例提供的凹陷曲面的z-θ的平面图；

图12C为本申请实施例提供的凹陷曲面的θ-R的平面图；

图13是本申请实施例提供的一种根据获取的网格节点数据计算凹陷管道内外壁节点的位移的流程示意图；

图14为本申请实施例提供的一种凹陷管道环向横截面示意图；

图15为本申请实施例提供的一种凹陷管道环向位移计算示意图；

图16为本申请实施例提供的一种凹陷管道轴向位移计算示意图；

图17A为本申请实施例提供外壁径向位移示意图；

图17B为本申请实施例提供内壁径向位移示意图；

图17C为本申请实施例提供外壁环向位移示意图；

图17D为本申请实施例提供内壁环向位移示意图；

图17E为本申请实施例提供外壁轴向位移示意图；

图17F为本申请实施例提供内壁轴向位移示意图；

图18A为本申请实施例提供外壁径向应变示意图；

图18B为本申请实施例提供内壁径向应变示意图；

图18C为本申请实施例提供外壁环向应变示意图；

图18D为本申请实施例提供内壁环向应变示意图；

图18E为本申请实施例提供外壁轴向应变示意图；

图18F为本申请实施例提供内壁轴向应变示意图；

图18G为本申请实施例提供外壁等效应变示意图；

图18H为本申请实施例提供内壁等效应变示意图；

图19为本申请实施例提供的凹陷管道应变解析计算及评价装置的结构示意图；

图20为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了便于清楚描述本申请实施例的技术方案，在本申请的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如，第一设备和第二设备仅仅是为了区分不同的设备，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

需要说明的是，本申请中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b，或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a-b，a-c，b-c，或a-b-c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

下面结合附图对本申请实施例进行介绍。图1为本申请实施例提供的凹陷管道应变解析计算及评价方法的应用场景示意图，本申请提供的凹陷管道应变解析计算及评价方法可以应用于如图1所示的应用场景中，如图1所示，管道101可以用于运输石油和天然气，在管道101运营周期的各个阶段，由于受到外界压力的变化，管道101可能出现管道凹陷102，管道凹陷102严重威胁着管道101的安全运行，此时，具有管道凹陷102的管道101为凹陷管道，因此，凹陷管道的缺陷评价十分重要。

一种可能的实现方式中，凹陷管道的缺陷评价通常采用基于凹陷深度和凹陷应变的准则判定，但基于凹陷深度的评价方法在评价含相同凹陷深度但其他参数不同的管道时，其评价结果的准确性会因为参数变化而存在误差，虽然基于凹陷应变的准则相比凹陷深度更加准确，但基于应变的准则需要计算凹陷区域的最大应变值，不适用于凹陷表面几何结构比较复杂的管道。

一种可能的实现方式中，凹陷管道的缺陷评价方法也可以采用有限元方法，通过模拟管道在承受外部压力挤压时的凹陷应变分布，计算凹陷深度，管道壁厚和挤压体大小等参数，进一步，分布上述参数对凹陷应变的影响，但是该方法，需要处理大量的凹陷数据，对每一个凹陷都要进行模拟，需要大量的时间和人力。

一种可能的实现方式中，在计算凹陷应变时通常采用网格测径法和几何内检测法，网格测径法是在管道凹陷区域人工绘制网格线，利用深度规等工具记录网格节点的深度，以此描述凹陷的几何轮廓，但这种方法的人为误差非常大，效率也比较低。几何内检测法是利用几何内检测器对管道内径进行测量来获得凹陷的轮廓，但该方法受限于内检测器的传感器数量，测量精度较低。

一种可能的实现方式中，在计算凹陷应变时可以采用给出的凹陷应变计算公式的解析计算方法，该方法可以将凹陷应变分为环向弯曲应变、轴向弯曲应变和轴向薄膜应变三个应变分量，进一步的，给出等效应变计算公式。

示例性的，等效应变计算所需参数的获取可以参见图2A、图2B和图2C，图2A为本申请实施例提供的获取非内凹型环向截面凹陷轮廓曲率半径的示意图，图2B为本申请实施例提供的获取内凹型环向截面凹陷轮廓曲率半径的示意图，图2C为本申请实施例提供的获取轴向截面凹陷轮廓曲率半径的示意图。

在凹陷的横截面上，确定管道外表面凹陷部位的曲率半径为R₁，该曲率半径有两种情况，分别为非内凹型环向截面凹陷轮廓曲率半径和内凹型环向截面凹陷轮廓曲率半径，具体的，如图2A所示，管道曲率方向和初始表面的曲率方向相同时，R₁为正数，如图2B所示，管道曲率方向和初始表面的曲率方向相反时，R₁为负数。

在凹陷的轴向截面上，确定凹陷的曲率半径为R₂，具体的，如图2C所示，进一步的，给出等效应变计算公式如下：

其中，ε₁表示环向弯曲应变；t表示管道壁厚，单位为mm；R₀表示管道半径，取管道外径的一半，单位为mm；R₁表示环向截面凹陷轮廓曲率半径，单位为mm；ε₂表示轴向弯曲应变；R₂表示轴向截面凹陷轮廓曲率半径，单位为mm；ε₃表示轴向薄膜应变；d表示凹陷深度，单位为mm；L表示凹陷长度，单位为mm；ε表示等效应变。

可选的，凹陷长度l的选取方法如图3所示，图3为本申请实施例提供的凹陷长度选取方法示意图，具体的，凹陷长度为一半凹陷深度位置处轴向两横截面之间的距离，其中，L为选取凹陷管道的总长度。

通过上述方法可以计算出凹陷管道的等效应变，进一步的，根据该等效应变判断凹陷管道的缺陷程度。

但是，上述方法只能得到凹陷中心的轴向应变，不适用凹陷表面几何结构比较复杂的情况，且通过该方法的计算结果去判断凹陷管道的缺陷程度的准确性较低。

因此，本申请实施例提供了一种凹陷管道应变解析计算及评价方法，该方法可以获取凹陷管道的点云数据，根据点云数据重构凹陷曲，进一步的计算凹陷管道内外壁节点的位移来确定凹陷管道的等效应变，通过该等效应变判断凹陷管道的缺陷程度。该方法计算速度快，准确率高，节约成本，而且还适用于凹陷表面几何结构比较复杂的管道。

示例性的，图4为本申请实施里提供的一种凹陷管道应变解析计算及评价方法的流程图，如图4所示，本申请实施例的方法包括：

S401、获取凹陷管道的点云数据，根据点云数据重构凹陷曲面并获取凹陷曲面上的网格节点数据。

本申请实施例中，点云数据可以指的是在一个三维坐标系统中的一组向量的集合，该点云数据为凹陷管道外壁的网格节点数据，凹陷曲面可以指的是凹陷管道的凹陷表面的几何结构的曲面，例如，图1中的管道凹陷102的表面为凹陷曲面，网格节点数据可以指的是在柱坐标系下每个网格节点的交点坐标。

示例性的，管道运营商通过内检测技术或其他手段检测到油气管道上存在凹陷时，需要开挖管道，进一步的，获取该凹陷的油气管道的点云数据，然后利用点云数据通过点云模型重构凹陷曲面，并获取该凹陷的油气管道曲面上的网格节点数据，该网格节点数据用于进行应变解算。

S402、根据获取的网格节点数据计算凹陷管道内外壁节点的位移。

本申请实施例中，凹陷管道内外壁节点的位移可以包括内外壁节点的环向位移、径向位移和轴向位移，例如，在管道发生变形时，各点的位移可包括径向、环向和轴向三个方向的位移分量，即环向位移、径向位移和轴向位移。

其中，环向位移可以指的是围绕管道的周长发生的位移，径向位移可以指的是管道中轴线半径的方向发生的位移，轴向位移可以指的是沿着管道轴线的方向发生的位移。

示例性的，通过获取的凹陷管道的点云数据经预处理后转换成的网格节点数据，进一步的计算该凹陷管道内外壁节点的环向位移、径向位移和轴向位移。

S403、基于凹陷管道内外壁节点的位移确定凹陷管道的等效应变。

本申请实施例中，等效应变可以指的是材料塑性变形的一个度量，可以用来确定材料经强化后屈服面的位置的物理量，该等效应变可以分为内壁等效应变和外壁等效应变。

具体的，可以根据计算出的凹陷管道内外壁节点的环向位移、径向位移和轴向位移确定该凹陷管道的等效应变。

S404、根据凹陷管道的等效应变判断凹陷管道的缺陷程度是否满足要求。

具体的，可以计算某个凹陷管道的多个环向横截面的等效应变，通过确定该多个环向横截面的等效应变中的最大值与应变评估标准进行对比，进一步判断该某个凹陷管道的缺陷程度是否满足要求。

因此，可以通过获取凹陷管道的点云数据，根据点云数据重构凹陷曲面，进一步的计算凹陷管道内外壁节点的位移来确定凹陷管道的等效应变，进一步通过等效应变判断凹陷管道的缺陷程度，提高计算速度以及准确率，可以节约成本，而且还适用于凹陷表面几何结构比较复杂的管道。

一种可能的实现方式中，获取凹陷管道的点云数据，包括：利用3D激光扫描仪获取用于表征凹陷管道几何形貌的点云数据，点云数据为点云空间直角坐标数据；对点云数据进行预处理，得到柱坐标系下的点云数据，预处理包括降噪、裁剪以及坐标对齐；其中，柱坐标系下的点云数据用于重构凹陷曲面。

本申请实施例中，3D激光扫描仪是一种科学仪器，可以侦测并分析现实世界中物体或环境的形状(即几何构造)与外观数据(如颜色、表面反照率等性质)，可以用于创建物体几何表面的点云(point cloud)数据。例如，管道开挖后，可以利用专业的3D激光扫描仪获取含凹陷管道的完整几何形貌的点云数据。

示例性的，利用3D激光扫描仪可以将凹陷管道的外部轮廓储存为点云数据，该点云数据用于记录凹陷管道的缺陷的整体情况。3D激光扫描仪获取用于表征凹陷管道几何形貌的点云数据的过程包括：确认需要测量的缺陷所在的凹陷管道的位置，清除凹陷管道管壁周围容易造成影响的杂物；在扫描区域以规定的间隔放置定位贴片，该扫描区域可以包括凹陷所在管道完整的圆周，轴向要求贴片的位置距凹陷两端不小于一定距离，例如距离为10mm，环向要求贴片布置一周，同时进行仪器的校准；设置参考点，定位中心线，保持扫描仪的扫描方向垂直于管道，与管道相距一定距离进行扫描，例如距离大约为400mm，管道扫描图像不完整的区域进需要进行重新扫描；扫描完成后存储点云数据结果、关闭软件并拆卸贴片等仪器装置。具体的，图5为本申请实施例提供的利用3D激光扫描仪获取的凹陷管道的三维点云模型示意图，如图5所示，将含有缺陷的凹陷管道进行扫描，获取的含缺陷的凹陷管道的三维点云模型。

本申请实施例中，降噪可以指的是对形成凹陷管道缺陷干扰的点云数据删去，例如，凹陷管道表面的泥土，小划痕等；裁剪可以指的是将管道端部两端不平整的部分进行裁剪处理，例如，扫描出来的凹陷管道一端或两端很长，凹陷管道的缺陷处已经完整的扫描出来，但是一端或两端扫的不太完整，然后对该凹陷管道进行裁剪处理，将不完整的一端或两端删去；具体的，图6为本申请实施例提供的对凹陷管道点云数据进行预处理的示意图，如图6所示，可以借助逆向工程软件(如Geomagic DesignX等)对点云数据进行预处理，截去管道两端多余的毛边，将凹陷曲面上的局部特征删除，消除噪声，平滑曲面。

坐标对齐可以指的是将凹陷管道的中轴线与原始坐标系z轴重合，将原本以直角坐标表示的点云数据转换成以柱坐标表示，例如，刚扫描出凹陷管道的原始坐标系是不规则的，在哪个位置无法控制，而管道比较适合采用柱坐标系进行计算，因此把原始坐标系z轴放到中轴线上，让z轴与中轴线对齐，将原本以直角坐标表示的点云数据转换成以柱坐标表示的点云数据，用于重构凹陷曲面。具体的，图7A为本申请实施例提供的原始扫描的凹陷管道主视图；图7B为本申请实施例提供的原始扫描的凹陷管道俯视图；图7C为本申请实施例提供的原始扫描的凹陷管道左视图；即图7A-图7C为本申请实施例提供的原始扫描的凹陷管道三视图，进一步的，在软件中拟合管道中轴线，并进行坐标对齐，使管道中轴线与坐标系z轴重合，转换为图8A-图8C，图8A为本申请实施例提供的坐标对齐后的凹陷管道主视图；图8B为本申请实施例提供的坐标对齐后的凹陷管道俯视图；图8C为本申请实施例提供的坐标对齐后的凹陷管道左视图，即图8A-图8C为本申请实施例提供的坐标对齐后的凹陷管道三视图。

示例性的，对获取用于表征凹陷管道几何形貌的点云数据进行预处理，预处理的过程包括对凹陷管道缺陷存在干扰的点云数据进行降噪，对凹陷管道端部两端不平整的部分进行裁剪处理以及将坐标对齐，即将原本以直角坐标表示的点云数据转换成以柱坐标表示的点云数据，进一步的，可以得到柱坐标系下的点云数据，该点云数据用于重构凹陷曲面。

因此，本申请实施例通过利用3D激光扫描仪获取点云数据，可以在很短时间内得到凹陷管道的数据，提高计算速度，进一步的，将该点云数据进行预处理，可以提高获取数据的精度，准确性较高。

一种可能的实现方式中，根据点云数据重构凹陷曲面并获取凹陷曲面上的网格节点数据，包括：根据点云数据，利用三次B样条插值函数重构凹陷曲面；获取凹陷曲面上的外壁网格节点数据。

本申请实施例中，三次B样条插值函数可以为：

其中，S_n表示三次B样条曲线方程，x表示凹陷管道轮廓点坐标的参数；B_i表示控制顶点，该控制顶点为围成多边形的各个顶点，可以用于连接成控制多边形；N_i,3(x)为三次B样条基函数，表示为：

其中，t表示三次B样条插值函数的自变量，t＝[t₁，t₂，…，t_m]为节点矢量，t可能是位于的[t_i,t_i+1)中的一个数，t的取值范围根据公式(7)来确定：

其中，L_j(j＝2,3,…,n)表示点B_j-1与B_j之间的弧长，t_i表示曲线方程S_n上与B_i对应的点，可以通过累积弦长来计算。例如，t₁＝0、t₂＝L₂/(L₂+L₃+…+L_n)、t₃＝(L₂+L₃)/(L₂+L₃+...+L_n)。

示例性的，根据点云数据，利用三次B样条插值函数重构凹陷曲面后，在重构后的凹陷曲面上等间距的划分n个轴向和p个环向截面，将形成的网格节点作为后续应变解算的输入数据。在此之前，通过下式将直角坐标(x_i,j，y_i,j，z_i)(i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,2p)转换成柱坐标(R_ext,i,j，θ_def,i,j，Z_i)：

进一步的，可以获取在柱坐标下该凹陷曲面上的外壁网格节点数据。

具体的，图9为本申请实施例提供的柱坐标系下凹陷管道点云数据示意图，图10为本申请实施例提供的在柱坐标系下凹陷管道重构后的凹陷曲面示意图，图11为本申请实施例提供的划分的外壁网格节点数据示意图。如图9所示，在三维坐标系x轴，y轴和z轴下，凹陷管道的点云数据，如图10所示，在三维坐标系x轴，y轴和z轴下，凹陷管道重构后的凹陷曲面，如图11所示，在三维坐标系x轴，y轴和z轴下，划分的凹陷管道外壁网格节点数据。

示例性的，图12A为本申请实施例提供的柱坐标系下凹陷曲面的三维立体图；图12B为本申请实施例提供的凹陷曲面的z-θ的平面图；图12C为本申请实施例提供的凹陷曲面的θ-R的平面图；如图12A-图12C所示，可以将原本直角坐标表示的网格节点数据通过坐标变换转换成柱坐标表示的网格节点数据，进一步的，可以分别为柱坐标系下凹陷曲面的三维立体图，z-θ的平面图，θ-R的平面图，体现了凹陷管道缺陷的不规则性。

因此，通过扫描的点云数据利用三次B样条插值函数重构凹陷曲面的方法，可以为后续应变解算提供可靠的数据支持，提高准确率。

可选的，根据点云数据，利用三次B样条插值函数重构凹陷曲面，该点云数据也可以是没有经过降噪处理的点云数据，本申请实施例对预处理过程中有无降噪处理不作具体限定。

一种可能的实现方式中，凹陷管道内外壁节点的位移包括内外壁节点的环向位移、径向位移和轴向位移，图13是本申请实施例提供的一种根据获取的网格节点数据计算凹陷管道内外壁节点的位移的流程示意图，如图13所示，可以包括以下步骤：

S1301、根据获取的网格节点数据计算凹陷管道环向横截面上中面节点坐标和内壁节点坐标。

本申请实施例中，中面节点可以指的环向横截面上壁厚中面的节点，例如，图14所示的点P_mid，内壁节点可以指的是环向横截面上凹陷管道内壁的节点，例如，图14所示的点P_int。

示例性的，图14为本申请实施例提供的一种凹陷管道环向横截面示意图，如图14所示，取某一个环向横截面，定义过中轴线原点与凹陷深度最大点连线为极轴。根据获取的该横截面上的网格节点数据计算凹陷管道外壁的环向轮廓上切线的斜率k_ext，该k_ext根据公式(9)计算：

其中，R_ext表示中轴线原点与P_ext之间的距离，P_ext表示某一个环向横截面的外壁节点坐标，θ_def表示点P_ext所在柱坐标系下的角度，进一步的，根据环向轮廓上切线的斜率确定壁厚方向的斜率，即根据k_ext计算壁厚方向的斜率k_tv，该k_tv根据公式(10)计算：

进一步的，壁厚方向与极轴的夹角中的锐角θ₁可以根据公式(11)计算：

θ₁＝|arctan(k_tv)| (11)

而壁厚方向角度θ_tv以该横截面所处极坐标系可以由公式(12)表示为：

则凹陷管道外壁轮廓上任一节点P_ext处的壁厚方向与极径方向夹角∠ZP_extP_mid的极坐标θ_α可以由(13)式表示为：

θ_α＝θ_tv-θ_def (13)

如此，在△ZP_midP_ext中，两边R_ext和P_midP_ext以及夹角∠ZP_extP_mid都已知，则可以根据三角形余弦定理，计算出第三边ZP_mid的长度R_mid，以及∠P_midZP_ext的角度θ_β及其极坐标表示θ_mdef：

由此可以得到第i个环向横截面上中面的节点坐标，相应的，可以根据上述类似的方法得到该横截面内壁节点坐标(R_int，θ_idef)，如(17)-(19)式表示：

R_int ²＝t²+R_ext ²-2R_exttcos(|θ_α|) (17)

其中，θ_γ表示∠P_intZP_ext在极坐标系下的角度，θ_α，θ_γ，θ_idef，θ_def等角度的单位均为rad。

S1302、根据中面节点坐标和内壁节点坐标计算中面节点的环向位移和径向位移。

具体的，设定中面的环向周长在变形前后不变，得到变形前中面节点的极坐标角度；根据极坐标角度、中面节点坐标和和内壁节点坐标计算中面节点的环向位移和径向位移。

示例性的，对于平滑凹陷管道来说，深度较小的情况下，可以假设中面的环向周长在变形前后不变，则可以由极坐标系下的曲线弧长公式得到下述等式：

其中，R_mun表示变形前中轴线原点到中面节点的距离，则变形前节点的极坐标角度θ_mun可以表示为下式：

例如，图15为本申请实施例提供的一种凹陷管道环向位移计算示意图，如图15所示，E_un表示在变形前的某一点，E_def表示在变形后的某一点，P_midun表示在变形前的中面节点，P_mid表示在变形后的中面节点，e_θ表示在变形前的某一点的切线方向，e_r(即t_vun)表示变形前沿壁厚正法线方向中面节点的长度，t_v表示沿壁厚正法线方向，偏离中面节点的长度，e_r’表示在变形后沿壁厚正法线方向中面节点的长度。

则管道横截面上的某一单元在变形时中面节点的位移可以由下式计算：

v_mid＝R_mid sin(φ) (22)

w_mid＝R_mid cos(φ)-R_mun (23)

φ＝θ_mdef-θ_mun (24)

其中，v_mid和w_mid分别表示中面节点的环向位移和径向位移，单位为mm；φ表示中面节点变形前后的角度差，单位为rad。

因此，根据上述中面节点坐标和内壁节点坐标可以计算中面节点的环向位移v_mid和径向位移w_mid，可以为后续应变解算提供可靠的数据支持，提高准确率。

S1303、根据中面节点的环向位移和径向位移计算凹陷管道内外壁节点的环向位移和径向位移。

具体的，确定凹陷管道在变形过程中，沿壁厚方向的直线围绕中面节点产生的偏转角；根据壁厚分量、中面节点的环向位移和偏转角计算凹陷管道内外壁节点的环向位移；根据壁厚分量、中面节点的径向位移和偏转角计算凹陷管道内外壁节点的径向位移。

示例性的，将壁厚分量带入内外壁节点的环向位移和径向位移公式(25)-(27)中，即可计算内外壁节点的环向位移和径向位移：

v＝v_mid+t_v sin(θ_mα) (25)

w＝w_mid-t_v+t_v cos(θ_mα) (26)

θ_mα＝θ_tv-θ_mdef (27)

其中，壁厚分量t_v表示沿壁厚正法线方向，偏离中面节点的长度，-t/2≤t_v≤t/2，当t_v为-t/2时，表示管道内表面，t_v为t/2时，表示管道外表面，单位为mm；v和w分别表示凹陷管道内外壁节点的环向位移和径向位移，单位为mm；θ_mα表示凹陷管道管壁单元在变形过程中，沿壁厚方向的直线围绕中面节点产生的偏转角，单位为rad。

因此，根据中面节点的环向位移和径向位移计算凹陷管道内外壁节点的环向位移v和径向位移w，可以为后续应变解算提供可靠的数据支持，提高准确率。

S1304、根据凹陷管道内外壁节点的径向位移计算凹陷管道内外壁节点的轴向位移。

具体的，获取凹陷管道的轴向截面上壁厚正法线方向的偏转角；根据壁厚分量和壁厚正法线方向的偏转角计算凹陷管道内外壁节点的轴向位移。

示例性的，图16为本申请实施例提供的一种凹陷管道轴向位移计算示意图，取某一轴向横截面，如图16所示，θ_z表示管道轴向截面上壁厚正法线方向的偏转角，u_ext表示点P_ext发生的轴向位移，进一步的可以根据公式(28)和公式(29)得出内外壁节点的轴向位移u：

u＝t_v sin(θ_z) (28)

其中，θ_z的单位为rad；z表示管道轴向，单位为mm。

因此，可以根据壁厚分量和壁厚正法线方向的偏转角计算凹陷管道内外壁节点的轴向位移u，可以为后续应变解算提供可靠的数据支持，提高准确率。

需要说明的是，图13所示的根据获取的网格节点数据计算凹陷管道内外壁节点的位移的流程是以凹陷管道的某一环向横截面和某一轴向横截面为例进行说明的，具体实施中，会将凹陷管道的凹陷曲面上等间距的划分n个轴向和p个环向截面，并分别计算该n个轴向和p个环向截面的内外壁节点的位移，其中，n为大于1的正整数，p也为大于1的正整数。

因此，本申请实施例可以基于上述的薄壳理论和变形几何分析进行的节点位移的推导，分析过程更加严谨，结果更加准确，可以理解的是，该薄壳理论是弹性力学的一个研究内容，用于研究凹陷管道变形情况，该变形几何分析为确定变形量的大小、方向及其变化，即上述的S1301-S1304运用了薄壳理论和变形几何分析。

可选的，可以根据公式(8)至公式(29)的计算公式求解凹陷管道变形后各网格节点的位移。示例性的，图17A-图17F为本申请实施例提供内外壁的各方向位移计算结果示意图，图17A为本申请实施例提供外壁径向位移示意图，图17B为本申请实施例提供内壁径向位移示意图，图17C为本申请实施例提供外壁环向位移示意图，图17D为本申请实施例提供内壁环向位移示意图，图17E为本申请实施例提供外壁轴向位移示意图，图17F为本申请实施例提供内壁轴向位移示意图。

需要说明的是，上述示意图的横坐标为z，表示管道轴向，纵坐标为θ，表示角度，不同颜色明度代表凹陷的不同位移，由中心向外的颜色明度依次递减，因为图中颜色为灰度，显示不太明显，故在此说明由缺陷中心向外的颜色分别是由蓝到红。图17A-图17F的凹陷管道内外壁各方向位移分量计算结果仅做示意说明。

一种可能的实现方式中，基于凹陷管道内外壁节点的位移确定凹陷管道的等效应变，包括：根据凹陷管道内外壁节点的环向位移和径向位移确定凹陷管道的环向应变；根据凹陷管道内外壁节点的环向位移、径向位移和轴向位移确定凹陷管道的轴向应变；根据环向应变和轴向应变确定凹陷管道的等效应变。

示例性的，平滑凹陷管道的环向应变和轴向应变可以通过公示(30)计算：

其中，ε_θ表示环向应变；r为节点半径，单位为mm；ε_z表示轴向应变。

进一步的，等效应变可以采用Von Mises准则进行计算，如(32)式所示：

其中，ε_eqv表示等效应变；μ表示泊松比，取0.5；ε_r表示径向应变。

可选的，由于管道在发生凹陷变形时，凹陷区域很快进入塑性形变，该塑性形变可以指的是对物体施加外力，当外力较小时物体发生弹性形变，当外力超过某一数值，物体产生不可恢复的形变，则基于该塑性形变时体积不可压缩的条件，定义径向应变为ε_r＝-(ε_θ+ε_z)，则(32)式可简化为下式：

可以理解的是，因为会分别计算该n个轴向和p个环向截面的内外壁节点的位移，所以会得出多个等效应变。

因此，本申请实施例提供的解析方法计算凹陷管道的等效应变，可以解决检出凹陷管道有大量缺陷的现象，相比有限元法具有更高的效率。

可选的，可以根据公式(30)至公式(33)的计算公式求解凹陷管道变形后各网格节点的应变。示例性的，图18A-图18H为本申请实施例提供内外壁的各应变分量与等效应变计算结果示意图，图18A为本申请实施例提供外壁径向应变示意图，图18B为本申请实施例提供内壁径向应变示意图，图18C为本申请实施例提供外壁环向应变示意图，图18D为本申请实施例提供内壁环向应变示意图，图18E为本申请实施例提供外壁轴向应变示意图，图18F为本申请实施例提供内壁轴向应变示意图，图18G为本申请实施例提供外壁等效应变示意图，图18H为本申请实施例提供内壁等效应变示意图。

需要说明的是，上述示意图的横坐标为z，表示管道轴向，纵坐标为θ，表示角度，不同颜色明度代表凹陷的不同位移，由中心向外的颜色明度依次递减，因为图中颜色为灰度，显示不太明显，故在此说明由缺陷中心向外的颜色分别是由蓝到红。图18A-图18H的内外壁的各应变分量与等效应变计算结果仅做示意说明。

一种可能的实现方式中，根据确定的凹陷管道的等效应变判断凹陷管道的缺陷程度，包括：判断凹陷管道的等效应变是否大于标准阈值；若是，则确定凹陷管道的缺陷程度不满足预设要求；向用户推送提示信息，提示信息用于提示凹陷管道需要修理或拆除。

本申请实施例中，标准阈值可以指的是某一判定准则中设定的可以判断凹陷管道的缺陷程度的阈值，例如，一个凹陷应变判定准则，以凹陷区域中最大凹陷应变作为判据，标准阈值设置为6％，即凹陷区域中最大等效应变大于6％，则判定该凹陷需要修理或拆除。

预设要求可以指的是设定的某种要求，该要求下凹陷管道可以继续安全运行。

示例性的，在计算得出某个凹陷管道的多个等效应变后，可以选取该多个等效应变中的最大值，进一步判断凹陷管道的等效应变的最大值是否大于标准阈值；若是，则可以确定该凹陷管道的缺陷程度不满足预设要求，进一步的，向用户推送提示信息，例如，向终端设备发送提示消息，以提示该凹陷管道需要修理或拆除。

因此，可以根据确定的凹陷管道的等效应变判断凹陷管道的缺陷程度，可以在很短时间内给出凹陷管道的适用性评价结果，提高准确率。

在前述实施例中，对本申请实施例提供的凹陷管道应变解析计算及评价方法进行了介绍，而为了实现上述本申请实施例提供的方法中的各功能，作为执行主体的电子设备可以包括硬件结构和/或软件模块，以硬件结构、软件模块、或硬件结构加软件模块的形式来实现上述各功能。上述各功能中的某个功能以硬件结构、软件模块、还是硬件结构加软件模块的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。

例如，图19为本申请实施例提供的凹陷管道应变解析计算及评价装置的结构示意图，如图19所示，该装置1900包括：获取模块1901，计算模块1902，确定模块1903和判断模块1904，其中，获取模块1901，用于获取凹陷管道的点云数据，根据点云数据重构凹陷曲面并获取凹陷曲面上的网格节点数据；计算模块1902，用于根据获取的网格节点数据计算凹陷管道内外壁节点的位移；确定模块1903，用于基于凹陷管道内外壁节点的位移确定凹陷管道的等效应变；判断模块1904，用于根据凹陷管道的等效应变判断凹陷管道的缺陷程度是否满足要求。

一种可能的实现方式中，获取模块1901具体用于，利用3D激光扫描仪获取用于表征凹陷管道几何形貌的点云数据，点云数据为点云空间直角坐标数据；对点云数据进行预处理，得到柱坐标系下的点云数据，预处理包括降噪、裁剪以及坐标对齐；其中，柱坐标系下的点云数据用于重构凹陷曲面。

一种可能的实现方式中，获取模块1901具体还用于，根据点云数据，利用三次B样条插值函数重构凹陷曲面；获取凹陷曲面上的外壁网格节点数据。

一种可能的实现方式中，凹陷管道内外壁节点的位移包括内外壁节点的环向位移、径向位移和轴向位移，壁厚分量为沿壁厚正法线方向，偏离中面节点的长度，计算模块1902具体用于，根据获取的网格节点数据计算凹陷管道环向横截面上中面节点坐标和内壁节点坐标；根据中面节点坐标和内壁节点坐标计算中面节点的环向位移和径向位移；根据中面节点的环向位移和径向位移计算凹陷管道内外壁节点的环向位移和径向位移；根据壁厚分量和壁厚正法线方向的偏转角计算凹陷管道内外壁节点的轴向位移。

一种可能的实现方式中，计算模块1902具体用于，在设定中面的环向周长在变形前后不变时，得到变形前节点的极坐标角度；根据极坐标角度、中面节点坐标和内壁节点坐标计算中面节点的环向位移和径向位移。

一种可能的实现方式中，壁厚分量为沿壁厚正法线方向，偏离中面节点的长度，计算模块1902具体用于，确定凹陷管道在变形过程中，沿壁厚方向的直线围绕中面节点产生的偏转角；根据壁厚分量、中面节点的环向位移和偏转角计算中面节点的环向位移；根据壁厚分量、中面节点的径向位移和偏转角计算中面节点的径向位移。

一种可能的实现方式中，计算模块1902具体用于，确定凹陷管道在变形过程中，沿壁厚方向的直线围绕中面节点产生的偏转角；根据壁厚分量、中面节点的环向位移和偏转角计算凹陷管道内外壁节点的环向位移；根据壁厚分量、中面节点的径向位移和偏转角计算凹陷管道内外壁节点的径向位移。

一种可能的实现方式中，计算模块1902具体用于，获取凹陷管道的轴向截面上壁厚正法线方向的偏转角；根据壁厚分量和壁厚正法线方向的偏转角计算凹陷管道内外壁节点的轴向位移。

一种可能的实现方式中，确定模块1903具体用于，根据凹陷管道内外壁节点的环向位移和径向位移确定凹陷管道的环向应变；根据凹陷管道内外壁节点的环向位移、径向位移和轴向位移确定凹陷管道的轴向应变；根据环向应变和轴向应变确定凹陷管道的等效应变。

一种可能的实现方式中，凹陷管道的等效应变通过以下公式确定：

其中，ε_eqv为等效应变；ε_θ为环向应变，ε_z为轴向应变。

本申请实施例还提供一种电子设备的结构示意图，图20为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图，如图20所示，该电子设备可以包括：处理器2001和存储器2002；该存储器2002存储计算机程序；该处理器2001执行该存储器2002存储的计算机程序，使得该处理器2001执行上述任一实施例所述的方法。

其中，存储器2002和处理器2001可以通过总线2003连接。

本申请实施例提供的凹陷管道应变解析计算及评价装置的具体实现原理和效果可以参见上述实施例对应的相关描述和效果，此处不做过多赘述。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序执行指令，计算机执行指令被处理器执行时用于实现如本申请前述实施例中任一的凹陷管道应变解析计算及评价方法。

本申请实施例还提供一种运行指令的芯片，该芯片用于执行如本申请前述任一实施例中由电子设备所执行的凹陷管道应变解析计算及评价方法。

本申请实施例还提供一种计算机程序产品，该程序产品包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可实现如本申请前述任一实施例中由电子设备所执行的凹陷管道应变解析计算及评价方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个单元中。上述模块成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能模块的形式实现的集成的模块，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能模块存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器执行本申请各个实施例所述方法的部分步骤。

应理解，上述处理器可以是中央处理单元(central processing unit，CPU)，还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合申请所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。

存储器可能包含高速随机存取存储器(random access memory，RAM)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器，还可以为U盘、移动硬盘、只读存储器、磁盘或光盘等。

总线可以是工业标准体系结构(industry standard architecture，ISA)总线、外部设备互连(peripheral component interconnect，PCI)总线或扩展工业标准体系结构(extended industry standard architecture，EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，本申请附图中的总线并不限定仅有一根总线或一种类型的总线。

上述存储介质可以是由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。

一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于专用集成电路(application specific integrated circuits，ASIC)中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于电子设备或主控设备中。

以上所述，仅为本申请实施例的具体实施方式，但本申请实施例的保护范围并不局限于此，任何在本申请实施例揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请实施例的保护范围之内。因此，本申请实施例的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种凹陷管道应变解析计算及评价方法，其特征在于，包括：

获取凹陷管道的点云数据，根据所述点云数据重构凹陷曲面并获取所述凹陷曲面上的网格节点数据；

根据获取的所述网格节点数据计算所述凹陷管道内外壁节点的位移；

基于所述凹陷管道内外壁节点的位移确定所述凹陷管道的等效应变；

根据所述凹陷管道的等效应变判断所述凹陷管道的缺陷程度是否满足要求。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取凹陷管道的点云数据，包括：

利用3D激光扫描仪获取用于表征所述凹陷管道几何形貌的点云数据，所述点云数据为点云空间直角坐标数据；

对所述点云数据进行预处理，得到柱坐标系下的点云数据，所述预处理包括降噪、裁剪以及坐标对齐；

其中，柱坐标系下的点云数据用于重构凹陷曲面。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述点云数据重构凹陷曲面并获取所述凹陷曲面上的网格节点数据，包括：

根据所述点云数据，利用三次B样条插值函数重构凹陷曲面；

获取所述凹陷曲面上的外壁网格节点数据。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述凹陷管道内外壁节点的位移包括内外壁节点的环向位移、径向位移和轴向位移，壁厚分量为沿壁厚正法线方向，偏离中面节点的长度，根据获取的所述网格节点数据计算所述凹陷管道内外壁节点的位移，包括：

根据获取的所述网格节点数据计算所述凹陷管道环向横截面上中面节点坐标和内壁节点坐标；

根据所述中面节点坐标和所述内壁节点坐标计算所述中面节点的环向位移和径向位移；

根据所述中面节点的环向位移和所述径向位移计算所述凹陷管道内外壁节点的环向位移和径向位移；

根据所述壁厚分量和壁厚正法线方向的偏转角计算所述凹陷管道内外壁节点的轴向位移。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述中面节点坐标和所述内壁节点坐标计算所述中面节点的环向位移和径向位移，包括：

设定中面的环向周长在变形前后不变，得到变形前节点的极坐标角度；

根据所述极坐标角度、所述中面节点坐标和所述凹陷管道内壁节点坐标计算所述中面节点的环向位移和径向位移。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述中面节点的环向位移和所述径向位移计算所述凹陷管道内外壁节点的环向位移和径向位移，包括：

确定所述凹陷管道在变形过程中，沿壁厚方向的直线围绕所述中面节点产生的偏转角；

根据所述壁厚分量、所述中面节点的环向位移和所述偏转角计算所述凹陷管道内外壁节点的环向位移；

根据所述壁厚分量、所述中面节点的径向位移和所述偏转角计算所述凹陷管道内外壁节点的径向位移。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述壁厚分量和壁厚正法线方向的偏转角计算所述凹陷管道内外壁节点的轴向位移，包括：

获取所述凹陷管道的轴向截面上壁厚正法线方向的偏转角；

根据所述壁厚分量和所述壁厚正法线方向的偏转角计算所述凹陷管道内外壁节点的轴向位移。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述凹陷管道内外壁节点的位移确定所述凹陷管道的等效应变，包括：

根据所述凹陷管道内外壁节点的环向位移和径向位移确定所述凹陷管道的环向应变；

根据所述凹陷管道内外壁节点的环向位移、径向位移和轴向位移确定所述凹陷管道的轴向应变；

根据所述环向应变和所述轴向应变确定所述凹陷管道的等效应变。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述凹陷管道的等效应变通过以下公式确定：

其中，ε_eqv为等效应变；ε_θ为环向应变，ε_z为轴向应变。

10.一种凹陷管道应变解析计算及评价装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取凹陷管道的点云数据，根据所述点云数据重构凹陷曲面并获取所述凹陷曲面上的网格节点数据；

计算模块，用于根据获取的所述网格节点数据计算所述凹陷管道内外壁节点的位移；

确定模块，用于基于所述凹陷管道内外壁节点的位移确定所述凹陷管道的等效应变；

判断模块，用于根据所述凹陷管道的等效应变判断所述凹陷管道的缺陷程度是否满足要求。

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