CN115017705A - 一种将pdms管道模型转化为力学模型的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种将PDMS管道模型转化为力学模型的方法及装置，方法包括：识别用户选取的PDMS管道模型中的所有的边界信息，形成边界集合，针对边界集合中的每一边界，搜索出边界所在的主通管，以及与该主通管直接和间接相连的旁通管中，还存在另一边界的通管，组成管道和边界组合模型，再去除管道和边界组合模型集合中重复的管道和边界组合模型，针对调整后的管道和边界组合模型集合中的每一管道和边界组合模型，在PDMS管道模型中识别管道力学分析软件建模所需的信息，并按管道力学分析软件的建模方式，形成管道力学分析软件能够读取的力学模型。本发明能够将复杂的三维管道模型自动转化成可用于力学计算的模型单元，从而提高建模效率。

Description

一种将PDMS管道模型转化为力学模型的方法及装置

技术领域

本发明具体涉及一种将PDMS管道模型转化为力学模型的方法及装置。

背景技术

目前在化工领域有PDMS与CaesarII力学分析软件的接口程序，可以直接将三维管道模型导出形成CaesarII力学软件模型，但由于核电及核化工的管道相较于其他行业复杂度要高，CaesarII软件不能很好的支持核电项目规范，并且Caesar II软件无法自动判断管道的边界条件，需要人为的根据实际情况，修改力学管道模型，故现有的接口无法满足核电及核化工的需求。

核电项目中，有非常多的管道需要进行力学验证，目前所应用的管道力学分析软件主要为Peps和Syspipe，这两个软件支持以命令流的方式来实现力学模型的建立，并且这种建模方式是通过建立关键节点，由节点组成相应的管件，相应的管件信息体现在节点形成的管件卡片中。

一直沿用到当前的主流管道力学验证流程，是由布置专业将三维管道模型抽导成二维平面图交给力学专业，力学专业先读取管道模型，判断是否存在边界条件，以满足分割管道单元的要求，实现管道计算的目的，一般可以满足分割管道的边界条件包括设备管嘴、固定支架、自由端等。然后再在可分割的管道范围内，根据管道二维图纸进行手动建立力学模型，再进行力学分析。

这种工作方式存在以下几方面的问题：

首先，在实际项目进行中，三维设计和管道力学验证是分开进行的，力学人员无法实时的看到三维模型的变化，在设计变更、沟通不畅和设计人员操作错误等原因的影响下，很可能使力学人员得到的数据与真实数据产生差异，如果不采取措施，这些差异就会随着项目的推进而一直存在，甚至可能会影响项目整体进度。

其次，力学人员在拿到二维图纸之后，进行力学模型转化时，需要先看懂图纸，进行辨别管件类型，获取管道信息，再向力学模型中填充相关信息。这种方法费时费力，可以说目前的管道力学计算中，力学模型搭建工作占据了管道验证工作的一半以上的工作量和时间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种将PDMS管道模型转化为力学模型的方法及装置，能够将复杂的三维管道模型自动转化成可用于力学计算的模型单元，从而提高建模效率。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种将PDMS管道模型转化为力学模型的方法，包括：

识别用户选取的PDMS管道模型中的所有的边界信息，形成边界集合，

针对所述边界集合中的每一边界，搜索出所述边界所在的主通管，以及与该主通管直接和间接相连的旁通管中，还存在另一边界的通管，并识别组成这些通管的管道，以及这些通管上的边界，形成与所述边界对应的管道和边界组合模型，

再去除所述边界集合中的各边界形成的管道和边界组合模型集合中重复的管道和边界组合模型，形成调整后的管道和边界组合模型集合，

针对调整后的管道和边界组合模型集合中的每一管道和边界组合模型，在用户选取的PDMS管道模型中识别管道力学分析软件建模所需的信息，并按照管道力学分析软件的建模方式，形成所述管道力学分析软件能够读取的力学模型。

可选地，针对所述边界集合中的每一边界元件，采用分治和回溯算法搜索出所述边界元件所在的主通管，以及与该主通管直接和间接相连的旁通管中，还存在另一边界元件的通管。

可选地，针对所述边界集合中的每一边界元件，采用分治和回溯算法搜索出所述边界元件所在的主通管，以及与该主通管直接和间接相连的旁通管中，还存在另一边界元件的通管，

具体包括：

在用户选取的PDMS管道模型中识别所述管道集合中所有管道的分支元件信息，

针对所述边界集合中的每一边界元件，沿流向搜索所述边界元件所在主通管是否存在另一边界元件，若不存在，终止针对所述边界元件的搜索，若存在，

判断所述主通管的两个边界元件之间是否存在分支元件，若不存在，终止针对所述边界元件的搜索，若存在，沿流向搜索通过每一分支元件与所述主通管直接相连的旁通管上是否存在另一边界元件，若不存在，终止针对所述旁通管的搜索，若存在，判断所述旁通管在相应的分支元件与其上搜索到的边界元件之间是否存在分支元件，若不存在，终止针对所述旁通管的搜索，若存在，沿流向搜索通过每一分支元件与所述旁通管直接相连的旁通管上是否存在另一边界元件，以此类推，直到所有与该主通管直接和间接相连的旁通管均完成边界的搜索。

可选地，针对所述边界集合中的每一边界元件，先沿顺流向或逆流向搜索所述边界元件所在主通管距离所述边界元件最远的另一边界元件，

形成与所述边界对应的管道和边界组合模型后，与用户交互，用户判断所述管道和边界组合模型是否满足拆分要求，如不满足，则回溯到距离所述边界元件最远的另一边界元件处，往靠近所述边界元件的方向搜索到另一边界元件，形成与所述边界对应的管道和边界组合模型后，与用户交互，用户判断所述管道和边界组合模型是否满足拆分要求，以此类推，逐次往所述边界靠拢，直至出现满足拆分要求的管道和边界组合模型；

若未出现满足拆分要求的管道和边界组合模型，则回溯到所述边界处，换流向搜索，直到出现满足拆分要求的管道和边界组合模型。

可选地，在用户选取的PDMS管道模型中识别所述管道集合中所有管道的分支元件信息，具体包括：

在用户选取的PDMS管道模型中识别所述管道集合中所有管道的分支元件信息，并判断各分支元件的有效性，筛选出有效分支元件。

本发明还提供一种将PDMS管道模型转化为力学模型的装置，包括：

转化模块，用于识别用户选取的PDMS管道模型中的所有的边界信息，形成边界集合，

再针对所述边界集合中的每一边界，搜索出所述边界所在的主通管，以及与该主通管直接和间接相连的旁通管中，还存在另一边界的通管，并识别组成这些通管的管道，以及这些通管上的边界，形成与所述边界对应的管道和边界组合模型，

再去除所述边界集合中的各边界形成的管道和边界组合模型集合中重复的管道和边界组合模型，形成调整后的管道和边界组合模型集合，

后处理模块，与转化模块相连，用于针对调整后的管道和边界组合模型集合中的每一管道和边界组合模型，在用户选取的PDMS管道模型中识别管道力学分析软件建模所需的信息，并按照管道力学分析软件的建模方式，形成所述管道力学分析软件能够读取的力学模型。

可选地，所述转化模块包括：

识别模块，用于在用户选取的PDMS管道模型中识别所述管道集合中所有管道的边界信息，形成边界集合，

划分模块，与识别模块相连，用于针对所述边界集合中的每一边界，搜索出所述边界所在的主通管，以及与该主通管直接和间接相连的旁通管中，还存在另一边界的通管，并识别组成这些通管的管道，以及这些通管上的边界，形成与所述边界对应的管道和边界组合模型，

去重模块，与划分模块相连，用于去除所述边界集合中的所有边界形成的管道和边界组合模型集合中重复的管道和边界组合模型，形成调整后的管道和边界组合模型集合。

可选地，所述识别模块还用于在用户选取的PDMS管道模型中识别所述管道集合中所有管道的分支元件信息，

所述划分模块具体用于针对所述边界集合中的每一边界元件，沿流向搜索所述边界元件所在主通管是否存在另一边界元件，若不存在，终止针对所述边界元件的搜索，若存在，

判断所述主通管的两个边界元件之间是否存在分支元件，若不存在，终止针对所述边界元件的搜索，若存在，沿流向搜索通过每一分支元件与所述主通管直接相连的旁通管上是否存在另一边界元件，若不存在，终止针对所述旁通管的搜索，若存在，判断所述旁通管在相应的分支元件与其上搜索到的边界元件之间是否存在分支元件，若不存在，终止针对所述旁通管的搜索，若存在，沿流向搜索通过每一分支元件与所述旁通管直接相连的旁通管上是否存在另一边界元件，以此类推，直到所有与该主通管直接和间接相连的旁通管均完成边界的搜索。

可选地，还包括交互模块，所述交互模块与划分模块相连，

所述划分模块针对所述边界集合中的每一边界元件，先沿顺流向或逆流向搜索所述边界元件所在主通管距离所述边界元件最远的另一边界元件，

形成与所述边界对应的管道和边界组合模型后，经所述交互模块与用户交互，用户判断所述管道和边界组合模型是否满足拆分要求，如不满足，所述划分模块回溯到距离所述边界元件最远的另一边界元件处，往靠近所述边界元件的方向搜索到另一边界元件，形成与所述边界对应的管道和边界组合模型后，经所述交互模块与用户交互，用户判断所述管道和边界组合模型是否满足拆分要求，以此类推，逐次往所述边界靠拢，直至出现满足拆分要求的管道和边界组合模型；

若未出现满足拆分要求的管道和边界组合模型，所述划分模块回溯到所述边界处，换流向搜索，直到出现满足拆分要求的管道和边界组合模型。

可选地，还包括数据库模块，所述数据库模块分别与识别模块、去重模块和后处理模块相连，用于存储识别模块形成的边界集合、去重模块形成的调整后的管道和边界组合模型集合，以及后处理模块识别的管道力学分析软件建模所需的信息和形成的管道力学分析软件能够读取的力学模型。

本发明中，通过将PDMS三维管道模型按符合力学计算要求的边界条件(设备接口、固定支架等)划分为可独立计算的管道力学计算单元，并根据管道力学分析软件建模方式，建立其能够读取的力学模型，从而实现了复杂的三维模型向力学模型的自动化转化，本发明能够降低错误率、提高建模效率，使力学计算人员能够更专注于力学验证阶段，而且能够降低人工物力、降低成本。

附图说明

图1为本发明实施例1示例的三维管道模型整体示意图；

图2为分治算法的原理图；

图3为回溯算法的原理图；

图4为本发明实施例1示例的三维管道模型局部示意图；

图5为本发明实施例1示例的划分节点和单元的示意图。

图6为本发明实施例2的PDMS管道模型转化为力学模型的装置的框架图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供一种将PDMS管道模型转化为力学模型的方法，包括：

识别用户选取的PDMS管道模型中的所有的边界信息，形成边界集合，

针对所述边界集合中的每一边界，搜索出所述边界所在的主通管，以及与该主通管直接和间接相连的旁通管中，还存在另一边界的通管，并识别组成这些通管的管道，以及这些通管上的边界，形成与所述边界对应的管道和边界组合模型，

再去除所述边界集合中的各边界形成的管道和边界组合模型集合中重复的管道和边界组合模型，形成调整后的管道和边界组合模型集合，

针对调整后的管道和边界组合模型集合中的每一管道和边界组合模型，在用户选取的PDMS管道模型中识别管道力学分析软件建模所需的信息，并按照管道力学分析软件的建模方式，形成所述管道力学分析软件能够读取的力学模型。

本发明还提供一种将PDMS管道模型转化为力学模型的装置，包括：

转化模块，用于识别用户选取的PDMS管道模型中的所有的边界信息，形成边界集合，

再针对所述边界集合中的每一边界，搜索出所述边界所在的主通管，以及与该主通管直接和间接相连的旁通管中，还存在另一边界的通管，并识别组成这些通管的管道，以及这些通管上的边界，形成与所述边界对应的管道和边界组合模型，

再去除所述边界集合中的各边界形成的管道和边界组合模型集合中重复的管道和边界组合模型，形成调整后的管道和边界组合模型集合，

后处理模块，与转化模块相连，用于针对调整后的管道和边界组合模型集合中的每一管道和边界组合模型，在用户选取的PDMS管道模型中识别管道力学分析软件建模所需的信息，并按照管道力学分析软件的建模方式，形成所述管道力学分析软件能够读取的力学模型。

实施例1：

本实施例的将PDMS管道模型转化为力学模型的方法，包括：

识别用户选取的PDMS管道模型中的所有的边界信息，形成边界集合，

针对边界集合中的每一边界，搜索出边界所在的主通管，以及与该主通管直接和间接相连的旁通管中，还存在另一边界的通管，并识别组成这些通管的管道，以及这些通管上的边界，形成与边界对应的管道和边界组合模型，

再去除边界集合中的各边界形成的管道和边界组合模型集合中重复的管道和边界组合模型，形成调整后的管道和边界组合模型集合，

针对调整后的管道和边界组合模型集合中的每一管道和边界组合模型，在用户选取的PDMS管道模型中识别管道力学分析软件建模所需的信息，并按照管道力学分析软件的建模方式，形成管道力学分析软件能够读取的力学模型。

在核电领域中，管道的安全性是毋庸置疑的，管道力学验证工作即成为重中之重，工作量也因此而居高不下。传统的手工建模计算工作，不仅浪费人力物力，增加成本，而且错误率居高不下。应用本发明的方法助力于三维模型向力学模型转化，将力学模型建立转为自动化进行，不仅能够降低错误率、提高建模效率，使力学计算人员能够更专注于力学验证阶段，而且能够降低人工物力、降低成本。

本文中通管包括主通管和旁通管，三维管道模型中，通管有些是由一根管道组成，有些是多根管道头尾相连形成。如主通管指的是三维管道模型中P1所在管道或与P1所在管道与其他管道头尾相连形成的通管。

本实施例中，针对边界集合中的每一边界元件，采用分治和回溯算法搜索出边界元件所在的主通管，以及与该主通管直接和间接相连的旁通管中，还存在另一边界元件的通管。

具体包括：

在用户选取的PDMS管道模型中识别管道集合中所有管道的分支元件信息，

针对边界集合中的每一边界元件，沿流向搜索边界元件所在主通管是否存在另一边界元件，若不存在，终止针对边界元件的搜索，若存在，

判断主通管的两个边界元件之间是否存在分支元件，若不存在，终止针对边界元件的搜索，若存在，沿流向搜索通过每一分支元件与主通管直接相连的旁通管上是否存在另一边界元件，若不存在，终止针对旁通管的搜索，若存在，判断旁通管在相应的分支元件与其上搜索到的边界元件之间是否存在分支元件，若不存在，终止针对旁通管的搜索，若存在，沿流向搜索通过每一分支元件与旁通管直接相连的旁通管上是否存在另一边界元件，以此类推，直到所有与该主通管直接和间接相连的旁通管均完成边界的搜索。

本实施例中，具体地，针对边界集合中的每一边界元件，先沿顺流向或逆流向搜索边界元件所在主通管距离边界元件最远的另一边界元件，

形成与边界对应的管道和边界组合模型后，与用户交互，用户判断管道和边界组合模型是否满足拆分要求，如不满足，则回溯到距离边界元件最远的另一边界元件处，往靠近边界元件的方向搜索到另一边界元件，形成与边界对应的管道和边界组合模型后，与用户交互，用户判断管道和边界组合模型是否满足拆分要求，以此类推，逐次往边界靠拢，直至出现满足拆分要求的管道和边界组合模型；

若未出现满足拆分要求的管道和边界组合模型，则回溯到边界处，换流向搜索，直到出现满足拆分要求的管道和边界组合模型。

本实施例中，在用户选取的PDMS管道模型中识别管道集合中所有管道的分支元件信息，具体包括：

在用户选取的PDMS管道模型中识别管道集合中所有管道的分支元件信息，并判断各分支元件的有效性，筛选出有效分支元件。

以下以如图1所示的三维管道模型为例，详细阐述本发明的具体实现过程。全文中出现的专业术语参见表1示。

表1专业术语

首先划分管道计算单元，如步骤1-5所示：

1、记录由用户选取的待拆分的三维管道模型集合。如图1所示，选取所有待拆分的三维管道Line1、Line2、Line3；

2、对三维管道模型进行整理分析，将管道模型内所有可以表示边界的管道元件进行记录。如图1所示，记录其中可以表示边界的管道元件P1、P2、P3、P4支架点；

3、记录管道中的分支元件信息，如：三通(TEE)、支管座(OLET)等，判断各分支元件的有效性(即是否分支被解耦)，仅记录有效分支元件的信息。如图1所示，记录管道当中的分支元件信息，T1和T2三通，为有效分支元件；

4、循环第2步中记录的边界集合，通过分治算法和回溯算法结合运用，对任一边界求解出该边界所在管道，和与该管道相连管道中，任意一端都存在条件边界的管道组合。此过程是为了避免存在与所有管道都没有连接关系的管道。

首先需要明确本发明的目标是：自动拆分相互连接的管道范围内，满足力学计算单元边界条件的管道，得到管道和边界组合形成力学计算单元。有效的力学计算单元的条件是：

无分支连接管道，则主管道两端至少存在两个边界元件。

有分支连接管道，在分支元件前后至少各存在一个边界元件，在分支管道上远离主管端至少存在一个边界。

通过目标确定发明解决的问题是：三维管道模型能拆分哪些有效的力学计算单元？可理解为：待拆分的三维管道模型存在哪些管道和边界的组合满足力学计算单元拆分要求？

在明确管道中的边界元件和分支元件后，将问题代入到原理图中，如图2所示，下一步就是将原问题进行分解，通过分析问题我们可以将问题分解得到：针对某一边界元件，存在哪些相互连接的管道边界元件与其组合满足力学计算单元拆分要求？得到子问题1。

再往下分解又可以从管道顺流向有哪些？逆流向有哪些？得到子问题2，通过逐级分解问题，确定程序可以从某一边界开始，通过顺流向以及逆流向搜索连接管道或分支的边界元件，确定包含该边界的且满足计算单元拆分要求的管道和边界组合。

当把原问题逐级拆分子问题后，需要先对子问题2进行求解，但此时并不确定每一个边界是否都存在其他边界与其组成一个力学计算单元，则通过回溯算法对每一个边界进行组合求解，回溯算法原理如图3所示。例如：算法对边界一先从顺流向管道上搜索距离当前边界最远的边界二，当搜索到边界后判断两边界范围内是否存在分支并从分支开始继续搜索，在每次搜索到边界时都进行记录，当所有管道的边界都查找完毕后判断是否满足拆分要求，不满足则回溯到上一边界处，往靠近边界一方向搜索的边界，逐次往边界一靠拢，直至出现符合拆分条件的边界组合或边界回溯到边界一处，则返回结果并更换方向进行搜索。

对每一个边界都执行回溯算法求解后，通过“解”的逐层合并，将子问题的解向上合并成原问题的解。但这个“解”还并不是最终的原问题的解，还需要去除“解”中重复的管道和边界组合，最终的到原问题的“解”。

参考图1，首先选择P1点作为边界点，所在管道为Line1，首先Line1管道上存在边界点P1和P2，以及有效分支元件T1，T1所连接管道为Line2，管道Line2存在边界支架点P4和有效分支元件T2，T2所连接管道为Line3，管道Line3存在边界支架点P3，且没有分支管件的存在。程序通过识别边界列表中任一“边界”通过分治和回溯算法对待拆分三维管道模型进行计算单元求解；例：循环所有记录的边界，从第一个边界P1开始，识别P1所在管道中或与P1所在管道头尾相连的管道中另一边界条件，寻得边界P2；在识别过程中发现P1与P2范围内存在“分支”T1，便对T1相连管道Line2进行边界识别，寻得边界P4；其中Line2存在分支T2，再对T2相连管道Line进行边界识别，寻得边界P3。通过判断发现识别的相连管道中已无其他分支元件，且分支任一连接端都存在“边界”，满足计算单元的划分条件，求得一个以管道Line1、Line2、Line3，边界P1、P2、P3、P4形成的计算单元组合；然后按照上述过程，依次循环P2、P3、P4边界点，分别得到Line1、Line2、Line3和P1、P2、P3、P4的管道单元组合。

5、最后将所有边界进行计算单元拆分后的管道组合进行合并，并去除重复的管道拆分结果，得到传入的三维管道模型所有符合力学计算要求的计算单元。

将第四步得到的四个管道单元进行去重，则可得到三维管道模型拆分结果单元：管道Line1、Line2、Line3和边界P1、P2、P3、P4的管道模型组合。

上述示例为P1所在管道中或与P1所在管道头尾相连的管道中只有另一边界的情况，若P1所在管道中或与P1所在管道头尾相连的管道中有多个另一边界，如假设P2左上方连接管道Line4，且Line4上存在一边界P5，则程序识别边界时则跳过P2边界，先求得以管道Line1、Line2、Line3、Line4和边界P1、P3、P4、P5形成的计算单元，并展示给用户，如用户认为识别拆分结果不满足要求，则对边界进行调整，求得以管道Line1、Line2、Line3和边界P1、P2、P3、P4的管道模型组合。

然后选取所形成的管道模型组合，在此取图4管道局部示意图为例，分析如何分解管件节点并形成相应的力学单元，如步骤6-10所示：

6、对特定的管道计算单元，对三维管道模型进行整理分析，将所有出现的管件类型进行梳理，例如直管、弯头、三通、支架等。

7、针对不同的力学分析软件，分别进行分析，整理不同管件在力学软件中的建模方法及特征，例如三通在PEPS或Syspipe中是通过四个节点创建，并带有管径和焊缝等信息；

以Peps软件为例，如在图4中，直管单元由两个节点组成，一个起始点和一个终点，包含直管的长度和终点的焊缝等信息；弯头由两个节点组成，一个流入点和一个流出点，分成两部分组成，在流出点需要焊缝信息；支架需要节点信息、支架形式及支架名称等信息；

8、将三维模型管件模型与力学模型中的管件模型进行对比，进行特征匹配，建立特征匹配规则，例如三通在三维模型中存在四个关键点，能够提取相关的参数，并能够提取管径和焊缝等信息，与力学软件相匹配。

仍以Peps软件为例，将三维模型与Peps管件建模方式进行对比，形成特征匹配，例如在图4中，直管可以从三维模型中提取两个关键点，一个流入点P1和一个流出点P2，这两个关键点有坐标信息，流出点P2处有与弯头连接的连接信息，并存在对接焊焊缝；弯头可以提取三个关键点，其中流入点与前面直管相连，可以共用点P2，弯头中点P3和流出点P4，关键点具有坐标信息，流出点P4具有与后面直管段连接的信息，并存在对接焊缝；由P3和P2点坐标信息，可以获取弯头第一部分的力学模型，由P4和P3点坐标信息可以获取弯头第二部分的力学模型；与弯头连接的直管段，流入点与弯头流出点重合，共用点P4，流出点P5；直管上的支架形式为固定支架，位置为直管段上，与直管流出点重合，则共用点P5。

9、根据三维模型与力学软件的匹配规则，从三维模型中提取相应的管件特征并分配节点号，保存到数据库中。

按照上述信息，将所提取的管件关键点坐标信息、流出点连接信息及焊缝信息等分配管件类型，并按照格式存入数据库，数据库格式如表2所示。

表2

数据库存储管件信息
	节点号
节点坐标
	管件重量
管件外径
	管件壁厚
管件名称
	管件连接信息
管件材料
	管件保温信息
管件类型
	……

10、从数据库中提取管件的特征及节点号，根据三维管道模型与力学管道模型的特征匹配规则，建立节点分配规则，并划分管件单元。例如从三维模型中提取的三通管件，其中四个节点信息及特征，可以在力学软件中形成力学模型中的三通管件关键节点，并形成三通单元。

仍以Peps软件为例，力学专业从数据库中获取模型信息，例如获取点P1和点P2分别为直管单元的流入点和流出点，按照Peps软件建模规则，点P1没有连接信息，则为自由端，定义为JUNC PT＝P1，获取P1和P2的坐标信息，可以得到直管段的长度，获取流出点的焊缝为对接焊，则赋予P2点EW＝2，则形成直管段力学模型为TANG PT＝P2 DZ＝0.947EW＝2；获取点P2、P3和P4点，分别为弯头的流入点、中点和流出点，根据流入点P2和中点P3可以获取弯头第一部分的长度，根据中点P3和流出点P4可以获取弯头第二部分的长度，根据流出点P4的焊缝信息为对接焊，则可以为P4点赋予焊缝信息EW＝2，则形成弯头力学模型BENDPT＝P4 X1＝0Y1＝0Z1＝0.229X2＝0.229Y2＝0Z2＝0EW＝2；依次获取P4点至P5点的直管段模型；在P4-P5直管段定义完成之后，P5支架点可以获取到支架的形式为固定支架，在Peps中卡片为ANCH，则可以得到支架的力学模型ANCH PT＝P5AL＝/TEST-ANCH/。完整的力学模型命令流定义如图5所示。

由此可以使得三维模型数据能够及时有效的传递给力学专业，并使得力学专业能够方便快捷的获取到模型信息，并生成相应的力学模型，大幅度降低力学验证的工作量和所耗费的时间，并能够大大提高力学计算工作的效率，能够有效的降低人力和成本。

本发明将三维管道模型，按符合力学计算要求的边界条件(设备接口、固定支架等)划分为可独立计算的管道力学计算单元，并根据peps或syspipe软件建模方式，自动划分节点和相应的管件单元，能够针对各种类型的管件进行分类判断，获取元件的特征点和相关信息，并根据特征进行赋予节点号，配合力学软件的建模方法，对单元模型赋予模型信息，并保存到数据库。这种方法能够有效应对核电的三维管道模型复杂性，并能够具有针对性的进行修改调整，使力学人员能够及时的获取到三维模型的数据和变化。

同时本发明也同样适用于其他行业如化工或者船舶等行业的三维管道模型转化工作，此种方法所提取的管件模型信息比较全面，只是在转化的时候，在不同的软件之间存在差异。

实施例2：

本实施例提供一种将PDMS管道模型转化为力学模型的装置，包括：

转化模块1，用于识别用户选取的PDMS管道模型中的所有的边界信息，形成边界集合，

再针对边界集合中的每一边界，搜索出边界所在的主通管，以及与该主通管直接和间接相连的旁通管中，还存在另一边界的通管，并识别组成这些通管的管道，以及这些通管上的边界，形成与边界对应的管道和边界组合模型，

再去除边界集合中的各边界形成的管道和边界组合模型集合中重复的管道和边界组合模型，形成调整后的管道和边界组合模型集合，

后处理模块2，与转化模块1相连，用于针对调整后的管道和边界组合模型集合中的每一管道和边界组合模型，在用户选取的PDMS管道模型中识别管道力学分析软件建模所需的信息，并按照管道力学分析软件的建模方式，形成管道力学分析软件能够读取的力学模型。

本实施例中，转化模块1包括：

识别模块11，用于在用户选取的PDMS管道模型中识别管道集合中所有管道的边界信息，形成边界集合，

划分模块12，与识别模块11相连，用于针对边界集合中的每一边界，搜索出边界所在的主通管，以及与该主通管直接和间接相连的旁通管中，还存在另一边界的通管，并识别组成这些通管的管道，以及这些通管上的边界，形成与边界对应的管道和边界组合模型，

去重模块13，与划分模块12相连，用于去除边界集合中的所有边界形成的管道和边界组合模型集合中重复的管道和边界组合模型，形成调整后的管道和边界组合模型集合。

本实施例中，

识别模块11还用于在用户选取的PDMS管道模型中识别管道集合中所有管道的分支元件信息，

划分模块12具体用于针对边界集合中的每一边界元件，沿流向搜索边界元件所在主通管是否存在另一边界元件，若不存在，终止针对边界元件的搜索，若存在，

判断主通管的两个边界元件之间是否存在分支元件，若不存在，终止针对边界元件的搜索，若存在，沿流向搜索通过每一分支元件与主通管直接相连的旁通管上是否存在另一边界元件，若不存在，终止针对旁通管的搜索，若存在，判断旁通管在相应的分支元件与其上搜索到的边界元件之间是否存在分支元件，若不存在，终止针对旁通管的搜索，若存在，沿流向搜索通过每一分支元件与旁通管直接相连的旁通管上是否存在另一边界元件，以此类推，直到所有与该主通管直接和间接相连的旁通管均完成边界的搜索。

本实施例中，还包括交互模块3，交互模块3与划分模块12相连，

划分模块12针对边界集合中的每一边界元件，先沿顺流向或逆流向搜索边界元件所在主通管距离边界元件最远的另一边界元件，

形成与边界对应的管道和边界组合模型后，经交互模块3与用户交互，用户判断管道和边界组合模型是否满足拆分要求，如不满足，划分模块12回溯到距离边界元件最远的另一边界元件处，往靠近边界元件的方向搜索到另一边界元件，形成与边界对应的管道和边界组合模型后，经交互模块3与用户交互，用户判断管道和边界组合模型是否满足拆分要求，以此类推，逐次往边界靠拢，直至出现满足拆分要求的管道和边界组合模型；

若未出现满足拆分要求的管道和边界组合模型，划分模块12回溯到边界处，换流向搜索，直到出现满足拆分要求的管道和边界组合模型。

本实施例中，还包括数据库模块4，数据库模块4分别与识别模块11、去重模块13和后处理模块2相连，用于存储识别模块11形成的边界集合、去重模块13形成的调整后的管道和边界组合模型集合，以及后处理模块2识别的管道力学分析软件建模所需的信息和形成的管道力学分析软件能够读取的力学模型。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种将PDMS管道模型转化为力学模型的方法，其特征在于，包括：

识别用户选取的PDMS管道模型中的所有的边界信息，形成边界集合，

针对所述边界集合中的每一边界，搜索出所述边界所在的主通管，以及与该主通管直接和间接相连的旁通管中，还存在另一边界的通管，并识别组成这些通管的管道，以及这些通管上的边界，形成与所述边界对应的管道和边界组合模型，

再去除所述边界集合中的各边界形成的管道和边界组合模型集合中重复的管道和边界组合模型，形成调整后的管道和边界组合模型集合，

针对调整后的管道和边界组合模型集合中的每一管道和边界组合模型，在用户选取的PDMS管道模型中识别管道力学分析软件建模所需的信息，并按照管道力学分析软件的建模方式，形成所述管道力学分析软件能够读取的力学模型。

2.根据权利要求1所述的将PDMS管道模型转化为力学模型的方法，其特征在于，针对所述边界集合中的每一边界元件，采用分治和回溯算法搜索出所述边界元件所在的主通管，以及与该主通管直接和间接相连的旁通管中，还存在另一边界元件的通管。

3.根据权利要求2所述的将PDMS管道模型转化为力学模型的方法，其特征在于，针对所述边界集合中的每一边界元件，采用分治和回溯算法搜索出所述边界元件所在的主通管，以及与该主通管直接和间接相连的旁通管中，还存在另一边界元件的通管，

具体包括：

在用户选取的PDMS管道模型中识别所述管道集合中所有管道的分支元件信息，

针对所述边界集合中的每一边界元件，沿流向搜索所述边界元件所在主通管是否存在另一边界元件，若不存在，终止针对所述边界元件的搜索，若存在，

判断所述主通管的两个边界元件之间是否存在分支元件，若不存在，终止针对所述边界元件的搜索，若存在，沿流向搜索通过每一分支元件与所述主通管直接相连的旁通管上是否存在另一边界元件，若不存在，终止针对所述旁通管的搜索，若存在，判断所述旁通管在相应的分支元件与其上搜索到的边界元件之间是否存在分支元件，若不存在，终止针对所述旁通管的搜索，若存在，沿流向搜索通过每一分支元件与所述旁通管直接相连的旁通管上是否存在另一边界元件，以此类推，直到所有与该主通管直接和间接相连的旁通管均完成边界的搜索。

4.根据权利要求3所述的将PDMS管道模型转化为力学模型的方法，其特征在于，

针对所述边界集合中的每一边界元件，先沿顺流向或逆流向搜索所述边界元件所在主通管距离所述边界元件最远的另一边界元件，

形成与所述边界对应的管道和边界组合模型后，与用户交互，用户判断所述管道和边界组合模型是否满足拆分要求，如不满足，则回溯到距离所述边界元件最远的另一边界元件处，往靠近所述边界元件的方向搜索到另一边界元件，形成与所述边界对应的管道和边界组合模型后，与用户交互，用户判断所述管道和边界组合模型是否满足拆分要求，以此类推，逐次往所述边界靠拢，直至出现满足拆分要求的管道和边界组合模型；

若未出现满足拆分要求的管道和边界组合模型，则回溯到所述边界处，换流向搜索，直到出现满足拆分要求的管道和边界组合模型。

5.根据权利要求3所述的将PDMS管道模型转化为力学模型的方法，其特征在于，在用户选取的PDMS管道模型中识别所述管道集合中所有管道的分支元件信息，具体包括：

在用户选取的PDMS管道模型中识别所述管道集合中所有管道的分支元件信息，并判断各分支元件的有效性，筛选出有效分支元件。

6.一种将PDMS管道模型转化为力学模型的装置，其特征在于，包括：

转化模块，用于识别用户选取的PDMS管道模型中的所有的边界信息，形成边界集合，

再针对所述边界集合中的每一边界，搜索出所述边界所在的主通管，以及与该主通管直接和间接相连的旁通管中，还存在另一边界的通管，并识别组成这些通管的管道，以及这些通管上的边界，形成与所述边界对应的管道和边界组合模型，

再去除所述边界集合中的各边界形成的管道和边界组合模型集合中重复的管道和边界组合模型，形成调整后的管道和边界组合模型集合，

后处理模块，与转化模块相连，用于针对调整后的管道和边界组合模型集合中的每一管道和边界组合模型，在用户选取的PDMS管道模型中识别管道力学分析软件建模所需的信息，并按照管道力学分析软件的建模方式，形成所述管道力学分析软件能够读取的力学模型。

7.根据权利要求6所述的将PDMS管道模型转化为力学模型的装置，其特征在于，所述转化模块包括：

识别模块，用于在用户选取的PDMS管道模型中识别所述管道集合中所有管道的边界信息，形成边界集合，

划分模块，与识别模块相连，用于针对所述边界集合中的每一边界，搜索出所述边界所在的主通管，以及与该主通管直接和间接相连的旁通管中，还存在另一边界的通管，并识别组成这些通管的管道，以及这些通管上的边界，形成与所述边界对应的管道和边界组合模型，

去重模块，与划分模块相连，用于去除所述边界集合中的所有边界形成的管道和边界组合模型集合中重复的管道和边界组合模型，形成调整后的管道和边界组合模型集合。

8.根据权利要求7所述的将PDMS管道模型转化为力学模型的装置，其特征在于，

所述识别模块还用于在用户选取的PDMS管道模型中识别所述管道集合中所有管道的分支元件信息，

所述划分模块具体用于针对所述边界集合中的每一边界元件，沿流向搜索所述边界元件所在主通管是否存在另一边界元件，若不存在，终止针对所述边界元件的搜索，若存在，

判断所述主通管的两个边界元件之间是否存在分支元件，若不存在，终止针对所述边界元件的搜索，若存在，沿流向搜索通过每一分支元件与所述主通管直接相连的旁通管上是否存在另一边界元件，若不存在，终止针对所述旁通管的搜索，若存在，判断所述旁通管在相应的分支元件与其上搜索到的边界元件之间是否存在分支元件，若不存在，终止针对所述旁通管的搜索，若存在，沿流向搜索通过每一分支元件与所述旁通管直接相连的旁通管上是否存在另一边界元件，以此类推，直到所有与该主通管直接和间接相连的旁通管均完成边界的搜索。

9.根据权利要求8所述的将PDMS管道模型转化为力学模型的装置，其特征在于，还包括交互模块，所述交互模块与划分模块相连，

所述划分模块针对所述边界集合中的每一边界元件，先沿顺流向或逆流向搜索所述边界元件所在主通管距离所述边界元件最远的另一边界元件，

形成与所述边界对应的管道和边界组合模型后，经所述交互模块与用户交互，用户判断所述管道和边界组合模型是否满足拆分要求，如不满足，所述划分模块回溯到距离所述边界元件最远的另一边界元件处，往靠近所述边界元件的方向搜索到另一边界元件，形成与所述边界对应的管道和边界组合模型后，经所述交互模块与用户交互，用户判断所述管道和边界组合模型是否满足拆分要求，以此类推，逐次往所述边界靠拢，直至出现满足拆分要求的管道和边界组合模型；

若未出现满足拆分要求的管道和边界组合模型，所述划分模块回溯到所述边界处，换流向搜索，直到出现满足拆分要求的管道和边界组合模型。

10.根据权利要求6-9任一项所述的将PDMS管道模型转化为力学模型的装置，其特征在于，还包括数据库模块，所述数据库模块分别与识别模块、去重模块和后处理模块相连，用于存储识别模块形成的边界集合、去重模块形成的调整后的管道和边界组合模型集合，以及后处理模块识别的管道力学分析软件建模所需的信息和形成的管道力学分析软件能够读取的力学模型。

Images