一种基于PepS模型融合的耦合结构加载方法与流程

一种基于peps模型融合的耦合结构加载方法
技术领域
1.本发明属于管道系统仿真计算技术，具体涉及一种基于peps模型融合的耦合结构加载方法。


背景技术：

2.peps软件可以对多种载荷条件下的三维管道系统进行线弹性分析。此软件现属于瑞士dst软件公司，不仅界面友好，而且得到持续性维护，随核电管道评定规范的升级不断增加程序可采用的规范，如法国的rcc-m规范、德国的kta规范等。该程序目前已大规模适用于各国核电站的分析设计工作。
3.在核电厂管道分析中，对于和主回路直接相连的管道，在不同载荷工况下有不同的计算要求。1)在进行自重载荷、热膨胀与内压载荷、破管载荷计算时，因主回路载荷工况复杂，通常将管道模型与主回路模型解耦。先单独计算主回路在热膨胀载荷与破管载荷下，在连接管道位置处的位移，再将得到的位移值作为强迫位移施加在管道系统与主回路的连接处。2)但在进行地震载荷计算时，反应堆厂房土建结构上的地震激励会通过主回路和管道支架传递到管道上，因此必须将主回路动力分析模型与管道模型进行整体耦合分析。
4.在peps软件中，对于和主回路模型直接相连的管道，待考虑的计算工况无法在一个模型里施加，需要在不同的模型里分别施加，然后进行合并。为了正确分析与主回路模型直接相连的管道，需要一种在peps程序中实现主回路动力分析模型与管道模型耦合分析的实现方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种基于peps模型融合的耦合结构加载方法。
6.本发明的技术方案如下：一种基于peps模型融合的耦合结构加载方法，包括如下步骤：
7.(1)将需要计算的管道模型与主回路模型用刚性单元相连接；
8.(2)编写温度载荷计算文件，将计算管线与主回路模型的连接点设置为固定约束点，将热膨胀工况下主回路模型在接管位置附近产生的位移值作为强迫位移施加在接管处，实现耦合模型热膨胀工况的计算；
9.(3)在peps软件中加载所述温度载荷计算文件，得到温度结果文件；
10.(4)编写地震载荷计算文件，将计算管线与主回路模型的连接点设置为固定约束点，并将该固定约束点的刚度值定义为一个极小值，实现耦合模型地震工况的计算；
11.(5)在peps软件中加载所述地震载荷计算文件，得到地震结果文件；
12.(6)使用peps软件的rsmerg程序将得到的温度结果文件与地震结果文件进行结果合并，得到结果合并文件；
13.(7)编写工况组合文件，仅对所述温度载荷计算文件和地震载荷计算文件进行工
况组合得到最终计算结果；
14.(8)在peps软件中加载所述工况组合文件，并将所述结果合并文件作为所述工况组合文件的计算输入加载，完成对耦合结构的完整分析。
15.进一步，如上所述的基于peps模型融合的耦合结构加载方法，步骤(2)及步骤(4)中编写温度载荷计算文件、地震载荷计算文件时，应在主回路模型的基础上添加需要计算的管道模型，包括材料属性、截面属性、几何模型，并为计算管线部分定义需要的运行温度及内压载荷工况进行应力分析计算。
16.进一步，如上所述的基于peps模型融合的耦合结构加载方法，步骤(2)中，loca工况下主回路模型在接管位置附近产生的位移值，同样作为强迫位移施加在接管处。
17.进一步，如上所述的基于peps模型融合的耦合结构加载方法，步骤(4)中所述的极小值指：x,y,z三个方向的平动刚度kx,ky,kz小于10-6
kn/mm，扭转刚度mx,my,mz小于10-6
kn m/rad。
18.进一步，如上所述的基于peps模型融合的耦合结构加载方法，步骤(2)中所述固定约束点有约束作用，无连接作用；步骤(4)中所述固定约束点有连接作用，无约束作用。
19.进一步，如上所述的基于peps模型融合的耦合结构加载方法，步骤(6)中所述的结果合并文件为rmg文件，该文件包含了温度结果文件和地震结果文件中所有基本载荷工况的计算结果数据。
20.进一步，如上所述的基于peps模型融合的耦合结构加载方法，步骤(7)中，编写工况组合文件时，对于计算管线与主回路模型的连接点的处理方式与温度载荷计算文件中的处理方式相同。
21.本发明的有益效果如下：本发明在模型中设置一假约束点以保证用于合并的模型几何特性保持一致，通过在不同模型中修改该假约束点的约束刚度的方法，实现了在peps中将主回路动力分析模型与相连管道模型进行耦合分析，简化了与主回路相连管道的分析流程，使结构仿真分析的结果更加符合工程实际。
附图说明
22.图1为本发明基于peps模型融合的耦合结构加载方法流程图。
具体实施方式
23.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
24.本发明提供了一种基于peps模型融合的耦合结构加载方法。根据程序计算要求，准备进行合并的几个模型必须具有相同的几何特性，包括相同的支撑数量及支撑顺序，相同的单元数量、相同的质量点数量等。模型的物理特性可以彼此不同，如弹性模量，支撑刚度等。该方法在模型中设置一假约束点以保证用于合并的模型几何特性保持一致，通过在不同模型中修改该假约束点的约束刚度以实现不同的耦合方式。即：在动力分析模型中，将该约束的刚度值设置为极小以模拟工程实际情况，此时约束点有连接作用，无约束作用；在温度分析模型中，约束点有约束作用，无连接作用，用于对管道模型施加强迫位移。
25.本发明需要准备三个计算文件，文件1计算温度载荷，文件2计算地震载荷，文件3不做计算，仅进行工况组合。计算管道系统的模型由主回路模型与计算管道模型两部分组成，编写计算文件时应在主回路模型的基础上添加计算管道模型，包括材料属性，截面属性，几何模型，并为计算管道部分定义需要的运行温度及内压载荷工况进行应力分析计算。具体方法的实现步骤如下：
26.1)计算管线模型与主回路模型对应节点(p116)用刚性单元rigd连接，在程序中的实现方法如下：
27.junc pt＝p116
28.matl cd＝300
29.cros cd＝3001
30.rigd pt＝1ew＝2dx＝1.5115dy＝0.2397dz＝-0.3720 al＝/xrcs001po-11/
31.2)编写文件1温度载荷计算文件，将计算管线与主回路模型的连接点设置为固定约束点。热膨胀工况下主回路模型在接管位置附近产生的位移值作为强迫位移施加在接管处。最终采用的计算参数如下表所示：
32.表1主泵接管处热膨胀位移
33.工况x(mm)y(mm)z(mm)热膨胀(343℃)-29.786343.51965.5540
34.在程序中的实现方法如下：
35.anch pt＝p116
36.amvt pt＝p116 ca＝20 ex＝-29.7863 dy＝43.5196 dz＝5.5540 al＝/th/
37.amvt pt＝p116 ca＝21 dx＝-29.7863 dy＝43.5196 dz＝5.5540 al＝/th/
38.amvt pt＝p116 ca＝36 dx＝-29.7863 dy＝43.5196 dz＝5.5540 al＝/th/
39.主回路模型在loca工况下主泵接管位置附近产生的位移信息，同样作为强迫位移直接施加在主泵与计算管道系统的连接处。采用的计算参数如下表所示：
40.表2主泵接管处loca位移
41.工况x(mm)y(mm)z(mm)loca1.2173.8380.287
42.在程序中的实现方法如下：
43.amvt pt＝p116 ca＝45 dx＝1.217 al＝/loca-x/
44.amvt pt＝p116 ca＝46 dy＝3.838 al＝/loca-y/
45.amvt pt＝p116 ca＝47 dz＝0.287 al＝/loca-z/
46.3)在peps中加载计算文件1，得到温度结果文件。
47.4)编写文件2地震载荷计算文件，由于程序对模型合并文件的要求，计算管线与主回路模型的连接点仍然需要设置为固定约束点。若按照程序对固定约束点刚度的默认设置，此时地震载荷计算模型是不符合工程实际情况的。但程序允许改变该约束的刚度值，因此可以将该固定约束点的刚度值定义为一个极小值，从而实现满足程序要求的同时，将主回路模型与计算管线刚性相连，符合工程实际情况，实现耦合模型地震工况的计算。在程序中的实现方法如下：
48.anch pt＝p116 kx＝1.e-8 ky＝1.e-8 kz＝1.e-8
49.mx＝1.e-8 my＝1.e-8 mz＝1.e-8 lv＝4
50.5)在peps中加载计算文件2，得到地震结果文件。
51.6)使用peps的rsmerg程序将步骤3)和步骤5)得到的温度结果文件与地震结果文件进行结果合并，得到格式为rmg的结果合并文件，该文件包含了温度结果文件和地震结果文件中所有基本载荷工况的计算结果数据。
52.7)编写文件3工况组合文件，此时不再进行计算，仅对此前计算文件按照核电厂所执行的标准要求(如rcc-m，asme等)进行工况组合得到最终计算结果。对于计算管线与主回路模型的连接点的处理方式与文件1温度载荷计算文件中的处理方式相同。
53.8)在peps中加载工况组合文件，并将步骤6)得到的结果合并文件作为工况组合文件的计算输入加载，完成对耦合结构的完整分析。
54.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
55.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。