[发明专利]一种改进的贴边岔管计算模型

说明书

本发明提出一种改进的贴边岔管计算模型，属于贴边岔管计算模型领域。本发明技术方案要点为：以主板的一个表面为基准建立贴边岔管的几何模型；选择壳单元类型，并在单元选项结果存储中设置为所有层及中面结果；选定材料的所述几何模型并设置所述材料的相关物理力学参数；分别设置非补强区和补强区的壳单元截面参数；将所述壳单元截面参数分别赋予不同区域，划分网格，形成网格模型；对网格模型施加荷载、约束条件并计算主板和补强板的应力；分别提取计算出的主板和补强板的应力；判断计算出的主板和补强板的应力是否在规定范围内，若是，则表示所述几何模型符合要求，否则分别调整主板和补强板的相关设计参数，直至所述几何模型符合要求。

技术领域

本发明涉及贴边岔管计算模型领域，特别涉及一种改进的贴边岔管计算模型。

背景技术

贴边岔管是在主、支管相贯线两侧一定范围内的内侧和/或外侧，设置与管壳紧密贴合的补强板加固。贴边岔管结构分析方法主要有面积补偿法、圆环法和有限元法。前两种方法具有一定的局限性，且计算精度不高，主要依靠工程经验进行结构设计，设计方案一般过于保守，难以进行大型贴边岔管的设计。

而有限元法主要采用壳单元计算模型，该模型目前存在的主要问题包括：(1)一般采用SHELL63壳单元建立数值模型，该壳单元计算精度不高。(2)将补强区主、支管主板和补强板视为一体，采用单层壳单元进行模拟，无法按规范要求分别分析主板和补强板结构受力及其安全性评价，进而无法进行主板和补强板的针对性优化设计。(3)由于补强区采用单层壳单元模拟，且采用默认的壳单元中面对齐，导致数值模型与实际设计方案不一致、计算结果不准确。

因此，如何提高贴边岔管有限元计算模型的准确性与合理性，以及在安全的前提下优化贴边岔管设计方案，是设计人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的贴边岔管计算模型，能够更合理地分别进行主板和补强板结构的分析。

本发明解决其技术问题，采用的技术方案是：一种改进的贴边岔管计算模型，包括以下步骤：

a、以主板的一个表面为基准建立贴边岔管的几何模型；

b、选择壳单元类型，并在单元选项结果存储中设置为所有层及中面结果；

c、选定材料的所述几何模型并设置所述材料的相关物理力学参数；

d、分别设置非补强区和补强区的壳单元截面参数；

e、将所述壳单元截面参数分别赋予不同区域，划分网格，形成网格模型；

f、对网格模型施加荷载、约束条件并计算主板和补强板的应力；

g、分别提取计算出的主板和补强板的应力；

h、判断计算出的主板和补强板的应力是否在规定范围内，若是，则表示所述几何模型符合要求，否则分别调整主板和补强板的相关设计参数，重复步骤a～g，直至所述几何模型符合要求。

具体的是，步骤a中，所述表面为内表面或中面或外表面。

进一步的是，步骤a中，在有限元软件中建立所述贴边岔管的几何模型。

具体的是，所述有限元软件为ANSYS软件或ABAQUS软件或MARC软件。

进一步的是，步骤b中，所述选择的壳单元类型为高阶壳单元。

具体的是，当有限元软件为ANSYS软件时，所述高阶壳单元为SHELL181单元或SHELL281单元。

进一步的是，步骤c中，所述材料的相关物理力学参数为钢材的弹性模量和泊松比。