本發明涉及核電工程管道支架有限元分析建模技術，具體涉及一種利用autocad創建支架ansys有限元分析模型的方法。

背景技術：

核動力工程管道的支架數量龐大。作為管道支撐，支架需根據管道的應力分析結果，按照功能和布置情況進行設計，絕大部分為非標準形式，因此需對此類管道支架進行剛度和強度計算，以保證在各種運行工況下支架的應力不超過規范規定的許用應力。為保證計算的準確性，工程人員采用ansys軟件作為核動力工程管道支架的計算分析工具，但ansys手動建模過程復雜，修改較困難，且支架數量繁多，形式各異，計算任務十分繁重。

核動力工程的管道支架是采用標準的型鋼、鋼板設計的。同時支架用鋼材的材料特性、支架計算分析的分析類型，輸出數據要求等都是一致的。因此使用程序自動創建ansys計算分析模型并自動計算輸出結果成為可能。

在ansys軟件中進行手動建模時，不僅需要將支架按照建模要求細化設計，而且需要為每一個支架設置所需要的所有信息，因此核動力工程管道支架建模計算的過程十分繁瑣，建模后對模型的修改和重新計算也較為困難，對計算人員的綜合素質要求高，造成支架計算效率低下，而且也非常容易發生錯誤。因此，目前迫切需要開發一種能夠簡化建模過程、提高計算效率和準確性的新方法。

技術實現要素：

本發明的目的是針對現有技術中存在的問題，提供一種利用autocad創建支架ansys有限元分析模型的方法，從而最大限度地減少有限元分析支架模型的建模時間，有效提升核動力工程管道支架設計人員的設計效率。

本發明的技術方案如下：一種利用autocad創建支架ansys有限元分析模型的方法，包括如下步驟:

(1)制定autocad圖形中直線集合的組織規則，用直線特性表示ansys模型信息；

(2)根據步驟(1)中所制定的規則編制程序，遍歷autocad圖形的數據庫，讀取autocad圖形中生成ansys計算模型所需要的數據信息；

(3)將步驟(2)中所述數據信息按照ansys參數化編程語言的格式和管道支架計算要求生成apdl文本命令流；

(4)在ansys中運行步驟(3)所生成的apdl文本命令流，并檢查計算結果；

(5)如果計算結果滿足規范要求則結束；如果計算結果不滿足規范要求，則返回步驟(1)修改autocad圖形中直線集合，進而重新執行步驟(2)-步驟(4)的操作。

進一步，如上所述的利用autocad創建支架ansys有限元分析模型的方法，步驟(1)中所述的直線特性包括autocad三維直線的顏色、端點、長度特性，所述的ansys模型信息包括支架型鋼、底板、約束、荷載。

進一步，如上所述的利用autocad創建支架ansys有限元分析模型的方法，步驟(2)中，讀取autocad圖形中生成ansys計算模型所需要的數據信息后，檢查數據完整性和正確性，如果數據不滿足要求則提醒用戶修改。

進一步，如上所述的利用autocad創建支架ansys有限元分析模型的方法，步驟(3)中所述的生成apdl文本命令流的方法如下：

(3-1)根據核電工程管道支架計算的特點設置計算參數，按照apdl的格式寫入輸出文件中；

(3-2)統計所有直線的起點和終點坐標，按照apdl的格式將所有的端點創建成ansys計算模型的關鍵點；如果一個位置存在兩個關鍵點，則合并成一個關鍵點；

(3-3)依次將所有表示結構的直線從關鍵點位置切斷成兩部分，以保證生成的ansys模型中交叉的結構部件能有效連接；

(3-4)依次將表示結構的直線轉化為ansys中的線，按照apdl的格式寫入輸出文件中；

(3-5)如果計算模型有生根用的底板，則根據表示底板信息的直線逐一生成ansys中的關鍵點、線和面，按照apdl的格式寫入輸出文件中；

(3-6)根據表示結構部件截面和截面方向的直線信息，逐一對梁單元進行填充，按照apdl的格式寫入輸出文件中；

(3-7)如果計算模型有生根用的底板，則根據表示底板類型的直線信息對構建底板的殼單元進行填充，按照apdl的格式寫入輸出文件中；

(3-8)根據表示約束、荷載的直線的特征信息將相關約束和荷載信息按照apdl的格式寫入輸出文件中；

(3-9)根據核電工程管道支架計算的特點設置后處理參數信息并按照apdl的格式寫入輸出文件中，完成autocad圖形直線到ansys計算的apdl文本的轉化。

進一步，如上所述的利用autocad創建支架ansys有限元分析模型的方法，步驟(4)中，用戶將生成的用于ansys計算分析的apdl文本導入ansys軟件或復制到ansys軟件命令輸入框運行，自動生成ansys計算模型，按照規定的分析類型進行分析并進行后處理，按照要求輸出計算結果。

進一步，如上所述的利用autocad創建支架ansys有限元分析模型的方法，如果用戶使用了三維設計軟件來進行管道支架三維模型的設計，能夠通過編制繪制直線程序，在autocad中自動生成根據規則組織的直線集合，然后執行本方法步驟(1)-步驟(5)的操作，實現從三維設計軟件到autocad再到ansys計算分析的自動計算分析過程。

本發明的有益效果如下：本發明提供的利用autocad繪制直線來創建支架ansys計算分析模型的方法，利用autocad的.net開發接口和ansys提供的apdl參數化設計語言，通過編程實現兩個軟件的有效結合，充分利用autocad方便的繪圖功能來建立ansys有限元計算分析模型。本發明根據核電工程管道支架的特點，將手動建模計算中大量的重復操作進行程序化，有效地減少了核電工程設計人員的計算建模時間。本發明原理簡單，規則清晰，容易實現從其他三維設計軟件自動生成autocad直線，進一步自動生成ansys計算分析模型的功能。本發明實現了核電工程管道支架計算模型的快速建立、自動分析和自動后處理功能，極大地提高了核電工程設計人員的工作效率。

附圖說明

圖1為本發明利用autocad創建支架ansys有限元分析模型的方法總體流程圖；

圖2為本發明具體實施例中利用autocad創建支架ansys有限元分析模型的方法流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。

如圖1所示，本發明提供的一種利用autocad創建支架ansys有限元分析模型的方法，包括如下步驟:

(1)制定autocad圖形中直線集合的組織規則，用直線特性表示ansys模型信息。充分利用autocad三維直線的顏色、端點、長度等特性來制定組織規則，例如：紅色直線表示結構型鋼，紅色直線端點處的黃色直線表示型鋼的型號和截面方向，藍色直線表示支架根部的約束類型和底板類型、方向，綠色直線表示力荷載的方向和大小，洋紅色直線表示扭矩載荷的方向和大小等。以上僅為舉例說明，這些組織規則可以由設計人員自行確定，不作為對本發明技術方案的限制。

(2)根據步驟(1)中所制定的規則編制.net程序，遍歷autocad圖形的數據庫，讀取autocad圖形中生成ansys計算模型所需要的數據信息，檢查數據完整性和正確性，如果數據不滿足要求則提醒用戶修改。

(3)將步驟(2)中所述數據信息按照ansys參數化編程語言的格式和管道支架計算要求生成apdl文本命令流。用戶按照約定規則在autocad中繪制直線，運行程序所提供的自定義命令，即可生成用于ansys計算分析的apdl文本。

(4)在ansys中運行步驟(3)所生成的apdl文本命令流，并檢查計算結果。用戶將生成的用于ansys計算分析的apdl文本導入ansys軟件或復制到ansys軟件命令輸入框運行，自動生成ansys計算模型，按照規定的分析類型進行分析并進行后處理，按照要求輸出計算結果(如3d模型、應力軸圖、等值線云圖、數據表等)。

(5)如果計算結果滿足規范要求則結束；如果計算結果不滿足規范要求，則返回步驟(1)修改autocad圖形中直線集合以實現修改計算模型的目的，如改變型鋼截面大小、增加支撐等，進而重新執行步驟(2)-步驟(4)的操作，直至計算結果滿足要求。

如果用戶使用了三維設計軟件(如avevapdms等)來進行管道支架三維模型的設計，只需編制簡單的繪制直線程序，在autocad中自動生成根據規則組織的直線集合，即可實現從三維設計軟件到autocad再到ansys計算分析的自動計算分析過程。

實施例

如圖2所示，本實施例提供的一種利用autocad繪制直線來創建支架ansys計算分析模型的方法，包括：

(1)制定一套組織規則以區分autocad圖形中各條直線的用途，例如：紅色直線表示支架結構件(型鋼)，黃色直線表示型鋼的截面類型和截面方向，藍色直線表示約束點和約束類型，綠色直線表示力的作用點、方向和大小，洋紅色直線表示扭矩的作用點、方向和大小等。

(2)按照上述規則遍歷autocad圖形數據庫并取得建立ansys計算分析模型的信息，檢查由autocad直線提供的信息是否能滿足ansys計算分析的要求，如果滿足則開始數據轉化并輸出，如果不滿足則提醒用戶修改。

(3)將步驟(2)中所述數據信息按照ansys參數化編程語言的格式和管道支架計算要求生成apdl文本命令流。該步驟包括：根據核電工程管道支架的計算分析特點設置相關計算參數，如材料的彈性模量、泊松比，單元類型，梁單元的截面類型，殼單元的厚度實常數等信息，并寫入到輸出文件中；根據autocad圖形中所有直線的特征信息逐一生成ansys計算分析模型中的關鍵點、線、面等元素并寫入到輸出文件中；根據autocad圖形中所有直線的特征信息逐一將計算模型中的線、面等單元按照規則進行截面填充，并寫入到輸出文件中；根據autocad圖形中所有直線的特征信息逐一將用戶指定的約束和荷載信息添加到ansys計算模型中，根據核電工程管道支架的特點設置計算類型和相關計算參數，并寫入到輸出文件中；根據核電工程管道支架的計算分析特點設置相關后處理和結果輸出參數，并寫入到輸出文件中。

生成apdl文本命令流的具體方法如下：

(3-1)根據核電工程管道支架計算的特點設置計算參數，如材料特性，單元類型，截面數據，實常數等信息按照apdl的格式寫入輸出文件中；

(3-2)統計所有直線的起點和終點坐標，按照apdl的格式將所有的端點創建成ansys計算模型的關鍵點。如果一個位置存在兩個關鍵點，則合并成一個關鍵點；

(3-3)依次將所有表示結構的直線從關鍵點位置切斷成兩部分，以保證生成的ansys模型中交叉的結構部件能有效連接；

(3-4)依次將表示結構的直線轉化為ansys中的線，按照apdl的格式寫入輸出文件中；

(3-5)如果計算模型有生根用的底板，則根據表示底板信息的直線逐一生成ansys中的關鍵點、線和面，按照apdl的格式寫入輸出文件中；

(3-6)根據表示結構部件截面和截面方向的直線信息，逐一對梁單元進行填充，按照apdl的格式寫入輸出文件中；

(3-7)如果計算模型有生根用的底板，則根據表示底板類型的直線信息對構建底板的殼單元進行填充，按照apdl的格式寫入輸出文件中；

(3-8)根據表示約束、荷載的直線的特征信息將相關約束和荷載信息等按照apdl的格式寫入輸出文件中；

(3-9)根據核電工程管道支架計算的特點設置后處理參數信息并按照apdl的格式寫入輸出文件中，完成autocad圖形直線到ansys計算的apdl文本的轉化。

(4)將生成的apdl文本導入ansys軟件，即可實現自動建模、計算和結果輸出。

(5)如果計算結果不滿足要求，只需修改cad圖形中的直線集合，即可實現模型修改，輸出apdl文本進行重新計算。

顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若對本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其同等技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。