船用门型支架管架柱的设计方法、计算机储存介质及设备技术

本申请涉及船舶技术领域，具体而言，涉及一种船用门型支架管架柱的设计方法、计算机储存介质及设备。通过定义管路模型的非几何参数、构建物性库调用函数和型材参数库调用函数，能够计算管路支架的载荷，根据管路支架的载荷求出满足强度要求的管架柱型材的型号，然后与经验设计值进行比较，尺寸较小的管架型材型号作为最终的型号，有利于管架柱重量的最小化，进而利于整船的轻量化设计。通过管架柱经验设计参数库查找函数的构建和调用，能够快速获取管架柱型材的型号，相比人工查找的方式，提高了管架柱的建模设计效率。通过三维管路模型中定义的非几何参数和调用函数的构建，简化了人工工作量，进一步提高了管架柱的建模设计效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
船用门型支架管架柱的设计方法、计算机储存介质及设备


[0001]本申请涉及船舶
，具体而言，涉及一种船用门型支架管架柱的设计方法、计算机储存介质及设备。

技术介绍

[0002]这部分中描述仅提供与本公开有关的背景信息且可以不构成现有技术。
[0003]船舶管路主要通过支吊架与船体结构连接，实现管路系统的固定。船舶在海上航行遇到恶劣海况，会经常发生中拱、中垂的现象。此时，船体会发生很大的变形，沿着船的长度方向布置的管道伴随着船体的变形也会发生相应的大变形，这种变形状况与土建、化工管道支架的基础沉降相类似。当管道被固定约束时，管道变形将被约束，不能发生相对移动，管道二次应力增大，支架的约束载荷也增大。因此，船舶管路支架的性能对船舶管路的安全很关键，为了保证船舶管路的安全，传统的船舶管路支架采用门型支架时，尺寸设计的非常保守，管路支架的管架柱承载管路的重量，通常依靠人工查找管路的参数，通过经验设计的方式确定管架柱的型号，设计效率较低，并且管架柱重量大多数的情况下较重，不利于整船的轻量化设计。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的在于提供一种船用门型支架管架柱的设计方法，用于提高管架柱的建模设计效率；
[0005]本申请实施例的另一目的还在于提供一种实现上述船用门型支架管架柱的设计方法的计算机储存介质及设备。
[0006]第一方面，提供了一种船用门型支架管架柱的设计方法，包括以下步骤：
[0007]1)构建三维管路模型，定义三维管路模型的非几何参数；
[0008]2)构建计算方法物性库调用函数，根据三维管路模型的非几何参数，通过计算方法物性库调用函数调取与三维管路模型的非几何参数相对应的物性库中的物理特性参数；
[0009]构建管架柱型材参数库调用函数，在已知管架柱型材几何参数的条件下，通过管架柱型材参数库调用函数能够调取管路支架型材的型号；
[0010]3)调用步骤2)中计算方法物性库函数，计算管路支架的垂直载荷和水平载荷；
[0011]4)调用步骤2)中计算方法物性库函数，结合管路支架的垂直载荷和水平载荷,求解满足抗拉强度或抗压强度要求的管架柱型材型号；调用步骤2)中计算方法物性库函数，求解满足抗弯强度要求的管架柱型材型号；
[0012]5)步骤4)中计算出的两管架柱型材型号中，选取尺寸较大的作为管架柱型材型号计算结果；
[0013]6)构建并调用管架柱经验设计参数库查找函数，已知步骤1)中三维管路模型几何参数条件下，调取管架柱经验设计数据库中管架柱型材型号参数；
[0014]7)基于步骤5)中管架柱型材型号计算结果和步骤6)中经验设计查找结果，选取二
者中尺寸较小的作为管架柱型材型号结果。
[0015]一种可能实施的方案中，步骤4)中求解满足抗拉强度或抗压强度的管架柱型材型号过程如下：
[0016][0017]式中，S：管架柱截面积；
[0018]α：载荷系数；
[0019]Q：管架柱垂直方向受到的最大拉力或压力；
[0020]n
S
：安全系数；
[0021]σ：型材的许用应力；
[0022]求解后获取满足抗拉强度或抗压强度的最小管架柱截面积S，调用步骤2)中管架柱型材参数库调用函数，查找并获取管架柱型材型号。
[0023]一种可能实施的方案中，求解满足抗弯强度的管架柱型材型号的过程如下：
[0024][0025]式中，W：管架柱截面系数；
[0026]α：载荷系数；
[0027]F：管架梁作用在管架柱上的水平支座反力；
[0028]h：管架梁距离支撑点的高度；
[0029]n
s
：安全系数；
[0030]r：截面塑性发展系数；
[0031]σ：型材的许用应力；
[0032]求解后获取满足抗弯强度的最小管架柱截面系数W，调用步骤2)中管架柱型材参数库调用函数，查找并获取管架柱型材型号。
[0033]一种可能实施的方案中，计算管路支架垂直载荷的参数包括保温材料重量：
[0034]G
B
＝gρ
B
πδ
B
(D+δ
B
)L
[0035]式中：G
B
：保温重量；ρ
B
：保温材质密度；g：重力加速度；D：管路外径；L：管路长度；δ
B
：保温材料厚度。
[0036]一种可能实施的方案中，计算管路支架垂直载荷的参数包括附加重量：
[0037]G
F
＝gρ
F
πL(D
‑
2δ
G
)2/4
[0038]式中：G
F
：附加重量；ρ
F
：管内流动介质密度；g：重力加速度；D：管路外径；L：管路长度；δ
G
：管路壁厚。
[0039]一种可能实施的方案中，计算管架支架水平载荷的参数包括L型自然补偿水平推力F
L
：
[0040][0041]式中：Δl：管道短臂热伸长量；l
b
：自然补偿短臂长度；E：管道弹性模量；I：管道惯性矩；K
L
：L型自然补偿长短臂之比。
[0042]一种可能实施的方案中，步骤6)中，将管架柱型材型号结果与三维管路模型中管架梁型材的型号比对，选取二者中尺寸大的作为最终的管架柱型材型号结果。
[0043]一种可能实施的方案中，计算水平载荷的参数包括补偿器水平推力：
[0044]F
D
＝μG
[0045]F
D
：活动管架水平推力；G：垂直载荷；μ：摩擦系数。
[0046]第二方面，提供一种计算机存储介质，其存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面任一可能实施方案中所述的船用门型支架管架柱的设计方法。
[0047]第三方面，提供一种计算机设备，包括：
[0048]存储器及处理器，所述存储器存储有计算机程序，该程序被处理器执行时第一方面任一可能实施方案中所述的船用门型支架管架柱的设计方法。
[0049]本申请中的船用门型支架管架柱的设计方法具有的有益效果：通过定义管路模型的非几何参数、构建物性库调用函数和型材参数库调用函数，能够计算管路支架的载荷，根据管路支架的载荷求出满足强度要求的管架柱型材的型号，然后与经验设计值进行比较，尺寸较小的管架型材型号作为最终的型号，有利于管架柱重量的最小化，进而利于整船的轻量化设计。通过管架柱经验设计参数库查找函数的构建和调用，能够快速获取管架柱型材的型号，相比人工查找的方式，提高了管架柱的建模设计效率。通过三维管路模型中定义的非几何参数和调用函数的构建，简化了人工工作量，进一步提高了管架柱的建模设计效率。
附图说明
[0050]为了更清楚地说明本申请实施例的技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船用门型支架管架柱的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：1)构建三维管路模型，定义三维管路模型的非几何参数；2)构建计算方法物性库调用函数，根据三维管路模型的非几何参数，通过计算方法物性库调用函数调取与三维管路模型的非几何参数相对应的物性库中的物理特性参数；构建管架柱型材参数库调用函数，在已知管架柱型材几何参数的条件下，通过管架柱型材参数库调用函数能够调取管路支架型材的型号；3)调用步骤2)中计算方法物性库函数，计算管路支架的垂直载荷和水平载荷；4)调用步骤2)中计算方法物性库函数，结合管路支架的垂直载荷和水平载荷,求解满足抗拉强度或抗压强度要求的管架柱型材型号；调用步骤2)中计算方法物性库函数，求解满足抗弯强度要求的管架柱型材型号；5)步骤4)中计算出的两管架柱型材型号中，选取尺寸较大的作为管架柱型材型号计算结果；6)构建并调用管架柱经验设计参数库查找函数，已知步骤1)中三维管路模型几何参数条件下，调取管架柱经验设计数据库中管架柱型材型号参数；7)基于步骤5)中管架柱型材型号计算结果和步骤6)中经验设计查找结果，选取二者中尺寸较小的作为管架柱型材型号结果。2.根据权利要求1所述的船用门型支架管架柱的设计方法，其特征在于，步骤4)中求解满足抗拉强度或抗压强度的管架柱型材型号过程如下：式中，S：管架柱截面积；α：载荷系数；Q：管架柱垂直方向受到的最大拉力或压力；n
s
：安全系数；σ：型材的许用应力；求解后获取满足抗拉强度或抗压强度的最小管架柱截面积S，调用步骤2)中管架柱型材参数库调用函数，查找并获取管架柱型材型号。3.根据权利要求1或2所述的船用门型支架管架柱的设计方法，其特征在于，求解满足抗弯强度的管架柱型材型号的过程如下：式中，W：管架柱截面系数；α：载荷系数；F：管架柱作用在管架柱上的水平支座反力；h：管架梁距离支撑点的高度；n
s
：安全系数；r：截面塑性发展系数；σ：型材的许用应力；
求解后获取满足抗弯强度的最小管架柱截面系数W，调用步骤2)中管架柱型材参数库调用函数，查找并获取管架柱型材型号。4.根据权利要求1或2所述的船用门型支架管架柱的设计方法，其特征在于，计算管...

【专利技术属性】
技术研发人员：卞修涛，张欣，赵悦彤，
申请(专利权)人：江南造船集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：