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申请/专利权人：浙江远算科技有限公司

摘要：本发明公开了一种基于力学数值仿真的支架结构校核仿真方法和设备，属于管道支架校核技术领域。现有的支架校核评估方案，不适用于管道用支架的评估，存在较大评估误差。本发明的一种基于力学数值仿真的支架结构校核仿真方法，通过创建网格生成模型、主体梁模拟模型、模态仿真模型、力学数值计算模型、结构校核评估模型，对支架结构进行仿真校核，使得校核评估方案更加符合管道用支架结构的真实场景，从而可以有效减少校核误差，并且可以准确模拟支架结构中的任意位置的结构信息以及评估结果，因而不仅可以得到整体的应力结果也可以得到局部的应力结果，因此可以提供更为准确的支架结构评估结论，方案详尽、实用。

主权项：1.一种基于力学数值仿真的支架结构校核仿真方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：采用预先创建的网格生成模型，对支架结构设计数据进行处理，得到支架结构仿真网格；步骤2：根据预先创建的主体梁模拟模型，将梁单元特性赋予到支架结构仿真网格中，得到支架结构的网格刚度数据；步骤3：利用预先创建的模态仿真模型，基于支架结构的自由振动特征，对网格刚度数据进行处理，得到梁结构动力学信息；步骤4：通过预先创建的力学数值计算模型，将仿真载荷施加到支架结构仿真网格上，并基于梁结构动力学信息，得到应力计算结果；步骤5：基于预先创建的结构校核评估模型，对应力计算结果进行评估，得到支架结构仿真校核结果；所述步骤1中：采用网格生成模型得到支架结构仿真网格的方法如下：步骤11：获取支架结构设计数据，所述支架结构设计数据包括支架结构设计图纸信息或和外部建模文件；步骤12：根据支架结构设计图纸信息或和外部建模文件，得到支架结构连接数据；步骤13：基于支架结构连接数据，对支架结构进行网格划分，得到支架结构仿真网格；所述步骤2中：根据主体梁模拟模型得到网格刚度数据的方法如下：步骤21：获取支架结构的主体梁数据；步骤22：基于铁木辛柯梁理论形成的算法，以梁单元作为模型元素，并根据主体梁数据，计算支架结构在受弯时的弯曲应变能以及受力变形后的剪切应变能；基于铁木辛柯梁理论形成的算法，用于考虑支架结构的剪切效应；步骤23：根据支架结构的弯曲应变能和剪切应变能，计算弯曲刚度矩阵和剪切刚度矩阵；步骤24：对弯曲刚度矩阵和剪切刚度矩阵进行叠加计算，得到支架结构的总刚度矩阵；步骤25：将总刚度矩阵和支架结构仿真网格进行耦合，得到支架结构的网格刚度数据，用于表征支架结构仿真网格的刚度属性；主体梁数据包括支架结构的材料信息、旋转角度、截面类型信息、校核公式以及长度系数；材料信息包括支架结构材料的杨氏模量、密度、剪切模量和泊松比；所述步骤3中：利用模态仿真模型得到梁结构动力学信息的方法如下：步骤31：基于支架结构的自由振动特征，以结构自振频率为未知变量，构建支架结构的自由振动特征方程；步骤32：将网格刚度数据代入自由振动特征方程中，得到支架结构的自振频率；步骤33：根据结构自振频率，确定支架结构的振型向量；步骤34：基于结构自振频率和结构振型向量，创建梁结构动力学信息；所述步骤4中：通过力学数值计算模型得到应力计算结果的方法如下：步骤41：根据仿真载荷以及支架结构仿真网格，构建边界条件；仿真载荷为支架结构在使用过程中的受力信息，其分为静力载荷和动力载荷；静力载荷包括梁节点力、梁分布力、加速度和热载荷；动力载荷为地震响应谱；边界条件包括节点约束和公式评定基板约束；步骤42：根据仿真载荷，构建载荷向量，并将载荷向量施加到支架结构仿真网格，得到网格载荷耦合数据；步骤43：基于梁结构动力学信息，利用静力分析模块对网格载荷耦合数据，进行静力分析，得到支架结构的静态响应数据；基于梁结构动力学信息，利用响应谱分析模块对网格载荷耦合数据，进行响应谱分析，得到支架结构的动态响应数据；步骤44：根据静态响应数据和动态响应数据，得到支架结构的应力计算结果；应力计算结果包括拉伸应力、压缩应力、弯曲应力与剪切应力；得到动态响应数据的方法如下：步骤431：通过输入的响应谱，得到支架结构的单点响应值；步骤432：计算单点响应值的平方值，得到响应平方值；步骤433：将每个响应平方值进行累加后，取平方根，得到周期响应值；步骤434：计算周期响应值的平方值并加上刚体响应值的平方值，得到某个方向的响应平方值；步骤435：对某个方向的响应平方值，取平方根，得到某方向的响应值；某方向的响应值为横向的响应值或纵向的响应值或竖向的响应值；步骤436：对横向的响应值、纵向的响应值和竖向的响应值计算平方和，得到三个方向的响应叠加平方值；步骤437：对三个方向的响应叠加平方值取平方根，得到动态响应数据；所述步骤5中：基于结构校核评估模型得到支架结构仿真校核结果的方法如下：步骤51：获取支架结构的强度数据；所述结构强度数据包括支架结构的屈服强度、拉伸强度、梁长度、梁截面的回转半径和支架结构的弹性模量；步骤52：根据结构强度数据，计算应力极限值；应力极限值包括拉伸应力极限值、压缩应力极限值、弯曲应力极限值和剪应力极限值；拉伸应力极限值、弯曲应力极限值、剪应力极限值分别根据屈服强度、拉伸强度计算得到；压缩应力极限值根据屈服强度、拉伸强度、梁长度、梁截面的回转半径和弹性模量计算得到；步骤53：将应力计算结果与应力极限值进行对比，得到支架结构仿真评估结果。

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