4.     CSiPlant建模技術(shù)

CSiPlant提供了廣泛多樣的工具，幫助您對(duì)各種管道系統(tǒng)及其行為進(jìn)行建模。本章介紹CSiPlant的一些建模技術(shù)，這些技術(shù)可以使許多單調(diào)或復(fù)雜的任務(wù)變的快速而簡(jiǎn)單。

4.1 對(duì)象繪制技術(shù)

用戶可以直觀的在主窗口中通過(guò)單擊直接繪制對(duì)象，軟件也提供了許多建模輔助功能，有助于建立管道和框架對(duì)象。

1.方向捕捉：在放置對(duì)象的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)后，當(dāng)放置第二個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，CSiPlant將自動(dòng)捕捉平行于X、Y或Z軸的方向，使正交管道的建模快速而簡(jiǎn)單。

2.長(zhǎng)度偏移：通過(guò)偏移功能，在CSiPlant中放置管道組件或支吊架很容易。要添加管道組件，只需從任何管道節(jié)點(diǎn)開(kāi)始沿管道移動(dòng)，就會(huì)顯示偏移距離，這樣可以方便地將組件精確放置在所需位置。

同樣的技術(shù)也可用于在已有管道中定位支管。

3.插入對(duì)象：除了直接繪制對(duì)象外，CSiPlant還具有插入功能，允許您通過(guò)輸入尺寸數(shù)據(jù)來(lái)創(chuàng)建管道系統(tǒng)（管道、組件、支吊架）。通過(guò)選擇起始點(diǎn)，然后指定X、Y和Z偏移距離，可以創(chuàng)建整個(gè)管道系統(tǒng)。這一過(guò)程可以重復(fù)，直到整個(gè)管系被創(chuàng)建。

4.自動(dòng)彎頭/三通/異徑管：在CSiPlant中建立模型時(shí)，彎頭、三通和異徑管將根據(jù)內(nèi)置庫(kù)及設(shè)置自動(dòng)生成。如果幾何圖形所需的彎頭或三通不是標(biāo)準(zhǔn)尺寸，軟件也會(huì)自動(dòng)為您創(chuàng)建一個(gè)。

5.可定制庫(kù)：CSiPlant可以自定義管道和框架截面以及管道組件的定制庫(kù)。

4.2 模型修改

CSiPlant提供了多種修改模型的方法，由于其具有”自維護(hù)”連接能力，因此修改模型很容易。無(wú)論何時(shí)對(duì)模型的任何部分進(jìn)行修改，CSiPlant都會(huì)自動(dòng)修改對(duì)象連接，以保持整個(gè)管道的連續(xù)性。

將任何節(jié)點(diǎn)、管道或框架荷載指定給模型后，CSiPlant可以選擇替換、添加或刪除現(xiàn)有荷載。此外，可以顯示指定給特定荷載模式的所有荷載，以便驗(yàn)證施加荷載的準(zhǔn)確性，并在必要時(shí)進(jìn)行適當(dāng)更改。

管道組件和支吊架可以插入到現(xiàn)有管道節(jié)點(diǎn)上，并且可以將現(xiàn)有管道組件重新指定為其它類型。可以通過(guò)選擇幾何圖形上的任何單個(gè)組件，更改其尺寸或類型。例如，在CSiPlant中，可以將長(zhǎng)半徑彎頭改為短半徑彎頭，或直接將閥門(mén)類型從閘閥改為截止閥。

4.3 定義軸網(wǎng)

與CSI公司的其他軟件一樣，CSiPlant包含內(nèi)置的軸網(wǎng)系統(tǒng)。模型中軸網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)量沒(méi)有限制，X、Y和Z方向的軸網(wǎng)線數(shù)量可以任意設(shè)置，也可以放置在模型中的任意位置。由于CSiPlant具有自動(dòng)捕捉軸網(wǎng)功能，軸網(wǎng)系統(tǒng)可以輕松創(chuàng)建具有固定間距的管道和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。

4.4 質(zhì)量源（Mass Sources）

通常情況下，需要使用不同的質(zhì)量源運(yùn)行一系列荷載工況，以模擬滿管或空管等效果。CSiPlant允許您在一個(gè)分析模型中同時(shí)定義和使用多個(gè)質(zhì)量源，并允許您使用不同的質(zhì)量源創(chuàng)建順序的荷載工況。

質(zhì)量源可由單元自身質(zhì)量、附加節(jié)點(diǎn)質(zhì)量或特定荷載模式（包括內(nèi)襯、保溫層、外保護(hù)層和管內(nèi)介質(zhì)）組成。

此功能使得分析設(shè)置具有較大的靈活性，無(wú)需為不同的質(zhì)量工況或場(chǎng)景建立不同的分析模型。

4.5 荷載模式/定義荷載工況（Load Pattern/Load Case Defination）

對(duì)于復(fù)雜的管道項(xiàng)目，采用多種工況組合來(lái)組合各種荷載類型是常見(jiàn)的。CSiPlant中有關(guān)荷載的定義有：荷載模式、荷載工況和荷載工況組合。

荷載模式是作用在管道系統(tǒng)上的各種荷載的空間分布，如力、位移、溫度、壓力和其他效應(yīng)等。節(jié)點(diǎn)、單元或其組合都可能受到荷載和運(yùn)動(dòng)條件的影響。每個(gè)荷載模式都指定了一種荷載類型（溫度、壓力、冷緊、風(fēng)、地震等），對(duì)荷載進(jìn)行分類，并啟動(dòng)相關(guān)的計(jì)算過(guò)程。一個(gè)模型中可以定義無(wú)限數(shù)量的荷載模式。

荷載工況使荷載模式作用到管道系統(tǒng)，生成分析結(jié)果。荷載工況定義了荷載模式的作用方式（靜力或動(dòng)力）、結(jié)構(gòu)響應(yīng)方式（線性或非線性）以及分析方式（模態(tài)、直接積分等）。對(duì)于要執(zhí)行的每個(gè)分析，都應(yīng)定義荷載工況。每個(gè)荷載工況可采用一個(gè)荷載模式或采用多個(gè)荷載模式的組合。一個(gè)模型可以定義無(wú)限數(shù)量的荷載工況，然后選擇任何一組荷載工況進(jìn)行分析。運(yùn)行分析后，可以有選擇地刪除或編譯荷載工況結(jié)果以獲得輸出結(jié)果。

荷載工況可按順序運(yùn)行，使用前一個(gè)荷載工況的結(jié)果作為下一個(gè)荷載工況的起點(diǎn)。這使得同時(shí)控制多個(gè)分析工況變得容易，例如分析包含或不包含管內(nèi)介質(zhì)，或者在已經(jīng)運(yùn)行的系統(tǒng)添加新的管道。

4.6 管道支吊架–框架連接（Pipe Supports - Frame Connectivity）

CSiPlant可以輕松地將管道約束到支撐結(jié)構(gòu)上。結(jié)構(gòu)框架和管道可以使用多種預(yù)定義的支吊架類型進(jìn)行連接，包括吊架、導(dǎo)向、限位和承重。要將管道連接到結(jié)構(gòu)框架，首先選擇要使用的支吊架對(duì)象，然后指定搜索距離、方向和公差，程序?qū)⒃诮Y(jié)構(gòu)框架上搜索滿足此條件的連接點(diǎn)。軟件還能夠自動(dòng)將支吊架連接到SAP2000導(dǎo)入的結(jié)構(gòu)框架上。

4.7 修改器（Modifiers）

CSiPlant允許將修改因子指定給管道和框架對(duì)象。屬性修改器應(yīng)用于特定的截面屬性，以獲得最終的分析截面屬性。所有的修改器僅影響分析特性。對(duì)象修改器不會(huì)影響任何設(shè)計(jì)屬性，而僅用于修改分析行為。

4.8 組（Groups）

在對(duì)象組之間切換以分配屬性、顯示輸出或定義設(shè)計(jì)要求通常是一個(gè)繁瑣的過(guò)程。CSiPlant允許您使用任意數(shù)量或類型的對(duì)象定義自定義組。這些組是用用戶指定的名稱定義的，這樣可以方便地選擇和管理模型的不同組件和部分。

4.9 導(dǎo)入SAP2000模型

CSiPlant與SAP2000具有強(qiáng)大的導(dǎo)入和導(dǎo)出功能，可以很容易地將完整的結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入，以計(jì)算管道系統(tǒng)和支撐結(jié)構(gòu)之間的相互影響，研究復(fù)雜的分析行為，如管架位移和柔性的影響，以確定對(duì)管道的反作用和應(yīng)力的影響。

此外，將穩(wěn)健的SAP2000結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入CSiPlant可以避免當(dāng)前管道應(yīng)力分析方法相關(guān)的一些問(wèn)題，例如在地震分析和其他動(dòng)力荷載情況下未考慮重型設(shè)備和結(jié)構(gòu)框架質(zhì)量的問(wèn)題。

導(dǎo)入CSiPlant的詳細(xì)SAP2000模型可以包括幾何圖形、截面屬性、端部釋放、荷載分配、荷載組合等。此外，通過(guò)SAP2000，CSiPlant還可以從StaadPro和SACS導(dǎo)入類似的詳細(xì)結(jié)構(gòu)模型。

一旦導(dǎo)入結(jié)構(gòu)模型，CSiPlant可以使用線性或非線性兩點(diǎn)管支架將管道系統(tǒng)自動(dòng)連接到支撐結(jié)構(gòu)，以進(jìn)行管道/結(jié)構(gòu)非線性耦合分析。

此外，采用SAP2000的應(yīng)用程序編程接口（API），CSiPlant可以將管道和結(jié)構(gòu)耦合分析得到的支撐反力輸出到SAP2000，使結(jié)構(gòu)工程師能夠考慮管道系統(tǒng)的實(shí)際重量和慣性，以便準(zhǔn)確計(jì)算反作用力和應(yīng)力。

4.10        設(shè)計(jì)要求

在分析復(fù)雜的管道系統(tǒng)時(shí)，不同的荷載工況通常只適用于某些工況。CSiPlant允許您創(chuàng)建多個(gè)設(shè)計(jì)要求，每個(gè)設(shè)計(jì)要求都具有不同的激活的荷載工況和管道，從而便于在單個(gè)模型中維護(hù)所有的設(shè)計(jì)信息。

定義設(shè)計(jì)要求時(shí)，可以選擇不同的管道設(shè)計(jì)規(guī)范，啟用任意數(shù)量的荷載工況或管道。這使您能夠從復(fù)雜的靜力或動(dòng)力荷載工況中獲得準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)結(jié)果，包括順序分析的結(jié)果。通過(guò)這種方式，可以模擬和設(shè)計(jì)許多真實(shí)的場(chǎng)景，例如管道接入已運(yùn)行系統(tǒng)的過(guò)程，或管道內(nèi)介質(zhì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)的影響。

設(shè)計(jì)要求指定了與規(guī)范相關(guān)的參數(shù)，例如SIF和柔性系數(shù)，因此運(yùn)行設(shè)計(jì)要求后的結(jié)果通常是最重要的。

4.11        更多信息

        本章介紹CSiPlant提供的許多技術(shù)中的一部分，這些技術(shù)可以高效地建立管道系統(tǒng)模型、支撐結(jié)構(gòu)及相關(guān)的行為。更多信息可在CSiPlant的幫助中找到，包括程序所支持的規(guī)范的技術(shù)說(shuō)明。這些文檔以Adobe Acrobat PDF格式提供，可以通過(guò)幫助菜單查看。