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压力管道智能建模系统关键技术研究及系统研制

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成果主要完成人

颜孙挺、陈永贵、唐 萍、孔 帅、程 茂、王 敏、管陈锋、李 锋、金南辉、胡建胜、时 岩、滕国阳

项目概况

1、成果简介 压力管道是国民经济的动脉,运行在高温、高压、易燃、易爆、有毒、腐蚀等条件下,易发生爆炸或泄露导致灾难性事故。压力管道材料、结构和系统复杂,体量大且普遍存在缺陷,安全性能分析技术能力和效率亟需提高。 本成果围绕大型石化、锅炉电站等压力管道“智能建模-仿真计算-安全评定”全链条有限元安全性能分析的关键节点,创新性地开展了复杂压力管道模型参数化关键技术研究,建立了基于python和有限元软件的管道自动化分析系统,将管道缺陷安全评定的仿真过程参数化、评价过程程序化,建立了参数化、高效化、自动化的压力管道安全评定系统,成功开发了多软件协同的压力管道安全性能仿真平台,显著提高了检验人员管道安全评定的可操作性、便捷性和可靠性。 该成果登记软著8项,发表论文10篇(SCI/EI 6篇),获得第十届中国压力容器学术会议优秀论文奖,在浙江石化、浙能集团等多家大型骨干企业压力管道安全运行保障中发挥了关键作用,产生直接经济效益293万元。相关成果有利于帮助广泛开展压力管道仿真分析和缺陷评定,更大程度地延长压力管道的使用周期,有效减少企业管道返修成本、工期成本,对压力管道安全运行及企业生产效益最大化发展具有一定的积极作用。 2、主要创新点 创新点1:管道连接抽象表达建模 聚焦压力管道安全性能分析评价的“模型创建”环节,重点针对管道系统3D建模和有限元分析的复杂性,建立了压力管道几何模型和有限元模型的智能建模参数化方法,确定了大型管系直管、弯管、三通管、变径管等基础管件基于节点-连接关系图的抽象表达,并提出了复杂管件最优网格划分的方法以及管道连接匹配网格的概念,突破了管件自动参数化建模和刚性空间变换组装成整体模型的技术难题。相关成果获得第十届中国压力容器学术会议优秀青年论文。 创新点2:复杂结构快速仿真计算 聚焦压力管道安全性能分析评价的“仿真计算”环节,重点通过Abaqus模型数据结构及API接口调用机制,建立了3D管系有限元仿真系统的开发方法,首创开发了全自动管系建模分析软件ABAP,通过Abaqus软件RSG工具开发了一款操作方便,集成性强的应力分析后处理插件helloStress,实现了包括仿真数据结果快速后处理的全过程管理和报告的直接导出,相比人工效率提升数百倍以上。相关成果发表4篇高质量论文,形成《压力管道智能建模系统V1.0》等3项软件著作权。 创新点3:不同缺陷自主安全评定 聚焦压力管道安全性能分析评价的“安全评定”环节,重点结合国内外的现行标准和我国工程上常用的含缺陷结构安全评定规范,研究了适合于各类缺陷的压力管道安全评价方法,建立了含缺陷压力管道安全评价体系,将缺陷表征、安全评定、应力分析等评定过程参数化、程序化,实现检验人员高效、可靠地开展压力管道缺陷评定。相关成果发表6篇高质量论文,形成《含缺陷压力管道安全评定系统V1.0》等5项软件著作权。在浙江石化、浙能集团、浙江嘉化等多家企业落地应用,大幅缩减了评定时间,节省时间达到70%。