(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111669163.5 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 北京工业大 学 地址 100124 北京市朝阳区平乐园10 0号 (72)发明人 李锦强　钟紫蓝　史跃波　韩春堂　 张亚波　 (74)专利代理 机构 北京思海天达知识产权代理 有限公司 1 1203 代理人 沈波 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/18(2020.01) G06F 113/14(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种埋地分段直管道快速建模方法及运行 系统 (57)摘要 本发明公开了一种埋地分段直管道快速建 模方法及运行系统， 实现该方法的系统包括管道 模型模块、 地震动模块和计算及结果展示模块三 大模块。 管道模型模块包括管道参数、 土弹簧参 数、 接口弹簧参数， 计算及结果展示模块包括结 果展示图、 计算面板和结果文件。 所述的埋地分 段直管道快速建模方法及运行系统， 能够快速准 确地对输入的埋地分段管道参数进行建模， 并生 成多个“*.tcl”文件， 用于后期查验； 所述的埋地 分段直管道快速建模 方法及运行系统， 可以快速 地对输入的土弹簧和接口弹簧应力应变曲线进 行展示； 所述的埋地分段直管道快速建模方法及 运行系统， 能够将计算结果保存至工作目录下， 且对计算结果进行 快速提取， 展示到GUI界面中。 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 CN 114330071 A 2022.04.12 CN 114330071 A 1.一种埋地分段直管道快速建模运行系统， 其特征在于： 包括管道模型模块、 地震动模 块和计算及结果展示模块三大模块； 其中管道模型模块包括管道参数、 土弹簧参数、 接口弹 簧参数， 计算及结果展示模块包括结果展示图、 计算 面板和结果文件； 所述的管道参数， 包括管道节数， 管道外径， 管道壁厚， 单根管道长度、 管道密度、 弹性 模量六个基本参数； 管道简化为2维3自由度梁 ‑弹簧模型， 默认考虑管道中有水， 不考虑水 压影响， 管 ‑土之间的桁架单元截面为1单位面积， 内置程序对截面惯性矩重要参数进行计 算； 所述的土弹簧 参数， 计算 来源于ALA； 其中， D为管道直径， H为管道埋深， γ为回填土有效重度， c为回填土粘聚力， 为内摩擦 角， K0为静止土体侧向压力系数， f为管 ‑土摩擦系数， Xu为土弹簧屈服 位移； 所述的接口弹簧参数， 通过查阅相关规范或采用试验获取， 在此出给出通过试验获取 的简化接口弹簧模型； 所述的地震动模块， 针对单体结构， 地震动输入一般采用一致激励， 即模型上所有点输 入的地震动均一 致； 所述的计算及结果展示模块， 包括结果展示图、 计算面板和结果文件； 计算步长默认 0.01s， 步数根据地震动持时确 定， 一般地震动持时≤步长 ×步数； 所采用的边界约束方程 为Penalty， 结构自由度编号方式为RCM， 方程的储存与求解方式为ProfileSPD， 所采用的算 法为Newton， 加载方式为Transient； 计算面板基于上述参数， 生成了 “pipe.tcl ”、 “recorder.tcl ”、“pipe_node.tcl ”、“pipe_element.tcl ”、“joint_element.tcl ”、“joint_ materials.tcl ”、“soilpipe_spring.tcl ”、“soil_pipe_ element.tcl ”、“soil_node.tcl ”、 “X_series.tcl ”十个“*.tcl”文件； 自动调用OpenSees软件进行有限元分析并将计算结果 文件进行存档， 将计算结果展示图在GUI界面进行展示。 2.一种埋地分段直管道快速建模方法， 其特征在于： 步骤1： 在Windows7及以上系统下 采用Matlab2014b环 境运行编写的 “一种埋地分段直管道快速建模 方法及运行系统 ”程序简 称快速建模程序， 进入GUI用户软件交互界面， 点击 “设置工作目录 ”按钮对工作目录进 行设 置， 点击“点击打开OpenSe es”按钮， 对OpenSe es有限元 软件进行调用； 步骤2： 根据快速建模程序的运行环境， 用户在用户软件交互界面中设置管道参数， 包 括管道节数、 管道外径、 管道壁厚、 管道长度、 管道密度、 管道弹性模量； 步骤3： 根据快速建模程序的运行环境， 用户在用户软件交互界面中设置土弹簧参数， 将根据规范获取 的参数进行输入， 包括土弹簧屈服位移， 土弹簧屈 服时对应的应力； 然后， 点击“点击生成土弹簧按 钮”， 土弹簧应力应 变曲线在用户软件交 互界面展示； 步骤4： 根据快速建模程序的运行环境， 用户在用户软件交互界面中导入接口弹簧参 数， 接口弹簧参数通过查阅相关规范或通过试验简化而来， 提前存储于 “*.xlsx”文件中， 共 两列， 第一列为接口张开量， 第二列为接口弹簧轴向力； 数据导入后， 接口弹簧应力应变曲 线在用户软件交 互界面自动展示；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114330071 A 2步骤5： 根据快速建模程序的运行环境， 用户在用户软件交互界面中导入所输入的地震 动， 地震动存放于文件夹中， 共有 “加速度时程 ”、“速度时程 ”、“位移时程 ”三个文件夹， 每个 文件夹下均有 若干条延时处 理后的地震动； 步骤6： 根据快速建模程序的运行环境， 用户在用户软件交互界面中输入计算时间步长 和步数； 步骤7： 在确保步骤1 ‑步骤6中所有参数输入均正确的情况下， 点击 “点击开始计算 ”按 钮， 程序自动生成多个 “*.tcl”文件， 调用OpenSees进行计算分析， 并将计算结果储存于工 作目录下， 处理后的结果展示在GUI界面中； 通过查看 GUI界面中的结果， 对 管道地震响应大 小有直观的认 识， 用于管道设计。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114330071 A 3