管道应力分析软件-GB规范-ASME规范-Autopipe

Autopipe 简介

AutoPIPE是一套独立的计算机辅助设计（CAD）程序，用于静力和动力荷载工况下的管线应力计算、法兰分析、管线支架设计和设备管嘴荷载分析。由于管道荷载通常由管道支吊架、法兰或设备等因素影响，因此AutoPIPE集成了GB. GD. ASME、 BS， APL、 NEMA， ANSI， ASCE、ASC.UBC. WAC and BS500组织制定的标准来分析和设计管道系统的应力、变形位移、反力和弯矩，并可将结果传输到其它系统进行法兰荷载、设备荷载及管嘴局部应力的分析，从而进行整个系统的分析。

Autopipe专为工业管道系统设计所开发，应用标准的Windows技术，包括面向对象的可视化图形界面技术和CAD接口界面来快速方便的建立管道及其附属的钢结构模型。

AutoPIPE有三个版本： Standard， Advanced和NuclearoAdvanced版本提供了Standard版本中没有的几个高级分析功能，本章后面会对这些功能进行详细介绍。Nuclear版本包括Advanced版本中存在的所有功能，此外还有第1、2.3级核级ASME、JSME PPC核级和热瞬态分析功能。Advanced版本除了这些功能外，还提供了一个KHK2附加模块选项，可以使用日本KHK二级管线标准。AutoPIPE自1986年投放市场以来，便被公认为这是一套行之有效的程序。AutOPIPE严格的质量保证措施经受住了无数的现场审核，因此成为了被批准用在核安全应用程序中的为数不多的几个基于计算机的管线程序之一。


功能介绍

• 材料库和组件库         

AutoPIPE包含全面、可扩展的材料特性与管线及结构组件库，其中包括管线、异径接头、三通、阀门、法兰、梁、膨胀节以及其他项。支架包括：固定座、弹簧和恒力吊架、单向约束、限制限位、导向支架、阻板和拉杆。
材料库包括温度相关的特性以及标准相关的容许值。AutoPIPE提供了符合China GB/GD、ASME/ANSI、JIS、 DIN和北欧标准的组件库。

• 吊架设计

AutoPIPE可以执行一种或多种工作条件下的弹簧吊架设计。该程序从可自定义的国内外标准或制造商库选择吊架，其中包括： NB、GD， ANVIL，Bergen—Patterson. Lisega、 NPS及其他。

• AutoPIPE中的结构建模

AutoPIPE内置有梁元结构分析，使用户可以在进行管线分析时纳入结构支架的质量和灵活性因素。利用AutoPIPE提供的结构建模选项，用户可以指定Beta角度以使梁局部横断面轴面向全局轴，指定刚性末端长度以解决两端管点与结构系统中其他构件的连接问题，指定未端状态以对固定连接进行建模。借助AutoPIPE独特的两点支架元素，用户可以根据需要使用同一管点的间隙与摩擦力来定义管线与结构钢之间的连接。
AutoPIPE中包括含有大量横断面特性的AISC结构库和含有大量常用结构钢材料特性的数据库。用户可以轻松定义自己的梁元和钢材料，以便建模AutoPIPE数据库中不包括的梁元。
使用Auotpipe的图形界面，可以在交互模式下创建和修改框架结构，借助这种方式，用户只需一个操作（使用Autopipe的图形选项选择或者单击特定梁元),既能与图形方式复制、粘贴或修改结构。

• 局部应力计算

AutoPFE提供了AutoPIPE Nozzle模块，用于根据英国标准5500焊接研究学会公告107，297和368并使用ASME第VII卷第1册和第2册中指定的应力容许值与荷载组合计算局部套管应力。可以依据API 650标准检查罐上的各种管线荷载组合。
此外， AutoPIPE还针对周向斜接管嘴与加固垫片计算提供了一些独特的选项。这些选项可用于圆柱体、球体、圆锥体、半椭圆体和圆环球体。AutoPIPE中的管线荷载自动导入功能可以节省时间并最大限度地减少用户错误。

• 非线性分析选项

AutoPIPE提供定向支架、间隙、摩擦力、双线性弹簧支架和非线性地埋管线分析。用户可以在一个支架点同时指定间隙和摩擦力，以模拟真实世界的边界条件。AutoPIPE提供了2点约束功能，可以用来定义拉杆与间隙、管线/结构相互作用以及系统中任意两点之间的其他连接。
AutoPIPE针对非线性荷载序列提供了一些独特功能。例如，用户可以指定在分析重力荷载后立即按顺序分析风荷载、地震荷载或其他临时荷载，或指定在分析热荷载后分析临时荷载。采用这种方式，用户可以准确计算管线工作位置或管线周围位置上施加的临时荷载的荷载和应力。使用荷载序列选项，用户还可以根据UBC以及其他设计标准的建议，在同一管段中使用非线性分析计算重力荷载和热荷载，使用线性分析计算地震荷载。

• 有限元理论

AutoPE是一个有限元程序，可以对承受静力与动力荷载的管线系统和结构系统进行分析。通过使用智能缺省值，用户不必对有限元理论有深入了解就可以分析复杂的系统。

• 动力分析

  动力分析功能包括模态和自然频率、反应谱、相位简谱荷载分析、时程动力分析和力谱分析。对于模态分析， AutoPIPE可以沿着元素自动插入质量点。可以在动力分析中应用缺少质量和零周期加速度。AutoPIPE满足NUREG/CR—1677基准问题的要求，并提供内置的NRC谱、地震固定座位移以及标准工况N411功能。
  AutoPIPE针对水锤、汽锤和安全阀力量计算提供了内置的流体瞬态合成器，其中还集成了时程动力分析以及部分热灌装流体管线的特殊热弯曲分析。利用Bentley PULS程序，用户可以计算流动诱导的振动或与往复式设备相关的脉动，并自动将这些简谱荷载直接传送给AutoPIPE以计算动力管线响应。
  

• 后处理

对系统进行分析后，用户随时单击图形模型，即刻就可查看应力、荷载、变形或模态。彩色编码应力、动画振动和弹出窗口让工程师不必查看大量的批处理输出数据，即可快速识别和调查关键区域。
输出报告选项允许想在屏幕上查看或打印报告的用户选择要生成的报告内容以及生成报告时是否使用过滤器。标准应力组合将自动执行。独有的过滤选项允许用户根据用户定义的应力、变形或荷载条件生成自定义输出报告。使用AutOPIPE，用户可以在同—分析中分析多个热荷载、风荷载、地震荷载、波浪荷载和动力荷载，并提供最小/最大荷载摘要。
使用AutoPE的图形选择选项，用户能以图形方式选择要包括在输出报告中的点。例如，用户可以仅针对1，00模型中的两个点生成输出报告。

• 管线标准校核

AutoPIPE针对以下管线标准进行检查并生成标准校核报告：

1. ASME B31.1.     B31.3. B31.4. 831.8

2. ASME第三卷1、2、3级

3. 欧洲EN13480

4. 加拿大CAN/CSA—Z662

5. B31.4海洋工程

6. B31.8海洋工程

7. CSA—Z662海洋工程

8. 英国标准BS 806和BS 7159 (GRP管线标准)

9. 瑞典管线标准（SPC），方法2

10. 挪威船级社(DNV)和TBK 56

11. 荷兰Stoomwezen     D1101

12. 日本MITI 501，第3级管线、日本常规消防技术标准和日本KHK

13. 法国RCC—M和SNCT

14. 俄罗斯SNiP 2     05.06—85石油和天然气标准

15. ISO 14692石油和天然气工业一玻璃强化塑胶（GRP）管线

• 适用于各种管线环境的高级功能

AutoPIPE针对地下和海底管线分析、动力荷载、非线性约束以及正交各向异性管线分析提供了一些独特的功能。以下是AutoPIPE中的高级功能摘要：
内置波浪荷载、地埋管线分析、管线/结构相互作用、局部应力计算、热弯曲分析、时程动力分析、流体明态合成器、间隙与摩擦力、安全阀荷载计算器、FRP/GRP管线分析、夹窑管线、30个管线标准。




各版本功能和区别
下表显示了AutoPIPE Standard 、Advanced和Nuclear版本之间的区别
注释1：多支架反应谱仅在Advanced和Nuclear版本可用。
注释2：多个年份在Advanced和Nuclear版本可用。Standard版本仅支持最新的标准年份。
注释3：需要KHK2附加模块选项才能访问该功能。



AutoPIPE 软件特性

• 高效的建模方式

独一无二的直觉式使用界面，能够在管道系统的建立及修改方面可以节省许多的时间。在图形上点取一点，你就可以随时插入、修改或者删除一个管件，支撑或一个载荷。对模型的任何一步操作后，应力分析模型都会实时的更新。可以方便的复制，局部修改模型或者在同意模型中新建一根不连续的管线。

• 全自动工况组合。

  
  

  依托于AutoPIPE强大的工况编辑器“工况组” ， AutoPIPE可以任意组合出各种工况组合，并自动生成相应的工况。AutoPIPE会将这些工况分为两类：规范校核和非规范校核。规范校核用于校核应力，非规范校核用于校核荷载和位移，方便工程师进行评判

  

• 先进的非线性引擎

AutoPIPE采用先进的高速非线性分析引擎，对摩擦力和约束间隙等非线性问题处理得更加高效。这种方法得到了ASME协会的肯定，相比于其他管道应力分析软件，结果更加准确。

• 全面的埋地管道分析

AutoPE带有完整的埋地管线计算模块，带有独有的AutoPIPE模式以及ALA、PRCI等模型，支持自定义计算。能够同时分析地上部分和地下部分，并进行交通载荷作用下以及地震波作用下的埋地管道应力分析。

• 灵活多样的应力增大系数计算

AutoPIPE可基于规范自动计算应力增大系数（SIF ） ，并支持自定义SIF。除此之外，自带最新的ASME B31J校核方式，
提供通用的SIF计算，特别适用于一些三通接头，如斜三通、Y型三通等，在不进行详细有限元分析的情况下，能够得出更加准确的结果。

• 丰富的接口

AutoPIPE可从Bentley AutoPLANT、 OpenPlant， Intergraph PDS、 SmartPlant 3D， Aveva PDMS等工厂设计系统导入管线模型。
AutoPIPE可将模型导回AutoPLANT. OpenPlant或将DXF格式的模型导出到AutoCAD或MicroStation中。通过在CAD和AutoPIPE之间导入和导出管线模型，可节省创建和检查管线及结构模型的工时，并防止因手动输入管线模型而引起的错误。
AutoPIPE也可以和结构分析软件如STAAD.Pro和SACS进行交互，结构和管道协同分析，可以节省建模工时，并得到更加精确的计算结果。