4.     CSiPlant建模技術

CSiPlant提供了廣泛多樣的工具，幫助您對各種管道系統及其行為進行建模。本章介紹CSiPlant的一些建模技術，這些技術可以使許多單調或復雜的任務變的快速而簡單。

4.1 對象繪制技術

用戶可以直觀的在主窗口中通過單擊直接繪制對象，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象。

1.方向捕捉：在放置對象的第一個節點后，當放置第二個節點時，CSiPlant將自動捕捉平行于X、Y或Z軸的方向，使正交管道的建模快速而簡單。

2.長度偏移：通過偏移功能，在CSiPlant中放置管道組件或支吊架很容易。要添加管道組件，只需從任何管道節點開始沿管道移動，就會顯示偏移距離，這樣可以方便地將組件精確放置在所需位置。

同樣的技術也可用于在已有管道中定位支管。

3.插入對象：除了直接繪制對象外，CSiPlant還具有插入功能，允許您通過輸入尺寸數據來創建管道系統（管道、組件、支吊架）。通過選擇起始點，然后指定X、Y和Z偏移距離，可以創建整個管道系統。這一過程可以重復，直到整個管系被創建。

4.自動彎頭/三通/異徑管：在CSiPlant中建立模型時，彎頭、三通和異徑管將根據內置庫及設置自動生成。如果幾何圖形所需的彎頭或三通不是標準尺寸，軟件也會自動為您創建一個。

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

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”連接能力，因此修改模型很容易。無論何時對模型的任何部分進行修改，CSiPlant都會自動修改對象連接，以保持整個管道的連續性。

將任何節點、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，以便驗證施加荷載的準確性，并在必要時進行適當更改。

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

4.3 定義軸網

與CSI公司的其他軟件一樣，CSiPlant包含內置的軸網系統。模型中軸網系統的數量沒有限制，X、Y和Z方向的軸網線數量可以任意設置，也可以放置在模型中的任意位置。由于CSiPlant具有自動捕捉軸網功能，軸網系統可以輕松創建具有固定間距的管道和結構系統。

4.4 質量源（Mass Sources）

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

質量源可由單元自身質量、附加節點質量或特定荷載模式（包括內襯、保溫層、外保護層和管內介質）組成。

此功能使得分析設置具有較大的靈活性，無需為不同的質量工況或場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）

對于復雜的管道項目，采用多種工況組合來組合各種荷載類型是常見的。CSiPlant中有關荷載的定義有：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上的各種荷載的空間分布，如力、位移、溫度、壓力和其他效應等。節點、單元或其組合都可能受到荷載和運動條件的影響。每個荷載模式都指定了一種荷載類型（溫度、壓力、冷緊、風、地震等），對荷載進行分類，并啟動相關的計算過程。一個模型中可以定義無限數量的荷載模式。

荷載工況使荷載模式作用到管道系統，生成分析結果。荷載工況定義了荷載模式的作用方式（靜力或動力）、結構響應方式（線性或非線性）以及分析方式（模態、直接積分等）。對于要執行的每個分析，都應定義荷載工況。每個荷載工況可采用一個荷載模式或采用多個荷載模式的組合。一個模型可以定義無限數量的荷載工況，然后選擇任何一組荷載工況進行分析。運行分析后，可以有選擇地刪除或編譯荷載工況結果以獲得輸出結果。

荷載工況可按順序運行，使用前一個荷載工況的結果作為下一個荷載工況的起點。這使得同時控制多個分析工況變得容易，例如分析包含或不包含管內介質，或者在已經運行的系統添加新的管道。

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構上。結構框架和管道可以使用多種預定義的支吊架類型進行連接，包括吊架、導向、限位和承重。要將管道連接到結構框架，首先選擇要使用的支吊架對象，然后指定搜索距離、方向和公差，程序將在結構框架上搜索滿足此條件的連接點。軟件還能夠自動將支吊架連接到SAP2000導入的結構框架上。

4.7 修改器（Modifiers）

CSiPlant允許將修改因子指定給管道和框架對象。屬性修改器應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。對象修改器不會影響任何設計屬性，而僅用于修改分析行為。

4.8 組（Groups）

在對象組之間切換以分配屬性、顯示輸出或定義設計要求通常是一個繁瑣的過程。CSiPlant允許您使用任意數量或類型的對象定義自定義組。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 導入SAP2000模型

CSiPlant與SAP2000具有強大的導入和導出功能，可以很容易地將完整的結構模型導入，以計算管道系統和支撐結構之間的相互影響，研究復雜的分析行為，如管架位移和柔性的影響，以確定對管道的反作用和應力的影響。

此外，將穩健的SAP2000結構模型導入CSiPlant可以避免當前管道應力分析方法相關的一些問題，例如在地震分析和其他動力荷載情況下未考慮重型設備和結構框架質量的問題。

導入CSiPlant的詳細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SAP2000，CSiPlant還可以從StaadPro和SACS導入類似的詳細結構模型。

一旦導入結構模型，CSiPlant可以使用線性或非線性兩點管支架將管道系統自動連接到支撐結構，以進行管道/結構非線性耦合分析。

此外，采用SAP2000的應用程序編程接口（API），CSiPlant可以將管道和結構耦合分析得到的支撐反力輸出到SAP2000，使結構工程師能夠考慮管道系統的實際重量和慣性，以便準確計算反作用力和應力。

4.10        設計要求

在分析復雜的管道系統時，不同的荷載工況通常只適用于某些工況。CSiPlant允許您創建多個設計要求，每個設計要求都具有不同的激活的荷載工況和管道，從而便于在單個模型中維護所有的設計信息。

定義設計要求時，可以選擇不同的管道設計規范，啟用任意數量的荷載工況或管道。這使您能夠從復雜的靜力或動力荷載工況中獲得準確的設計結果，包括順序分析的結果。通過這種方式，可以模擬和設計許多真實的場景，例如管道接入已運行系統的過程，或管道內介質對整個系統響應的影響。

設計要求指定了與規范相關的參數，例如SIF和柔性系數，因此運行設計要求后的結果通常是最重要的。

4.11        更多信息

        本章介紹CSiPlant提供的許多技術中的一部分，這些技術可以高效地建立管道系統模型、支撐結構及相關的行為。更多信息可在CSiPlant的幫助中找到，包括程序所支持的規范的技術說明。這些文檔以Adobe Acrobat PDF格式提供，可以通過幫助菜單查看。