4.     CSiPlant建模技术

CSiPlant提供了广泛多样的工具，帮助您对各种管道系统及其行为进行建模。本章介绍CSiPlant的一些建模技术，这些技术可以使许多单调或复杂的任务变的快速而简单。

4.1 对象绘制技术

用户可以直观的在主窗口中通过单击直接绘制对象，软件也提供了许多建模辅助功能，有助于建立管道和框架对象。

1.方向捕捉：在放置对象的第一个节点后，当放置第二个节点时，CSiPlant将自动捕捉平行于X、Y或Z轴的方向，使正交管道的建模快速而简单。

2.长度偏移：通过偏移功能，在CSiPlant中放置管道组件或支吊架很容易。要添加管道组件，只需从任何管道节点开始沿管道移动，就会显示偏移距离，这样可以方便地将组件精确放置在所需位置。

同样的技术也可用于在已有管道中定位支管。

3.插入对象：除了直接绘制对象外，CSiPlant还具有插入功能，允许您通过输入尺寸数据来创建管道系统（管道、组件、支吊架）。通过选择起始点，然后指定X、Y和Z偏移距离，可以创建整个管道系统。这一过程可以重复，直到整个管系被创建。

4.自动弯头/三通/异径管：在CSiPlant中建立模型时，弯头、三通和异径管将根据内置库及设置自动生成。如果几何图形所需的弯头或三通不是标准尺寸，软件也会自动为您创建一个。

5.可定制库：CSiPlant可以自定义管道和框架截面以及管道组件的定制库。

4.2 模型修改

CSiPlant提供了多种修改模型的方法，由于其具有”自维护”连接能力，因此修改模型很容易。无论何时对模型的任何部分进行修改，CSiPlant都会自动修改对象连接，以保持整个管道的连续性。

将任何节点、管道或框架荷载指定给模型后，CSiPlant可以选择替换、添加或删除现有荷载。此外，可以显示指定给特定荷载模式的所有荷载，以便验证施加荷载的准确性，并在必要时进行适当更改。

管道组件和支吊架可以插入到现有管道节点上，并且可以将现有管道组件重新指定为其它类型。可以通过选择几何图形上的任何单个组件，更改其尺寸或类型。例如，在CSiPlant中，可以将长半径弯头改为短半径弯头，或直接将阀门类型从闸阀改为截止阀。

4.3 定义轴网

与CSI公司的其他软件一样，CSiPlant包含内置的轴网系统。模型中轴网系统的数量没有限制，X、Y和Z方向的轴网线数量可以任意设置，也可以放置在模型中的任意位置。由于CSiPlant具有自动捕捉轴网功能，轴网系统可以轻松创建具有固定间距的管道和结构系统。

4.4 质量源（Mass Sources）

通常情况下，需要使用不同的质量源运行一系列荷载工况，以模拟满管或空管等效果。CSiPlant允许您在一个分析模型中同时定义和使用多个质量源，并允许您使用不同的质量源创建顺序的荷载工况。

质量源可由单元自身质量、附加节点质量或特定荷载模式（包括内衬、保温层、外保护层和管内介质）组成。

此功能使得分析设置具有较大的灵活性，无需为不同的质量工况或场景建立不同的分析模型。

4.5 荷载模式/定义荷载工况（Load Pattern/Load Case Defination）

对于复杂的管道项目，采用多种工况组合来组合各种荷载类型是常见的。CSiPlant中有关荷载的定义有：荷载模式、荷载工况和荷载工况组合。

荷载模式是作用在管道系统上的各种荷载的空间分布，如力、位移、温度、压力和其他效应等。节点、单元或其组合都可能受到荷载和运动条件的影响。每个荷载模式都指定了一种荷载类型（温度、压力、冷紧、风、地震等），对荷载进行分类，并启动相关的计算过程。一个模型中可以定义无限数量的荷载模式。

荷载工况使荷载模式作用到管道系统，生成分析结果。荷载工况定义了荷载模式的作用方式（静力或动力）、结构响应方式（线性或非线性）以及分析方式（模态、直接积分等）。对于要执行的每个分析，都应定义荷载工况。每个荷载工况可采用一个荷载模式或采用多个荷载模式的组合。一个模型可以定义无限数量的荷载工况，然后选择任何一组荷载工况进行分析。运行分析后，可以有选择地删除或编译荷载工况结果以获得输出结果。

荷载工况可按顺序运行，使用前一个荷载工况的结果作为下一个荷载工况的起点。这使得同时控制多个分析工况变得容易，例如分析包含或不包含管内介质，或者在已经运行的系统添加新的管道。

4.6 管道支吊架–框架连接（Pipe Supports - Frame Connectivity）

CSiPlant可以轻松地将管道约束到支撑结构上。结构框架和管道可以使用多种预定义的支吊架类型进行连接，包括吊架、导向、限位和承重。要将管道连接到结构框架，首先选择要使用的支吊架对象，然后指定搜索距离、方向和公差，程序将在结构框架上搜索满足此条件的连接点。软件还能够自动将支吊架连接到SAP2000导入的结构框架上。

4.7 修改器（Modifiers）

CSiPlant允许将修改因子指定给管道和框架对象。属性修改器应用于特定的截面属性，以获得最终的分析截面属性。所有的修改器仅影响分析特性。对象修改器不会影响任何设计属性，而仅用于修改分析行为。

4.8 组（Groups）

在对象组之间切换以分配属性、显示输出或定义设计要求通常是一个繁琐的过程。CSiPlant允许您使用任意数量或类型的对象定义自定义组。这些组是用用户指定的名称定义的，这样可以方便地选择和管理模型的不同组件和部分。

4.9 导入SAP2000模型

CSiPlant与SAP2000具有强大的导入和导出功能，可以很容易地将完整的结构模型导入，以计算管道系统和支撑结构之间的相互影响，研究复杂的分析行为，如管架位移和柔性的影响，以确定对管道的反作用和应力的影响。

此外，将稳健的SAP2000结构模型导入CSiPlant可以避免当前管道应力分析方法相关的一些问题，例如在地震分析和其他动力荷载情况下未考虑重型设备和结构框架质量的问题。

导入CSiPlant的详细SAP2000模型可以包括几何图形、截面属性、端部释放、荷载分配、荷载组合等。此外，通过SAP2000，CSiPlant还可以从StaadPro和SACS导入类似的详细结构模型。

一旦导入结构模型，CSiPlant可以使用线性或非线性两点管支架将管道系统自动连接到支撑结构，以进行管道/结构非线性耦合分析。

此外，采用SAP2000的应用程序编程接口（API），CSiPlant可以将管道和结构耦合分析得到的支撑反力输出到SAP2000，使结构工程师能够考虑管道系统的实际重量和惯性，以便准确计算反作用力和应力。

4.10        设计要求

在分析复杂的管道系统时，不同的荷载工况通常只适用于某些工况。CSiPlant允许您创建多个设计要求，每个设计要求都具有不同的激活的荷载工况和管道，从而便于在单个模型中维护所有的设计信息。

定义设计要求时，可以选择不同的管道设计规范，启用任意数量的荷载工况或管道。这使您能够从复杂的静力或动力荷载工况中获得准确的设计结果，包括顺序分析的结果。通过这种方式，可以模拟和设计许多真实的场景，例如管道接入已运行系统的过程，或管道内介质对整个系统响应的影响。

设计要求指定了与规范相关的参数，例如SIF和柔性系数，因此运行设计要求后的结果通常是最重要的。

4.11        更多信息

        本章介绍CSiPlant提供的许多技术中的一部分，这些技术可以高效地建立管道系统模型、支撑结构及相关的行为。更多信息可在CSiPlant的帮助中找到，包括程序所支持的规范的技术说明。这些文档以Adobe Acrobat PDF格式提供，可以通过帮助菜单查看。