一、ALGOR PIPEPAK V9概述

　　ALGOR作為世界著名的大型通用工程仿真軟件，被廣泛應用于各個行業的設計、有限元分析以及機械運動仿真中，能夠幫助設計分析人員預測和檢驗在真實狀 態下的各種情況，快速、低成本地完成更安全更可靠的設計項目。ALGOR以其分析功能齊全、使用操作簡便以及對硬件的要求低，在從事設計、分析的科技工作者中享有盛譽。工程師們通過使用ALGOR進行設計、虛擬測試和性能分析，縮短了產品投入市場的時間，并能以更低的成本制造出優質而可靠的產品。

　　ALGOR 的管道應力分析模塊—— Pipepak是一個易學易用的管道設計和分析工具，此模塊還包括了美國、英國和歐盟的管道設計標準。而ALGOR公司近期發布了PipePak的最新版本PipePak V9。通過全新的用戶界面(如圖中左上所示)、支持右鍵功能、多重顯示、嵌入式工具條、樹狀結構視角以及先進的電子數據表格和圖形顯示環境(如圖中右下所示)，PipePak V9將使工程師設計整個管道系統時更加容易、便捷。

　　圖中顯示的模型為美國洛杉磯市一名工程師所建，目的是為了評估氣控管道系統中支撐點的受力情況，此結構為加利福尼亞州一個污水處理廠系統的連接部分。

　　對于管道系統設計和分析者，PipePak提供了一個遵從管道系統的工業標準、定義整個管道系統和執行結構分析的工具。它可以使工程師用圖形顯示分析結果，對輸入信息、設備數據和分析結果生成HTML或文本總結報告等。另外，除了可以使用電子數據表格定義管道系統外，PipePak還提供了圖形繪制工具、 文件導入選項和將圖形、電子數據表格輸入以及導入文件合并的能力。PipePak V9使管道系統設計和分析比以往更加容易，更具生產效率。全新的用戶界面，提供了與其他Windows應用軟件相類似的界面、感覺和數據輸入選項，從而大大提高了工作效率。

　　PipePak V9新特征包括：

　　◎全新的Windows風格圖形界面，支持右鍵功能、多重顯示和內嵌工具條;

　　◎樹狀結構視圖，提供了整個管道系統數據更便捷的導航和顯示;

　　◎數據輸入對話框界面使數據的輸入、顯示和修改更加方便;

　　◎用于定義管道系統的先進電子數據表格;

　　◎單個和多個電子數據表格之間支持數據的剪切、復制和粘貼;

　　◎電子數據表格支持通過已定義下拉式組件進行數據輸入;

　　◎集成的報告生成系統，可顯示基于文本的輸入和輸出報告;

　　◎圖形界面可直接轉入電子數據輸入系統;

　　◎基于用戶反饋，增添了25個新的改進功能。

　　二、ALGOR PIPEPAK V9核心模塊

　　ALGOR PIPEPAK的核心專業模塊，為管道系統的設計者和工程師提供了一個遵從管道系統工業標準、定義整個管道系統和執行結構分析的工具。PIPEPAK軟件的設計、分析、校對和報告等功能可以使工程師更有效地創立安全、可靠的管道系統。

　　1.典型應用

　　ALGOR PIPEPAK的核心專業模塊，包含以下方面的典型應用：選取壓縮機以消除管道系統的固有頻率;食品加工設備; 燃料系統;熔爐管道系統;熱交換器;建筑物中的加熱和冷卻蒸汽系統;碳氫化合物的加工系統;液體管道系統設計;核管道系統設計;海上管道處理系統;管道更換;管道系統約束的再次評估;塑料產品加工廠設計;化學加工管道系統;紙漿管道系統;泵/法蘭的泄漏;活塞壓氣機管道振動問題;使用新材料改進管道系統; 旋轉設備的密封問題;海軍艦艇上管道系統的振動試驗;導軌系統分析;飛機跑道下的蒸汽配給系統;蒸汽管道;渦輪接合機構與汽錘。

　　2.分析能力

　　(1)管道系統

　　管道系統方面的分析主要包括線性 靜態應力分析、固有頻率(模態)、響應 譜、頻率響應和時間歷程，并支持工業管 道標準和修訂本。而支持工業管道標準 和修訂本，主要通過：ASME B31.1-2001動力管道系統;ASME B31.3b-2002處理管道系統;ASME B31.4a-2002運輸液 烴 和 其 他 液 體 的 管 道 運 輸 系 統 ; A S M E B31.8a-2000氣體運輸和配油管道;ASME Section Ⅲ Division 1 - Subsection NC Class 2 Components (2002);ASME Section Ⅲ Division 1 - Subsection ND Class 3 Components (2002);British Standard BS 806 (1993);法蘭、減壓器和旋轉設備的分析;噴嘴適應性計算。

　　(2)框架結構 框架結構則包括線性材料模型的靜態應力，以及重力、重心和質量慣性矩。

　　3.建立模型

　　(1)管道系統

　　若想便捷、高效地定義整個管道系統，需要通過：電子數據表格輸入坐標系統、圖形繪制軟件包、多種幾何模型導入功能，以及圖形繪制、電子表格數據或導入幾何模型的任意合并。而工業標準化管道部件，包括ANSI管道尺寸規范以及ANSI B16.5(墊圈直徑)法蘭。

　　同時，管道系統還包括：支架設計和選擇、外部的搭接設計和選擇、通常管道數據(如應力強化影響、集中力、集中重量以及剪短/拉長等)、支持地下管道系統和套層管道系統。

　　(2)框架結構首先，CAD支持二維和三維接線框幾何模型使用IGES、DXF和CDL文件格式;其次，在簡單模型中能夠針對給定分析類型將所有的單元類型合并。同時，還可以相對局部坐標系定義載荷和約束條件、實現梁橫界面的交互式定義，以及可定義梁的偏移位置。

　　4.單元庫

　　(1)管道系統管道系統的單元庫包括：管、彎頭、閥門、減壓器、風箱、法蘭和三通。

　　(2)框架結構

　　框架結構的單元庫包括：3D桿單元、3D梁單元、缺口單元、索單元和剛體單元。

　　5.材料模型

　　(1)管道系統管道系統包括：各向同性、正交各向異性以及玻璃纖維增強塑料(FRP)。

　　(2)框架結構 框架結構包括：線彈性、各向同性。

　　6.加載和約束條件

　　(1)管道系統

　　管道系統加載和約束條件包括：力、力矩、指定位移、溫度、壓力、偶然力(如風載荷和地震等)，以及實時多重壓力、溫度載荷、位移和偶然力。另外，還包括普通管約束和支撐，如剛度支撐、彈性支撐、恒力支撐、非穩定支撐、緩沖支撐、導支撐、轉動支撐和傾斜支撐，同時在管道和支撐支架中還包含摩擦的影響。

　　(2)框架結構 框架結構加載和約束條件包括：力、力矩、溫度、指定位移、指定旋轉、分布式載荷、重力、離心力、球形和偏心約束，以及變剛度偏心約束。

　　7.求解選項

　　(1)管道系統 針對管道系統，有內嵌快速寬帶的極小化算法和有序方程求解器。

　　(2)框架結構 針對框架結構，求解包括：對稱稀疏法、架空法、迭代法、帶狀求解以及多處理器的并行操作。

　　8.結果評估與顯示

　　(1)管道系統對于管道系統來說，結果評估和顯示方面的功能主要包括：

　　◎通過直徑、進度、壁厚、腐蝕余度、絕緣、材料、壓力和溫度等進行顯示;

　　◎在其他框架或陰影區內管道網絡 的顯示;

　　◎通過模型顯示選項進行控制，包括 尺寸線、點卷標以及標號進行顯示;

　　◎對復雜管道網絡的動態剪切面顯示;

　　◎通過樹狀結構視圖或OpenGL圖形界 面對管道網絡部件的交互式選擇;

　　◎顯示變形形狀、力和力矩，包括對主應力、環向應力以及縱向應力等云圖和等值線顯示;

　　◎顯示變形和模態分析結果;

　　◎對最大和最小結果的高亮顯示;

　　◎根據時間變化，可文本輸出如下數據，包括位移、力、力矩、支反力和應力;

　　◎內嵌針對ASME和ANSI標準對所有結果的校核;

　　◎在HTML報告中，當計算結果超出許用應力時，會在輸出行高亮顯示;

　　◎旋轉設備報告，包括API610抽水機、NEMA SM23渦輪機;

　　◎可快速調整載荷大小，以審核模態并給出正確的數值分析結果顯示;

　　◎可通過點擊管道網絡系統的任何部件，進行分析結果的查詢。

　　(2)框架結構 對于框架結構來說，結果評估和顯示方面的功能主要包括：

　　◎模態顯示和結果評估的集成環境;

　　◎三維動態顯示選項和豐富的顏色板可供選擇;

　　◎模型和分析顯示中材料和結果的渲染;

　　◎橫截面顯示選項;

　　◎復雜模型的動態剪切面顯示;

　　◎可透明顯示部件;

　　◎可通過多種方法選擇部件和單元;

　　◎結果等值線，包括位移、應力、應變和支反力;

　　◎對最大和最小結果的高亮顯示;

　　◎可在指定位置進行結果調試;

　　◎圖形數值的標注;

　　◎使用局部坐標系，可對任意方向進行結果和圖形顯示;

　　◎通過多重顯示窗口，可實時顯示不同的結果類型;

　　◎剪力和彎矩圖;

　　◎重力、體積、重心和質量慣性矩等的文本輸出;

　　◎精確的等值線顯示;

　　◎可將多重線性靜態應力分析結果合并;

　　◎對線性靜態迭代求解收斂的圖形顯示;

　　◎對結果圖形進行檢測的虛擬設備;

　　◎結果圖例中單位的自動加載;

　　◎圖例和注視中使用TrueType字體格式;

　　◎可動態控制結果圖例、注釋和背景的配置;

　　◎用戶可預先定義結果等值線的顏色配置;

　　◎動態控制模型轉換的比例和顯示;

　　◎可透明顯示未轉換模型;

　　◎基于最大最小結果極限控制單元的顯示;

　　◎對每一部分可分別控制顏色、網格劃分和結果顯示;

　　◎查詢模式可以使結果被復制、粘貼，以方便不同用戶共享數據;

　　◎可存儲所有的設置，并隨時調用得到相同的顯示。

　　9.結果處理

　　(1)管道系統

　　◎ 可將結果等值線 和云 圖 輸出 為 BMP、JPG、TIF、PNG、PCX和TGA等格式;

　　◎內嵌模擬生成器和顯示工具;

　　◎報告向導可自動生成HTML或文本 格式的報告形式，內容可包括輸入信息、 設備數據和分析結果數據。

　　(2)框架結構

　　◎可將結果等值線和云圖輸出成為 BMP、JPG、TIF、PNG、PCX和TGA等格式;

　　◎內嵌模擬生成器和顯示工具;

　　◎自動在結果報告中加入圖形;

　　◎報告向導和自動HTML生成和顯示 環境。

　　10.用戶界面

　　(1)管道系統 在用戶界面部分，新增以及加強的功能包括：全新的Windows風格圖形界面， 支持右鍵功能、多重顯示和內嵌工具條;樹狀結構視圖提供了整個管道系統數據更便捷的導航和顯示;數據輸入對話框界面使數據的輸入、顯示和修改更加方便; 單個和多個電子數據表格之間支持數據的剪切、復制和粘貼;圖形界面可直接轉入電子數據輸入系統;三維動態顯示選項， 包括平移、旋轉和放大;內嵌庫的管理功能，支持對管道尺寸、材料性質、許用應力、法蘭、風載、地震以及塑性特征等數據的增添、修改和刪除;可對輸入數據的合理性進行校核;對允許溫度范圍的極限檢查;支持標準和用戶定義單位系統;管道部件應力強化因素的簡單應用，如法蘭搭接點、閥門和肋等都有不同的厚度和其他物理特性。

　　(2)框架結構 在用戶界面部分，新增以及加強的功能包括：帶有樹狀結構視圖、多重視圖以及浮動工具條的全新Windows風格用戶界面;右鍵功能可實現載荷、位移和有限元屬性的施加、修改及刪除;動態顯示選項可通過快捷鍵和鼠標進行操作;可對輸入數據的合理性進行校核;載荷和約束集可適用于不同的設計;可實現載荷和約束的拖拉式操作;材料庫的管理，包括調用普通材料庫以及導入、創建和管理用戶自定義材料庫;右鍵支持實時的幫助系統;支持標準和用戶定義單位系統;可使用數學表達式定義圖形;通過圖形的卷標和法向進行圖形控制;用戶可預定義圖形顯示風格;對于模型存檔的數據管理系統。