[发明专利]一种凹陷管道应变解析计算及评价方法和装置

权利要求书

1.一种凹陷管道应变解析计算及评价方法，其特征在于，包括：

获取凹陷管道的点云数据，根据所述点云数据重构凹陷曲面并获取所述凹陷曲面上的网格节点数据；

根据获取的所述网格节点数据计算所述凹陷管道内外壁节点的位移；

基于所述凹陷管道内外壁节点的位移确定所述凹陷管道的等效应变；

根据所述凹陷管道的等效应变判断所述凹陷管道的缺陷程度是否满足要求；

所述凹陷管道内外壁节点的位移包括内外壁节点的环向位移、径向位移和轴向位移，壁厚分量为沿壁厚正法线方向，偏离中面节点的长度，根据获取的所述网格节点数据计算所述凹陷管道内外壁节点的位移，包括：

根据获取的所述网格节点数据计算所述凹陷管道环向横截面上中面节点坐标和内壁节点坐标；

根据所述中面节点坐标和所述内壁节点坐标计算所述中面节点的环向位移和径向位移；

根据所述中面节点的环向位移和所述径向位移计算所述凹陷管道内外壁节点的环向位移和径向位移；

根据所述壁厚分量和壁厚正法线方向的偏转角计算所述凹陷管道内外壁节点的轴向位移；

根据所述中面节点坐标和所述内壁节点坐标计算所述中面节点的环向位移和径向位移，包括：

设定中面的环向周长在变形前后不变，得到变形前节点的极坐标角度；

根据所述极坐标角度、所述中面节点坐标和所述凹陷管道内壁节点坐标计算所述中面节点的环向位移和径向位移；

根据所述中面节点的环向位移和所述径向位移计算所述凹陷管道内外壁节点的环向位移和径向位移，包括：

确定所述凹陷管道在变形过程中，沿壁厚方向的直线围绕所述中面节点产生的偏转角；

根据所述壁厚分量、所述中面节点的环向位移和所述偏转角计算所述凹陷管道内外壁节点的环向位移；

根据所述壁厚分量、所述中面节点的径向位移和所述偏转角计算所述凹陷管道内外壁节点的径向位移；

根据所述壁厚分量和壁厚正法线方向的偏转角计算所述凹陷管道内外壁节点的轴向位移，包括：

获取所述凹陷管道的轴向截面上壁厚正法线方向的偏转角；

根据所述壁厚分量和所述壁厚正法线方向的偏转角计算所述凹陷管道内外壁节点的轴向位移。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取凹陷管道的点云数据，包括：

利用3D激光扫描仪获取用于表征所述凹陷管道几何形貌的点云数据，所述点云数据为点云空间直角坐标数据；

对所述点云数据进行预处理，得到柱坐标系下的点云数据，所述预处理包括降噪、裁剪以及坐标对齐；

其中，柱坐标系下的点云数据用于重构凹陷曲面。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述点云数据重构凹陷曲面并获取所述凹陷曲面上的网格节点数据，包括：

根据所述点云数据，利用三次B样条插值函数重构凹陷曲面；

获取所述凹陷曲面上的外壁网格节点数据。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述凹陷管道内外壁节点的位移确定所述凹陷管道的等效应变，包括：

根据所述凹陷管道内外壁节点的环向位移和径向位移确定所述凹陷管道的环向应变；

根据所述凹陷管道内外壁节点的环向位移、径向位移和轴向位移确定所述凹陷管道的轴向应变；

根据所述环向应变和所述轴向应变确定所述凹陷管道的等效应变。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述凹陷管道的等效应变通过以下公式确定：

其中，ε_eqv为等效应变；ε_θ为环向应变，ε_z为轴向应变。

6.一种凹陷管道应变解析计算及评价装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取凹陷管道的点云数据，根据所述点云数据重构凹陷曲面并获取所述凹陷曲面上的网格节点数据；

计算模块，用于根据获取的所述网格节点数据计算所述凹陷管道内外壁节点的位移；

确定模块，用于基于所述凹陷管道内外壁节点的位移确定所述凹陷管道的等效应变；

判断模块，用于根据所述凹陷管道的等效应变判断所述凹陷管道的缺陷程度是否满足要求；

所述凹陷管道内外壁节点的位移包括内外壁节点的环向位移、径向位移和轴向位移，壁厚分量为沿壁厚正法线方向，偏离中面节点的长度，所述计算模块，具体用于根据获取的所述网格节点数据计算所述凹陷管道环向横截面上中面节点坐标和内壁节点坐标；根据所述中面节点坐标和所述内壁节点坐标计算所述中面节点的环向位移和径向位移；根据所述中面节点的环向位移和所述径向位移计算所述凹陷管道内外壁节点的环向位移和径向位移；根据所述壁厚分量和壁厚正法线方向的偏转角计算所述凹陷管道内外壁节点的轴向位移；

所述计算模块，具体用于设定中面的环向周长在变形前后不变，得到变形前节点的极坐标角度；根据所述极坐标角度、所述中面节点坐标和所述凹陷管道内壁节点坐标计算所述中面节点的环向位移和径向位移；

所述计算模块，具体用于确定所述凹陷管道在变形过程中，沿壁厚方向的直线围绕所述中面节点产生的偏转角；根据所述壁厚分量、所述中面节点的环向位移和所述偏转角计算所述凹陷管道内外壁节点的环向位移；根据所述壁厚分量、所述中面节点的径向位移和所述偏转角计算所述凹陷管道内外壁节点的径向位移；

所述计算模块，具体用于获取所述凹陷管道的轴向截面上壁厚正法线方向的偏转角；根据所述壁厚分量和所述壁厚正法线方向的偏转角计算所述凹陷管道内外壁节点的轴向位移。