基于Revit的压力容器参数化建模方法

基于Revit的压力容器参数化建模方法

林忠锐,刘平,曾艳芳

（中国轻工业广州工程有限公司，广东 广州 510000）

摘要：随着BIM技术的不断发展，对设备建模的速度、精度以及模型的信息化都提出了新的要求，BIM主流建模软件Revit多用于土建及机电方面，涉及机械设备，特别是压力容器类的参数化模型较少或没有。通过Revit的参数化功能，可建立起参数与模型几何尺寸的关系，利用公式、约束等方法，即可通过少量的关键参数快速完成建模工作，为工程设计BIM模型的创建提供一种新的解决方案。

关键词：BIM；Revit；压力容器；参数化；

一、引言

压力容器是很多工业和建筑项目中必要的组件之一，在设计过程中需要对其建模和分析，以确保其安全、稳定、可靠。而工程BIM模型注重的是BIM模型能否携带项目所需的各种信息参数，同时对建模速度和精度也有一定的要求。

如何高效的设计出满足使用需求，且能携带项目信息，兼顾建模深度与速度，满足工程设计需求，为本文探索的内容。

本文将介绍基于Revit的压力容器参数化建模方法，介绍相关概念和基本建模流程，然后进一步介绍参数化建模技术、参数设置、文件输出、应力计算等应用。通过本文的介绍，读者将了解到如何在Revit中创建完整的压力容器模型，掌握基于参数化建模技巧和准确的模型制作方法。

二、背景

压力容器广泛应用于化工、石油、天然气等工业领域，是工业生产中不可或缺的设备之一。通常机械设备大多使用Pro-E、SolidWorks、Inventor等三维软件进行建模，由零部件模型装配成总装模型，主要用于工程制图、机械运动仿真、应力分析等，模型精度高、文件体量大、无法携带项目信息、难以直接应用在工程项目的BIM模型上。

基于Revit的压力容器参数化建模方法，能够通过参数化驱动设备快速建模、修改及更新，并将工程信息添加到BIM模型中，便于信息统计以及建模型应用在设计、施工、运维等多个阶段。因此，研究基于Revit的压力容器参数化建模方法具有重要的工程应用和推广价值。

三、参数化建模

以下以创建设备椭圆封头为例子，介绍参数化建模步骤。

1. 选择族样板：打开Revit软件，选择新建→族→”公制机械设备.rft”族样板文件→编辑族。

2.创建族三维模型最常用的命令是创建实体模型和空心模型，创建的原则是：任何实体模型和空心模型都必须对齐并锁在参照平面上，通过参照平面上标注尺寸来驱动实体的形状变化。

我们要在开始建模前分析设备的外形特点及各尺寸间的逻辑、几何关系，创建必要的参考平面，并添加标注尺寸，定义平面的位置，如图1所示。

图1  参照平面创建

3.在族文件功能区中的“创建”选项卡中，提供了“拉伸”、“融合”、“旋转”、“放样”、“放样融合”以及“空心形状”等建模命令，可根据设备的外形特点应用各命令进行建模。如封头可用“旋转”命令进行建模，如图2所示。

图2 封头实体建模

4.参数化建模过程中，需通过添加数学表达式将各参数进行关联，从而起到参数间联动的作用。对于封头，我们只需要输入内径、壁厚、材料密度等信息，其他尺寸可通过公式进行计算，也可通过条件语句进行取值，如图3所示。

图3 参数联动

5.除了外形尺寸信息，还需要添加必要的项目参数，如内表面积、容积、质量、制造商等，满足项目的使用需求。如图4所示。

图4 添加项目信息

6. 同理，可创建其他形状封头、筒体、支座、法兰、管嘴等其他压力容器零部件，如下图5所示。

图5 设备零部件展示

7.压力容器各零部件创建完毕后，我们可创建一个用于装配零部件的机械设备族，把零部件族作为嵌套族，载入进来，放置并与参照平面锁定，如图6所示。各零部件关联主要参数即可，如封头关联外径、壁厚、密度这几个参数即可，如图7所示。

可按各种压力容器封头、安装方式、支座的类型等进行组合装配，组装出各类压力容器，如图8所示。

图6 载入零部件族

图7 关联主要参数

图8 压力容器组装

8.将组装好的压力容器导入Revit项目文件中，即可实现设备模型的快速创建及修改，如图9所示。

图9 设备族载入项目中

四、应力分析

压力容器设计中很重要的一步是应力计算。对于简单的模型，如封头、筒体等，我们可以利用revit族自带的公式计算功能，将GB 150中的计算公式写入到Revit族中，进行应力计算，对壁厚进行取值，进而得出面积、容积、重量等项目参数。

对于复杂一点的设备，可通过SW6等应力计算软件，对压力容器进行计算，并将结果输入到族参数里面，进行建模。

对于复杂的曲面及实体造型，由于Revit自带没有应力计算功能，可通过导出sat格式的设备模型到Inventor软件中，利用Inventor软件提供的有限元分析模块进行应力计算，如图10所示，为封头在Revit中进行建模设计后，导出sat格式模型到Inventor中进行应力分析的结果。通过Inventor的有限元分析模块，可对复杂设备进行应力校核，对设计合理性进行验证。

图10 封头应力分析

五、结束语

综上所述，本文研究了基于Revit的压力容器参数化建模方法，通过展示压力容器的参数化建模过程，证明了本文的可行性。该方法可以快速的创建设备零部件，并通过嵌入族的形式，装配成完整的设备模型，并通过修改参数来自动更新模型。本文也提出了几种压力容器应力计算的方法，适合不同的应用情景。总之，采用参数化方法对压力容器进行建模，可以大大减少建模工作量，显著提高建模效率，可广泛应用在各类BIM工程项目中。

参考文献：

[1]Autodesk Asia Pte Ltd． Autodesk Ｒevit 2015 机电设计应用宝典［M］． 上海: 同济大学出版社,2015．

[2]张 永.基于Revit的机械设备BIM参数化建模方法研究［J］．物流技术与应用，2021(7)：139-142