CAESAR_II简易操作手册.docx
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1、CAESARII-管道应力分析简版使用手册所有资料版权属艾思弗软件公司所有,未经许可,不得拷贝!CAESARII-管道应力分析软件(系列培训教材)CAESARII管道应力分析软件简易操作手册北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司2003年1月15日目 录第一章 程序功能及性能简介1第二章 程序安装2第三章 调用程序6第四章 建立模型8第五章 静力计算22第六章 静力计算结果30程序功能及性能简介从静力学角度而言,CAESARII具备如下计算功能:l 涉及所有静力荷载,如管道自重、内外压力、温度、附加位移、预拉伸(冷紧)、沉陷、集中荷载。l 分类计算荷载,结果可以相互叠加。l 可根据WRC297
2、计算设备嘴子的刚度。l 准确模拟各种形式的波纹膨胀节。l 提供多种设计规范,如:ANSI B31.1、ANSI B31.3l 可根据WRC107计算设备嘴子应力条件。l 可验算设备嘴子受力条件。l 可计算风荷载、地震荷载。l 钢结构可与管道系统混合计算。CAESARII 软件还具备相当优良的使用性能,突出表现在输入输出方面。工具条菜单输入采用全屏幕填表方式,辅以求助信息、编辑命令和图形显示,使用户感到十分方便。输出方面也很具特点,融入许多编辑命令,诸如翻页、查找、打印等,图形显示直观明了。CAESARII 软件具备这样的性能就使得用户无需掌握太多DOS命令,也不必死记程序操作步骤和数据输入格式
3、。该程序在解题能力方面没有严格限制,只须保证有足够的外存容量。CAESARII软件的配置要求:l Intel Pentium Processorl Mincrosoft Windows(95,98,NT4.0或更高)操作系统l 32MB内存(推荐)l 76MB硬盘空间l CD-ROM驱动器注:CAESARII 软件要求800 X 600分辨率(使用小字体)或1024 X 768分辨率(使用大字体)。第一章 程序安装安装程序需要Microsoft Win98,Win2000或以上的操作环境。具体安装步骤如下:1把装有CAESARII软件的CD盘放入CD-ROM驱动器中,安装程序将自动开始。如果这
4、样的话,用户可跳过第2步。如果安装程序不能自动开始,用户应该手动完成以下的步骤。2单击。从控制面板中选择,出现添加/删除程序对话框,然后点击,开始安装程序。接着提示用户选择目录一安装CAESARII,也可通过选择来改变安装目录。3单击,用户选择安装类型。缺省的选项为“安全安装”建议多数用户使用这个选项。4单击,用户选择语言类型。5单击,用户选择定义程序快捷方式的文件夹。6单击,用户定义所使用的ESL颜色。7单击,CAESARII安装开始。一旦安装完成后,CAESARII将进行CRC检查,以证实所有的文件已经正确释放安装。第二章 调用程序以CAESARII程序已被装入硬盘CAESAR子目录的情况
5、下,用户调用该程序的步骤如下:1点击任务栏的按纽。2指向,显示所有可用的程序。根据设置不同,也许需要搜索多级菜单。3当看到CAESARII时,单击CAESARII软件从而启动CAESARII软件,屏幕显示CAESARII程序主菜单,如图31所示。图31CAESARII Main Menr注:双击CAESARII快捷键(但必须注意此快捷键是CAESARII目录下的C2.exe文件),也可启动CAESARII软件。新文件 管道模型 结构模型 动态分析 配置 加密锁 打开文件 埋地管 静态分析 静态结果 材料 帮助用户可以从菜单中选择文件(File),输入数据(Input),分析类型(Analysi
6、s),输出结果(Output)等菜单。所有的CAESARII分析都要求输入一个文件名,以便数据的输入,模型的分析和对所定义的文件的输出绍果进行分析。文件名用File菜单来定义,具体操作方法如下:用户开始一个新的分析时,选择File菜单中的New(或者单击New图标),输入一个文件名和文件名所在的路径如图32所示。为了快速进入程序,用户应该输入文件名,然后选择Piping Input。图32New Job Name Specification注意:选择File菜单中的Open(或都单击Open图标)表明用户用一个对话框来选择已存在的文件。经常使用的文件也可以从File菜单中的“Most Rece
7、ntly Used”中选择。选择一个文件名并不能打开该文件,它仅表示可以对该文件进行输入,分析,结果评价或进行其它的操作,但是用户仍需从菜单中选择这些操作。第三章 建立模型1总 述管道系统静力分析需要将诸如计算条件(温度、压力等)、管子材料特性(杨氏弹性模量、线膨胀系数、基本许用应力等)、管子尺寸(直径、壁厚、长度)空间走向、约束方式等作为基本数据输入。这些数据沿管道有所变化,在发生变化的地方设立节点,这样,整个管系被划分成许多单元,每个单元由两个节点组成。CAESARII 4.0采用逐个单元输入的方法,单元的输入以填表的方式完成,该表格在程序中称为Spreadsheet,一个单元对应一页Sp
8、readsheet。调出Spreadsheet的具体操作步骤是:(1) 进入CAESARII主菜单,定义文件名(作法见第三章)。(2) 选择主菜单Input中的Piping,Piping-Input表格式输入菜单Spreadsheet形式如41所示。图41Piping Input Spreadsheet注意:在选择Input之前应留意主菜单上的Current jobname是否是所要编辑的文件,执行jobname选择项可更换当前文件。其中栏内提示符含义:From当前单元起始节点To当前单元终止节点DX当前单元在X方向上的投影DY当前单元在Y方向上的投影DZ当前单元在Z方向上的投影Offsets
9、当前单元是否有偏差值,有则双击,然后输入有关数据Diameter当前单元管子直径Wt/Sch当前单元管子壁厚Corrosion当前单元管子腐蚀裕量Insul Thk当前单元保温层厚度Temp 1当前单元第一个计算温度Temp2当前单元第二个计算温度Temp3当前单元第三个计算温度Pressure1当前单元第一个计算压力Pressure2当前单元第二个计算压力Bend当前单元终止节点是否有弯管,有则双击,然后在现弯管定义栏 Rigid当前单元是否是刚性元件,是则双击,然后出现刚性元件定义栏Expansion Joint当前单元是否是波纹膨胀节,是则双击,然后出现波纹膨胀节定义栏 SIF&Tees
10、当前单元终止节点是否有应力增强件或三通,有则双击,然后出现应力增强件或三通定义栏 Restraints是否有约束,有则双击,然后出现约束定义栏Displacements是否有位移荷载,有则双击,然后出现位移荷载定义栏Hangers是否有弹簧支吊架,有则双击,然后出现弹簧支吊架定义栏 Nozzles是否有管嘴,有则双击,然后出现管嘴定义栏 Forces/Moments是否有集中荷载,有则双击,然后出现集中荷载定义栏Uniform Loads是否有分布荷载,有则双击,然后出现分布荷载定义栏Wind是否有风荷载,有则双击,然后出现风荷载定义栏 Material当前单元材料序号Allowable St
11、ress是否输入当前单元基本许用应力,是则双击,然后出现许用应力定义栏Elastic Modulus当前单元杨氏弹性模量Poissons Ratio当前单元泊松比Pipe Density当前单元管子质量密度Fluid Density当前单元管内流体质量密度Insulation当前单元隔温层质量密度文件加密 批运算 插入单元 整体坐标 节点增量 显示输入列表运算 删除单元 搜索节点 结束循环 显示距离膨胀节库 弹簧设计标准 弯管SIF 包括管文件 画图 继续 阀门法兰库 标题 分支SIF 特殊选项 包括结构文件 上一个 按Page Up和PageDown键可上翻或下翻动Spreadsheet1.
12、1安装温度程序中安装温度的缺省值是21。此值可以修改,具体操作方法是:1.在Spreadsheet下,点击Kaux菜单下的Special Execution Parameters,调出Special Execution Parameters子菜单。2.移动光标至Ambient Temperature处,键入新安装温度。1.2计算温度CAESARII软件允许定义三种计算温度,在Spreadsheet的Temp1,Temp2,Temp3处输入,此处也可输入安装温度至计算温度和膨胀率。1.3计算压力CAESARII软件允许定义两种计算压力,在Spreadsheet的Pressure处输入。可以考虑布
13、尔登压力效应(Bourdon Pressure Effects),具体操作步骤是:1.在Spreadsheet下,点击Kaux菜单下的Special Execution Parameters,调出Special Execution Parameters 子菜单。2.移动光标至Activate Bourdon后填1或2。1.4管内流体密度输入此值是为了计入流体的质量。当存在气液两相流体时,应输入平均密度。在Spreadsheet的Fluid Density处输入。1.5腐蚀裕量CAESARII认为腐蚀量降低管道承受持续荷载的能力,而并不啬管道柔性。此值在Spreadsheet的Corrosion
14、处输入。1.6保温层对保温层,输入厚度和质量密度,在Spreadsheet的Insul和Insulation处输入。1.7管材特性管材特性包括杨氏弹性模量,泊松比,线膨胀系数,质量密度以及基本许用应力。CAESARII有多种材料的数据库,常用的八种材料是:1-LOW CARBON STEEL 低碳钢2-HIGH CARBON STEEL 高碳钢3-CARBON MOLY STEEL 碳钼钢4-LOW CHROME MOLY STEEL 低铬钼钢5-MED CHROME MOLY STEEL 中铬钼钢6-AUSTENITIC STAINLESS STEEL 奥氏体不锈钢7-STRAIGHT CH
15、ROMIUM STEEL 纯铬钢8-TYPE 310 STAINLESS STEEL 310型不锈钢选用某种材料时,在Spreadsheet的Material 处输入序号,杨氏弹性模量、泊松比、线膨胀系数、质量密度随之相应确定。在Spreadsheet的Allowable Stress处双击出现基本许用应力输入栏如图42所示。图42Allowable Stress其中各提示符含义如下:SC安装温度下的基本许用应力SH1第一个计算温度下的基本许用应力SH2第二个计算温度下的基本许用应力SH3第三个计算温度下的基本许用应力F1对应第一个计算温度的应力循环降低系数F2对应第二个计算温度的应力循环降低
16、系数F3对应第三个计算温度的应力循环降低系数Eff纵向焊逢系数Code应力验算标准,ANSI B31.1或B31.3等Sy定义最小屈服应力2建立模型2.1直管对于直管,输入长度、直径以及壁厚。在Spreadsheet中的DX,DY,DZ处输入直管单元在坐标轴上的投影,在Diameter处输入直径,在Wt/Sch处输入壁厚。2.2弯管对于弯管,输入直径、壁厚以及弯曲半径。在Spreadsheet中,移动光标至Bend处双击,表示单元终点处有弯管,屏幕右边随之出现弯管输入栏,如图43所示。图43 Bends各提示符含义如下:Radius弯曲半径,缺省值为1.5倍的英制公称直径。Type弯管类型,留
17、空表示弯管两端为焊接连接填1表示一端为法兰连接另一端焊接连接;填2表示两端均为法兰连接Angle#1Node#1的转弯角度Node#1弯管上的节点,用于细分弯管Angle#2Node#2的转弯角度Node#2弯管上的节点,用于细分弯管Angle#3Node#3的转弯角度Node#3弯管上的节点,用于细分弯管Miter焊接弯管(虾米腰弯管)块数Fitting弯管壁厚,留空意为当前弯管壁厚与直管壁厚相等2.3异径管分成若干直径递减的直管段输入。2.4三通对于三通,主要是确定平面内应力加强系数和平面外应力加强系数。移动光标至Spreadsheet的SIF&Tees处双击,屏幕右边随之出现相应的输入栏
18、,如图44所示。图44 SIF&Tees栏中各提示符含义如下:Node三通所在节点Type三通类型SIF(i)平面内应力加强系数SIF(o)平面外应力加强系数Pad Thk加强板厚度Ftg Ro支管连接的最大接合半径Crotch挤压成形焊接三通的分歧点外径CAESARII 4.0版给出十七种类型选择。其中常用的有以下几种:1-REINF.FAB.TEE板加强三通2-UNREINF.FAB.TEE非加强三通3-WELDING.TEE焊接三通4-SWEEPOLET马鞍(加强)接头5-WELDOLET焊接接头6-EXTRUDED WELDOLET挤压成形焊接三通其中SWEEPOLET和WELDOLE
19、T是BONNEY FORGE公司产品。2.5阀门和法兰阀门和法兰的输入项相同,需输入长度和重量。阀门和法兰通常被认为是刚性元件。输入的方法是移动光标至Spreadsheet的Rigid处双击,然后在右边屏幕的Rigid Weight后输入重量。2.6波纹补偿器波纹补偿器大致由三部分组成;波纹管,接管,约束附件。不同类型的波纹补偿器其约束形式不同,准确描述波纹补偿器的关键是抽象其力学模型。不同类型的波纹补偿器其力学模型有所不同,但一般主法是用Expansion Joint 描述波纹管部分,而把接管作为直管处理,用Restraints 描述约束关系。在Spreadsheet的Expansion J
20、oint 处双击表示当前单元波纹管,随后屏幕右边出现波纹管刚度输入栏如图45所示。图45 Expansion Joints栏中各提示符含义如下:Axial Stif轴向刚度Trans Stif横向刚度Bending Stif弯曲刚度Torsion Stif扭转刚度Effective波纹管的有效通径注意:波纹管的弯曲刚度和横向刚度之间有确定关系,所以只能选择其一输入。在描述两点的约束时,方便的作法是利用Restraints,在Node处输入一点,在Cnode处输入另一点,用Type,Gap,Stif,Mu描述具体的约束特性。3约束3.1约束约束的意义广泛,可以是各式各样的支吊架,也可以是设备嘴子
21、。以下是普通支吊架和设备嘴子的输入方法,具体作法是移动光标至Restraints处双击,随之屏幕显示如图46所示:图46 Restraints约束类型主要有以下几种:X表示约束是+X和-X两方向的Y表示约束是+Y和-Y两方向的Z表示约束是+Z或-Z两方向的RX表示约束是+RX和-RX两角方向的RY表示约束 是+RY和-RY两角方向的RZ表示约束是+RZ和-RZ两角方向的+X或-X表示约束是+X或-X单方向的+Y或-Y表示约束是+Y或-Y单方向的+Z或-Z表示约束是+Z或-Z单方向的+RX或-RX表示约束是+RX或-RX单角方向的+RY或-RY表示约束是+RY或-RY单角方向的+RX或-RZ表示
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