CAESAR-II简易操作手册

CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术所有资料版权属艾思弗软件公司所有，未经许可，不得拷贝！！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CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术目录程序功能及性能简介…………………1程序安装………………2调用程序………………6建立模型………………8静力计算………………22静力计算结果…………30CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术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：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。分类计算荷载，结果可以相互叠加。可根据WRC297计算设备嘴子的刚度。准确模拟各种形式的波纹膨胀节。提供多种设计标准，如：ANSIB31.1、ANSIB……可根据WRC107计算设备嘴子应力条件。可验算设备嘴子受力条件。可计算风荷载、地震荷载。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。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：IntelPentiumProcessorMincrosoftWindows〔95，98，NT或更高〕操作系统32MB内存〔推荐〕76MB硬盘空间CD-ROM驱动器注：CAESARII软件要求800X600分辨率〔使用小字体〕或1024X768分辨率〔使用大字体〕。CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术程序安装安装程序需要MicrosoftWin98，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<开始>—<设置>—<控制面板>。从控制面板中选择<添加/删除程序>，出现添加/删除程序对话框，然后点击<安装>，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<Browse>来改变安装目录。3单击<下一步>，用户选择安装类型。缺省的选项为“平安安装〞建议多数用户使用这个选项。4单击<下一步>，用户选择语言类型。5单击<下一步>，用户选择定义程序快捷方式的文件夹。6单击<下一步>，用户定义所使用的ESL颜色。7单击<下一步>，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。CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术调用程序以CAESARII程序已被装入硬盘CAESAR子目录的情况下，用户调用该程序的步骤如下：1点击任务栏的<开始>按纽。2指向<程序>，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3—1所示。 图3—1CAESARIIMainMenr注：双击CAESARII快捷键〔但必须注意此快捷键是CAESARII目录下的C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翻开文件埋地管静态分析静态结果材料帮助CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术用户可以从菜单中选择文件〔File〕，输入数据〔Input〕，分析类型〔Analysis〕，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3—2所示。为了快速进入程序，用户应该输入文件名，然后选择PipingInput。图3—2NewJobNameSpecification注意：选择File菜单中的Open〔或都单击Open图标〕说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“MostRecentlyUsed〞中选择。选择一个文件名并不能翻开该文件，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。CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术建立模型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、根本许用应力等〕、管子尺寸〔直径、壁厚、长度〕空间走向、约束方式等作为根本数据输入。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Spreadsheet。调出Spreadsheet的具体操作步骤是：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4—1所示。图4—1PipingInputSpreadsheet注意：在选择Input之前应留意主菜单上的Currentjobname是否是所要编辑的文件，执行jobname选择项可更换当前文件。CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术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当前单元是否有偏差值，有那么双击，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InsulThk当前单元保温层厚度Temp1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，有那么双击，然后在现弯管定义栏Rigid当前单元是否是刚性元件，是那么双击，然后出现刚性元件定义栏ExpansionJoint当前单元是否是波纹膨胀节，是那么双击，然后出现波纹膨胀节定义栏SIF&Tees当前单元终止节点是否有应力增强件或三通，有那么双击，然后出现应力增强件或三通定义栏Restraints是否有约束，有那么双击，然后出现约束定义栏Displacements是否有位移荷载，有那么双击，然后出现位移荷载定义栏Hangers是否有弹簧支吊架，有那么双击，然后出现弹簧支吊架定义栏Nozzles是否有管嘴，有那么双击，然后出现管嘴定义栏Forces/Moments是否有集中荷载，有那么双击，然后出现集中荷载定义栏UniformLoads是否有分布荷载，有那么双击，然后出现分布荷载定义栏Wind是否有风荷载，有那么双击，然后出现风荷载定义栏Material当前单元材料序号AllowableStress是否输入当前单元根本许用应力，是那么双击，然后出现许用应力定义栏ElasticModulus当前单元杨氏弹性模量Poisson'sRatio当前单元泊松比PipeDensity当前单元管子质量密度FluidDensity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CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术膨胀节库 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PageUp和PageDown键可上翻或下翻动Spreadsheet1.1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SpecialExecutionParameters，调出SpecialExecutionParameters子菜单。2.移动光标至AmbientTemperature处，键入新安装温度。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。计算压力CAESARII软件允许定义两种计算压力，在Spreadsheet的Pressure处输入。可以考虑布尔登压力效应〔BourdonPressureEffects〕，具体操作步骤是：1.在Spreadsheet下，点击Kaux菜单下的SpecialExecutionParameters，调出SpecialExecutionParameters子菜单。2.移动光标至ActivateBourdon后填1或2。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FluidDensity处输入。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处输入。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。CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术管材特性管材特性包括杨氏弹性模量，泊松比，线膨胀系数，质量密度以及根本许用应力。CAESARII有多种材料的数据库，常用的八种材料是：1-LOWCARBONSTEEL 低碳钢2-HIGHCARBONSTEEL 高碳钢3-CARBONMOLYSTEEL 碳钼钢4-LOWCHROMEMOLYSTEEL 低铬钼钢5-MEDCHROMEMOLYSTEEL 中铬钼钢6-AUSTENITICSTAINLESSSTEEL 奥氏体不锈钢7-STRAIGHTCHROMIUMSTEEL 纯铬钢8-TYPE310STAINLESSSTEEL 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AllowableStress处双击出现根本许用应力输入栏如图4—2所示。图4—2AllowableStressCAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术其中各提示符含义如下：SC安装温度下的根本许用应力SH1第一个计算温度下的根本许用应力SH2第二个计算温度下的根本许用应力SH3第三个计算温度下的根本许用应力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，或等Sy定义最小屈服应力2建立模型直管对于直管，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。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4—3所示。图4—3Bends各提示符含义如下：Radius弯曲半径，缺省值为倍的英制公称直径。CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术Type弯管类型，留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异径管分成假设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，如图4—4所示。图4—4SIF&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PadThk加强板厚度CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术FtgRo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 非加强三通 焊接三通4-SWEEPOLET 马鞍〔加强〕接头5-WELDOLET 焊接接头6-EXTRUDEDWELDOLET 挤压成形焊接三通其中SWEEPOLET和WELDOLET是BONNEYFORGE公司产品。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RigidWeight后输入重量。波纹补偿器波纹补偿器大致由三局部组成；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ExpansionJoint描述波纹管局部，而把接管作为直管处理，用Restraints描述约束关系。在Spreadsheet的ExpansionJoint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4—5所示。图4—5ExpansionJointsCAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术栏中各提示符含义如下：AxialStif轴向刚度TransStif横向刚度BendingStif弯曲刚度TorsionStif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。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4—6所示：图4—6RestraintsCAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术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表示约束是+RZ或-RZ单角方向的ANC表示约束是全固定的栏中各提示符含义如下：Node约束所在节点Type约束的类型Stif约束刚度Gap约束间隙Mu磨擦系数Cnode与Node相关连的节点位移荷载〔初始位移〕在Spreadsheet的Displacement处双击，随之屏幕右边出现位移荷载输入栏，如图4—7所示：CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术图4—7Displacements各项符号含义如下：Node位移荷载作用节点DX节点在X方向的线位移DY节点在Y方向的线位移DZ节点在Z方向的线位移RX节点在X方向的角位移RY节点在Y方向的角位移RZ节点在Z方向的角位移注：带负号表示作用方向与坐标方向相反。预拉伸〔冷紧〕将预拉伸作为直管单元处理，材料序号为18。圆柱形设备上的嘴子以下输入是为了考虑嘴子的柔性。在Spreadsheet中双击Nozzles，表示当前单元考虑嘴子，此后屏幕出现嘴子柔性选择菜单，如图4—8所示：CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术图4—8Nozzles各项符号含议如下：Type选择嘴子评判标准NozzleNode嘴子节点VesselNode设备上与嘴子节点相连接的节点非必须输入。借此点可以输入嘴子初始位移〔在Spreadsheet中输入〕NozzleOutsideDiameter嘴子外直径NozzleWallThickness嘴子壁厚VesselOutsideDiameter设备外直径VesselWallThickness设备壁厚VesselPadThickness设备加强圈厚度DistancetoStiffenerorHead嘴子距设备一侧加强环或端部的距离DistancetoOpposite嘴子距设备一侧加强环或端部的距离VesselCenterlinedirection容器轴线的方向矢量在X方向上的分量VesselCenterlinedirection容器轴线的方向矢量在Y方向上的分量VesselCenterlinedirection容器轴线的方向矢量在Z方向上的分量VesselTemperature(Optional)容器的温度。非必须输入，如果输入那么材料号应输入CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术Vessel容器的材料号注意：如果嘴子有初始位移，不能定义给NozzleNode，而应定义给VesselNode。无需描述NoddleNode和VesselNode的约束形式。弹簧支吊架在Spreadsheet状态下双击Hangers，屏幕上出现弹簧输入菜单，如图4—9所示：图4—9Hangers菜单中各项含义如下：Node弹簧所在节点Cnode弹簧根部节点，不使用那么可不填HangerTable弹簧表CAESARII软件搜录了19家弹簧制造公司的新产品数据，键入？号可以列出这些公司名称；键放序号表示选择相应弹簧表AvailableSpace(neg.for)弹簧支或弹簧吊可用空间，填负数指弹簧支AllowableLoadVariation(%)弹簧荷载允许变化率RigidSupportDisplacement弹簧转为一般刚性支承的位移控制量Max.AllowedTravelLimit弹簧允许最大位移，填，程序将选择恒力支吊架No.HangersatLocation当前位置弹簧并联数，填负数为最大允许并联数AllowShortRangeSpring是否允许使用短程弹簧，填0为否，填1为是(0-No,1-Yes)OperatingLoad(Totalat)当前弹簧总工作荷载MultipleLoadCaseDesign多工况下的弹簧选择方式，键入序号选择FreeRestraintsatNode输入约束被释放的节点，用以确定弹簧根本CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术荷载FreeRestraintsatNode输入约束被释放的节点，用以确定弹簧根本荷载FreeCode(1-Y,2-XY,3-XY,4-XYZ,5-All)SpringRateTheoreticalColdConstantEffortCAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术国内可变弹簧参数刚度[Kgf/mm]荷载范围[Kgf]弹簧序号VS30VS60VS90VS120最小荷载最大荷载0102530367045193051.498691260692168071262300817031009230420102985431140974712553101013702128114948173015117821511615102757172117386618297854881942.37638997119205198944221676712356228625157504692138184以上数据取自化工设计标准CD42B5—824载荷集中荷载在Spreadsheet的Forces/Moments处双击，随之屏幕右边出现集中输入栏如图4—10所示：CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术图4—10分布荷载各项符号含义如下：Node1集中荷载作用节点Node2集中荷载作用节点FXX方向的集中力FYY方向的集中力FZZ方向的集中力MXX轴的集中力矩MYY轴的集中力矩MZZ轴的集中力矩注：带负号表示作用方向与坐标方向相反。分布荷载在Spreadsheet的UniformLoad处双击，表示自当前单元开始的所有单元均有均布荷载存在，随这屏幕右边出现分布荷载输入栏，如图4—11所示。图4—11UniformLoadsCAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术如项符号含义如下：UX方向的作用值UY方向的作用值UZ方向的作用值注：带负号表示作用方向与坐标方向相反。此值对当前单元以后的单元有效，除非被改变。4.3风荷载在Spreadsheet的Wind处双击表示自当前单元开始的所有单元均有风荷载存在。屏幕右边中的WindShape为形状系数，此值对当前单元以后的单元有效。除非被改变。通常此值在之间。5图形显示在Spreadsheet状态下按Alt+P，随之屏幕进入图形显示状态，图4—12所示。图4—12CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术图形显示状态中有以下命令选项：Options控制图形显示的选项View控制图形显示的方向Options菜单中选项为：Highlights选择辉亮颜色Range图形显示的范围Pan图形的平移Zoom图形的缩放Restraints显示约束Anchors显示固定点Displacements显示位移荷载Hangers显示弹簧支吊架Forces显示集中荷载Nozzles显示柔性管嘴Diameters显示直径WallThickness显示壁厚Nodenumbers显示节点ExpansionJoints显示波纹补偿器Bends显示弯管Insulation显示保温层厚Length显示长度Material显示材料View菜单中选项为：Reset回到初始状态VolumePlot双线显示执行以上选择的方法是移动鼠标至所要选择的命令处，然后点击。CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术静力计算1数据检查程序在数据检查过程中，可能出现三种提示:图5—1Warning警告性错误FatalError致命性错误Note需注意的问题用户在第一次输入完成后，必须旱灾行数据检查方可进行静力计算。对于检查过程中出现的致命性错误，用户必须返回到PipingSpreadsheet状态下进行修改。对于警告性错误，虽然不影响程序运行，用户最好也要仔细看看，以保证计算结果的正确性，否那么，虽然程序可以运行，但会得出一些不真实的结果。在数据检查过程中，可得到许多命令，分别简述如下：OK用户已经在检查信息，数据检查应该继续Cancel取消数据检查并返回到主菜单File菜单中的各项分别为：PrintLastMessage打印最新信息PrintAllMessages打印所有信息RestartErrorChecking重新开始数据检查ReturntoPipingInput返回到输入菜单Options菜单中的各项分别为：ShowonlyFatalErrors仅显示致命错误TurnthisMessageOff关闭信息显示CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术数据检查一旦完成，程序执行许多其它项的检查，例如嘴子的柔性和重心报告〔这些计算可以在静态输出处理器中的MiscellaneousData报告中打印〕。成功地执行完数据检查后，用户必须生成静力计算所要求的文件。这可以通过点击图5—1所示的WarningsExist对话框中的WarningsOK-generatefiles〔default〕选项来实现。2静力计算输入完成后，用户要进行静力计算，有两种方法：第一种，先进行错误检查，然后再进行静力计算具体作法：点击File菜单下的Exit，关闭PipingInputSpreadsheet，出现QuitOptions对话框，选择StartRun，程序开始数据检查，检查无误后，程序返回到CAESARII软件主菜单，再选择Analysis菜单中的Static，程序进入StaticAnalysis状态，然选择File中的Analyze，程序开始计算。第二种，出现QuitOptions对话框后，选择StartBatchRun，程序将数据检查和静力计算一起完成。即检查无误后，程序自动进入计算状态。3工况组合经过错误检查后的管模型分析的第一步是定义静态工况，这可以通过选择CAESARII主菜单中的Analysis-Static选项来实现〔选择此项前，管模型输入文件必须通过数据检查〕，此时屏幕上将会出现如下提示：图5—2LoadCaseEditorCAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术注：这里程序推荐的工况组合数与输入数据有关。在说明如何对工况进行修改之前，先对屏幕以及屏幕上的有关字符作一解释。屏幕左边为荷载类型及应力类型，右边为荷载组合情况。屏幕左上方的字符表示荷载类型：W管道自重〔包括管重、保温重、介质重和刚性元件重〕WIND风荷载D管道附加位移T温度P压力F集中力/力矩，冷紧，弹簧初始荷载WNC管道自重〔不包含介质量〕屏幕左下方的字符表示应力类型：SUS表示冷态〔一般指安装状态〕OPE表示热态〔一般指工作状态〕EXP表示纯热态，包括温度和附加位移OCC表示临时荷载状态这是程序推荐的工况组合，如果没有特殊荷载或者不进行特别计算，程序推荐的工况组合已足够，用户可直接使用，即选择Recommend，出现RecommendLoadCases，选择Yes，这时程序将继续向下运行。如果有特殊荷载，如风荷载、地震荷载等等，或者，用户想进行一些特点的计算，这时用户可对程序推荷的工况组俣进行修改，键入自己所需的工况组合，用户最多可定义20种工况。具体操作：选择Edit菜单中的AddEntry，这时屏幕右边LoadList会增加一行，屏幕显示： 图5—3LoadCaseEditorCAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术利用屏幕Edit菜单中的指令，用户可对工况进行修改〔增加或删除〕。如增加一种工况可用命令AddEntry，如去掉一种工况可用命令DeleteEntry。具体操作：如果用户想在某一种工况的下面再增加一种工况，用户只需将光标移到该种工况所在的一行上，再选择Edit菜单中的AddEntry，这时屏幕上，该种工况所在行的下面将出现一空白行，用户可键入自己所需工况，程序自动顺序修改工况前面的标号。如果想去掉一种工况，用户可将光标移到该种工况所在行上，再选择Edit菜单中的DeleteEntry，这时屏幕上，该工况已除去，程序自动顺序修改工况前面的标号。用户也可以在某一种工况上增加一种荷载或去掉一种荷载。修改完成后，用户选择File菜单中的Analyze，程序将按修改后的工况进行计算，运行完成后，程序直接进入结果菜单StaticOutputProcessor状态。4风荷载如果用户在pipingSpreadsheet状态中输入了风荷载，即输入了风荷载体形系数，那么用户在静力分析计算时，首先需进入Analysis菜单中的Static，出现StaticAnalysis屏幕显示，单击WindLoadEditor，进入风载荷编辑栏，屏幕显示：图5—4WindLoadSpecificationsCAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术屏幕上有关字符的意义如下：ASCE#7WingLoad原美国国家标准中风荷载数据，使用时键入，不使用键入User-DefinedWingPressurevs用户定义风压与高度的关系，使用时键入，不使用键入User-DefinedWingVelocityvs用户定义风速与高度的关系，使用时键入，不使用键入WindDirectionSpecification风向说明XWindDirectioncosine风向对于X轴的方向余弦YWindDirectioncosine风向对于Y轴的方向余弦ZWindDirectioncosine风向对于Z轴的方向余弦ASCE#7WindLoadParameters原美国国家标准中风荷载数据，下面几项都是使用时，用户需输入的数据。BasicWind根本风速，最小值为70米/小时WindExposure场地类型，国内炼厂一般为3StructuralDampingCoef结构阻尼系数，一般为StructuralClassification结构分类，炼厂一般为2(or)Importance结构重要性ASCE#7TopographicFactorParameters原美国国家标准中的地形参数HeightofHill山的高度Crest峰值HeihgtAboveGround高于地面的高度DistancefromCrest离山峰的距离HillType山的种类CAESARII允许用户使用三种不同的方法计算风荷载：使用ASCE#7用户定义风压与高度的关系用户定义风速与高度的关系CAESARII缺省值为使用ASCE#7如果用户使用ASCE#7，那么应输入风向及风向以下的所有数据；如果用户使用自己定义的风压与高度或风速与高度的关系表，那么需分别在风载定义编辑栏中的风压与高度的关系框和风速与高度的关系框中输入，然后点击File菜单中的Analyze，出现风压与高度或风速与高度的关系表。如果均布压力或速度作用在整个管道系统，在关系表中仅需输入一个值，否那么CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术，用户需要输入压力或速度与风载的对应表。由于用户使用自己定义的风压与高度或风速与高度的关系表，只需输入风向一项，所以用户在输入风压或风速时应将场地类型、建筑物重要性系数等都要考虑进去。如果用户选择风压与高度关系一项，输入风向值后，点击File菜单中的Analyze，屏幕显示：图5—6WindPressurevsElevation这时，用户在风压〔PRESSURE〕一列输入风压值，在高度〔ELEVATION0〕一列输入对应的高度值。这里输入数据与输入顺序无关，用户可以按从低到高的顺序输入，也可以按从高到低的顺序输入，输入完成后，单击OK，程序将继续运行直到求解结束。现就风压与高度的关系表作一说明根据?建筑结构载荷标准化GBJ9-87?垂直于建筑外表上的风荷载标准值，应按下式计算：Wk=βzμzμsωo式中： WK——风荷载标准值 Βz——Z高度处的风振系数μz——风荷载体形系数Ωo——根本风压风振系数主要在动力分析时使用，静力分析时一般不考虑。风荷载体形系数请参考第二章。CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术风压高度变化系数，应根据地而粗糙度类别确定，见下表：离地面或海平面高度地面粗糙度类别(m)ABC5101520301.80405060708090100注：A类指海南、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B类指田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比拟稀疏的中、小城镇和大城市效区；C类指有密集建筑群的大城市市区；这里只列出了局部数据，更详细的内容请参考?建树结构荷载标准GBJ9-87?；根本风压值请参照全国根本风压分布图。CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术静力计算结果计算结果菜单〔Output〕，有两种方式：第一种，程序运行完成后，直接进入StaticOutputProcessor；第二种，选择主菜单Output菜单中的Static，屏幕将显示：图6—1StaticOutputProcessor静力计算结果菜单分为三局部：荷载工况选项区、结果数据选项区、输出格式选项区。先介绍一下结果菜单中有关字符的含义：左力一栏为荷载工况选项区〔LoadCasesAnalyzed〕，其中有关字符的含义请参看第四章。中间一栏为结果数据选项区〔ReportOptions〕，其中有关字符的含义：Displacement节点位移Restraints约束力RestraintsSummary总体约束力GlobalElementForces整体单元内力LocalElementForces局部单元内力Stresses单元应力SortedStresses分类应力CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术右边一栏为一般计算结果选项区〔GeneralComputedResults〕，输出方式选择区〔MiscellaneousOption〕和计算所用的单元〔UnitsENGLISH.FIL〕其中：HangerTable弹簧支吊架表HangerTableText各弹簧支吊架分别列表InputEcho输入显示开关MiscellaneousData其它数据显示132ColumnReports设备宽行输出SI表示单位制为国际制单位具体操作是：选择InputEcho，然后选择Options菜单中的ViewReports，出现InputListingOptions编辑框，从ReportOptions中选择需要显示的各项，如，Elements，Bend，Rigid等等，然后单击OK，出现StaticOutputProcessing显示屏，显示PIPEDATA。如果选择MiscellaneousREPORT菜单。1计算结果输出〔StaticOutputProcssor〕将静力计算结果菜单中所要选择的项以亮块复盖，具体作法：用鼠标单击所选项。如果将结果屏幕显示，选择Options菜单中的ViewReports，选项完成后，程序直接将计算结果显示到屏幕上。如果直接将结果输出到打印机上，选择File菜单中的Print……，然后选择所要打印的范围以及打印的份数，选项完成后，程序直接将计算结果输出到打印机上。如果将结果形成文件后，输出到磁盘上，选择File菜单中的save或saveas，屏幕显示：CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术图6—2用户可把结果输到A盘，B盘或C盘的任意路径下。选择完成后，单击保存，程序又回以结果菜单状态〔StaticOutputProcessor〕。如果想在结果报表中作一些说明，还要选择Options菜单中的TitleLines，选项完成后，程序进入输入标题选项状态〔TitleLinesEntry〕，屏幕显示：图6—3TitleLinesEntry用户在屏幕上键入标题内容，然后单击OK，程序返回到结果菜单状态。2计算结果分析管道的静力计算结果一般包括：管道应力，管道上各约束受力，管道各点位移，应力计算结果主要用于对管道进行应力校核，CAESARII版本应力校核提供多种标准〔祥细说明见第二章〕。对于石油炼制厂管道一般采用ANSI/ASMEB31.3。根据ANSI/ASMEB——1996：1〕由于管道内压力所产生的环向应力不大于热态许用应力；2〕由于压力、重量和其它持续载荷所产生的纵向应力的总和〔S1〕不大于热态许用应力〔Sh〕；3〕对于计算出的许用应力范围SE，其许用位移应力范围为；CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术SE=f〔1.25Se+0.25Sh〕其中：Se——冷态时的管子材料许用应力Sh——热态时的管子材料许用应力f——在全部工作年限内，根据管线伸缩的总循环次数确定的应力降低系数。当Sh大于S1时，可用合成应力范围〔Se+S1〕与许用合成应力范围SA比拟，其许用合成应力范围为：SA=[(Se+Sh)-S1]4〕由于压力、重量和其它持续荷载所产生的纵向应力，以及如风或地震等临时荷载所产生的应力之和，不大于热态许用应力的倍。风和地震的作用为不需考虑会同时发生。管道应力校核一般包括一次应力校核和二次应力校核〔有临时荷载时还要进行临时核载应力校核〕。管道承受内压和持续荷载而产生的应力，属于一次应力，管道承受同我荷载、地震荷载、水冲击和平安阀动作冲击等荷载而产生的应力，也属于一次应力，但这些荷载都是属于临时荷载。管道由热胀、新华通讯社缩和其它位移受约束而产生的应力，属于二次应力。管道由于温度不均匀的温度梯度或内外壁径向温度梯度产生的温差应力，以及管道与连接部件有不同的金属特性〔线膨胀系数不同〕而产生的热应力属于二次应力，关于管道应力分类请参考有关管道应力方面的书籍。3一次应力校核在静力计算结果菜单〔StaticOutputProcessor〕中，选择LoadCasesAnalyzed下的〔SUS〕W+P1+F1，ReportOptions中的Stresses，然后选择Options菜单中的ViewReports，屏幕显示如图6—4所示：CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术图6—4StaticOutputProcessing屏幕上有关字符的含义：CAESARIISTRESSREPORTCAESARII应力计算结果报表FILE文件名CASE5〔SUS〕W+P1+F1表示工况DATE日期****CODESTRESSCHECKPASSED表示应力检查通守，如检查不通过；那么显示：CODESTRESSCHECKFAILEDPIPINGCODE所用标准〔这里显示的内容与Spreadsheet中输入的一致〕ELEMENTNODES单元节点SIF‘SIN/OUTPLANE外表内/平面外应力加强系数HIGHESTSTRESSES最大应力值Kpa表示应力值的单位为千帕CODESTRESS%表示综合应力〔CODESTRESS〕所占许用应力〔ALLOWABLESTRESS〕的百分比CODESTRES综合应力BENDINGSTRESS弯曲应力TORSIONALSTRESS扭转应力CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术AXIALSTRESS轴向应力ALLOWABLE许用应力@NODE节点号3DMAXINTENSITY三维最大应力如果ALLOWABLE大于或者等于CODESTRESS，一次应力校核通过，否那么不通过。根据屏幕HIGHESTSTRESSES所对应的@NODE可知道最大应力点所在的位置。4二次应力校核在应力计算结果菜单〔StaticOutputProcessing〕中，选择LoadCasesAnalyzed下的〔EXP〕DS5=DS3-DS4，ReportOptions中的Stresses，然后选择Options菜单中的ViewReports，屏幕显示如图6—5所示。图6—5StaticOutputProcessing屏幕上有关字符的含义请参考一次应力校核。如果ALLOWABLE大于或者等于CODESTRESS，表示二次应力校核通过。如果ALLOWABLE小于CODESTRESS，但一次应力校核通过，可按合成应力进行校核，如果合成应力不大于合成应力的许用应力范围，也表示二次应力校核通过。5管道各点位移冷态的管道各点位移在静力计算结果菜单〔StaticOutputProcessor〕中，选择LoadCasesAnalyzed中的〔SUS〕CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术W+P1+F1，ReportOptions中的Displacements，然后选择Options菜单中的ViewReports，屏幕显示：图6—6StaticOutputProcessing屏幕上有关字符的含义：CAESARIIDISPLACENTREPORTCAESAR位移结果报表CASE5(SUS)W+P1+F1工况为第五工况〔SUS〕W+P1+F1Displacements(mm)线位移〔单位：mm〕DXX方向的位移DYY方向的位移ZZ方向的位移Rotation(deg.)角位移〔单位：度〕RXX方向的角位移RYY方向的角位移RZZ方向的角位移注：对于线位移，沿坐标轴正向为正，沿坐标轴负向为负对于角位移，按右手螺旋定那么，大拇指指向，沿坐标轴正向为正，沿坐标轴负向为负。屏幕上其它有关字符的含义请参考一次应力校核热态时管道各点位移 在静计算结果菜单中，选择〔OPE〕W+DIS+T1+P1+FORMINALSOCOLUMX，屏幕将显示热态时管道各点位移〔OPE〕W+DIS+T1+P1+FOR，这里不再重复。6管道约束受力CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术冷态时管道约束受力在静力计算结果菜单中，选择LoadCasesAnalyzed中的 〔SUS〕W+P1+F1，ReportOptions中的Restraints，然后选择Options菜单中的ViewReports，屏幕显示：图6—7StaticOutputProcessor屏幕上有关字符的含义：CAESARIIDISPLACENTREPORTCAESAR管道约束受力结果Forces〔N.〕力〔单位：牛顿〕Moments〔N.m.〕力矩〔单位：牛顿米〕FXX方向的力FYY方向的力FZZ方向的力MXX方向的力矩MYY方向的力矩MZZ方向的力矩Type约束类型注：对于约束受力，沿坐标轴正向为正，沿坐标轴负向为负对于约束所受力矩，按右手螺旋定那么，大拇指指向，沿坐标轴正向为正，沿坐标轴负向为负。其中常见的约束的类型有：1-DRigid单向刚性约束Rigid2-WayGap双向间隙约束RigidAnchor刚性固定支架Disp1Reaction位移约束VshRedisign弹簧支吊架CAESARII-管道应力分析简版使用手册PAGEPAGE43北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司目录 版权所有 翻印必究PAGE1北京市艾思弗计算机软件技术DbleActingRigid双向刚性约束其它约束情况请参考CAESARII英文资料