CASEAR2简易操作手册.docx

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CASEAR2简易操作手册

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，CAESARII4.0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。

●提供多种设计规范，如：

ANSIB31.1、ANSIB31.3……

●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。

CAESARII4.0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。

CAESARII4.0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。

CAESARII4.0的配置要求：

●IntelPentiumProcessor

●MincrosoftWindows（95，98，NT4.0或更高）操作系统

●32MB内存（推荐）

●76MB硬盘空间

●CD-ROM驱动器

注：

CAESARII4.0要求800×600分辨率（使用小字体）或1024×768分辨率（使用大字体）。

第一章

程序安装

安装程序需要MicrosoftWin95，Win98或NT4.0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“安全安装”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（白色）。

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。

第二章

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CAESARII4.0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（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）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“MostRecentlyUsed”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。

CAESARII4.0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Spreadsheet。

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。

其中栏内提示符含义：

From

当前单元起始节点

当前单元终止节点

当前单元在X方向上的投影

当前单元在Y方向上的投影

当前单元在Z方向上的投影

Offsets

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

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

ExpansionJoint

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

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

UniformLoads

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

AllowableStress

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

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

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Spreadsheet

1.1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。

1.2计算温度

CAESARII4.0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

CAESARII4.0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。

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FluidDensity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-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-TYPE310STAINLESSSTEEL310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处双击出现基本许用应力输入栏如图4—2所示。

图4—2AllowableStress

其中各提示符含义如下：

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

对应第一个计算温度的应力循环降低系数

对应第二个计算温度的应力循环降低系数

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，ANSIB31.1或B31.3等

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4—3所示。

图4—3Bends

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#1

Node#1的转弯角度

Node#1

弯管上的节点，用于细分弯管

Angle#2

Node#2的转弯角度

Node#2

弯管上的节点，用于细分弯管

Angle#3

Node#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，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

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

CAESARII4.0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-EXTRUDEDWELDOLET挤压成形焊接三通

其中SWEEPOLET和WELDOLET是BONNEYFORGE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RigidWeight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ExpansionJoint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—5ExpansionJoints

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

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。

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—6Restraints

约束类型主要有以下几种：

表示约束是+X和-X两方向的

表示约束是+Y和-Y两方向的

表示约束是+Z或-Z两方向的

表示约束是+RX和-RX两角方向的

表示约束是+RY和-RY两角方向的

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

磨擦系数

Cnode

与Node相关连的节点

3.2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：

图4—7Displacements

各项符号含义如下：

Node

位移荷载作用节点

节点在X方向的线位移

节点在Y方向的线位移

节点在Z方向的线位移

节点在X方向的角位移

节点在Y方向的角位移

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。

3.3预拉伸（冷紧）

将预拉伸作为直管单元处理，材料序号为18。

3.4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：

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

入则材料号应输入

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NozzleNode和VesselNode的约束形式。

3.5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，不使用则可不填

HangerTable

弹簧表CAESARII4.0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0.001，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，用以确定弹簧基本荷载

FreeRestraintsatNode

输入约束被释放的节点，用以确定弹簧基本荷载

FreeCode

（1-Y,2-XY,3-XY,4-XYZ,5-All）

SpringRate

TheoreticalCold

ConstantEffort

国内可变弹簧参数

刚度[Kgf/mm]

荷载范围[Kgf]

弹簧序号

VS30

VS60

VS90

VS120

最小荷载

最大荷载

0.456

0.228

0.125

0.114

21.0

38.3

0.628

0.314

0.209

0.157

28.9

0.795

0.398

0.265

0.199

36.6

1.103

0.552

0.368

0.276

1.498

0.749

0.449

0.375

126

2.0

1.0

0.677

0.5

168

2.743

1.372

0.914

0.636

126

230

3.692

1.846

1.23

0.923

170

310

4.996

2.498

1.665

1.249

230

420

6.47

3.236

2.157

1.618

298

543

8.887

4.443

2.962

2.221

409

747

12.02

6.01

4.006

3.005

553

1010

15.25

7.626

5.083

3.813

702

1281

20.60

10.30

6.867

5.15

948

1730

25.61

12.805

8.537

6.403

1178

2151

32.82

16.41

10.94

8.205

1510

2757

46.02

23.01

15.34

11.51

2117

3866

64.74

32.37

21.58

16.19

2978

5488

84.75

42.376

28.25

21.19

3899

7119

113.0

56.51

37.6

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