CASEAR2简易操作手册.docx

1、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：ANSI B31.1、ANSI B31.3 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

2、系统混合计算。CAESARII 4.0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。CAESARII 4.0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： Intel Pentium Processor Mincrosoft Windows（95，98，NT4.0或更高）操作系统 32MB内存

3、（推荐） 76MB硬盘空间 CD-ROM驱动器注：CAESARII 4.0要求800600分辨率（使用小字体）或1024768分辨率（使用大字体）。第一章 程序安装安装程序需要Microsoft Win95，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。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

4、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（白色）。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CAESARII4.0从而启动CAESARII软件，屏幕显示CAESARII程序主菜单，如图3

5、1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（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

6、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 Recently 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

7、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

8、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

9、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

10、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 Stress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

11、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Spreadsheet1.1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 Parameter

12、s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（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 P

13、arameters 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

14、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 CHROMIUM 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Sp

15、readsheet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，D

16、Z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

17、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，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

18、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WELDOLET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 W

19、eight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 Joint 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 Sti

20、f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。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

21、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3.2位移荷载（初始位移）在Spr

22、eadsheet的Displacement处双击，随之屏幕右边出现位移荷载输入栏，如图47所示：图47Displacements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。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48所示：图48 Nozzle

23、s各项符号含议如下：Type选择嘴子评判标准Nozzle Node嘴子节点Vessel Node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）Nozzle Outside Diameter嘴子外直径Nozzle Wall Thickness嘴子壁厚Vessel Outside Diameter设备外直径Vessel Wall Thickness设备壁厚Vessel Pad Thickness设备加强圈厚度Distance to Stiffener or Head嘴子距设备一侧加强环或端部的距离Distance to Opposite嘴子距设

24、备一侧加强环或端部的距离Vessel Centerline direction容器轴线的方向矢量在X方向上的分量Vessel Centerline direction容器轴线的方向矢量在Y方向上的分量Vessel Centerline direction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Nozzle Node，而应定义给Vessel Node。无需描述Nozzle Node和Vessel Node的约束形式。3.5弹簧支吊架在Sprea

25、dsheet状态下双击Hangers，屏幕上出现弹簧输入菜单，如图49所示：图49Hangers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Hanger Table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Available Space(neg.for)弹簧支或弹簧吊可用空间，填负数指弹簧支Allowable Load Variation(%)弹簧荷载允许变化率Rigid Support Displacement弹簧转为一般刚性支承的位移控制量Max. Allowed Travel

26、 Limit弹簧允许最大位移，填0.001，程序将选择恒力支吊架No.Hangers at Location当前位置弹簧并联数，填负数为最大允许并联数Allow Short RangeSpring是否允许使用短程弹簧，填0为否，填1为是(0-No,1-Yes)Operating Load (Total at)当前弹簧总工作荷载Multiple Load Case Design多工况下的弹簧选择方式，键入序号选择Free Restraints at Node输入约束被释放的节点，用以确定弹簧基本荷载Free Restraints at Node输入约束被释放的节点，用以确定弹簧基本荷载Free

27、Code (1-Y,2-XY,3-XY,4-XYZ,5-All)Spring RateTheoretical ColdConstant Effort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010.4560.2280.1250.11421.038.3020.6280.3140.2090.15728.953030.7950.3980.2650.19936.667041.1030.5520.3680.2765193051.4980.7490.4490.37569126062.01.00.6770.592168072.7431.3720.

28、9140.636126230083.6921.8461.230.923170310094.9962.4981.6651.249230420106.473.2362.1571.618298543118.8874.4432.9622.2214097471212.026.014.0063.00555310101315.257.6265.0833.81370212811420.6010.306.8675.1594817301525.6112.8058.5376.403117821511632.8216.4110.948.205151027571746.0223.0115.3411.51211738661864.7432.3721.5816.19297854881984.7542.37628.2521.193899711920113.056.5137.6