CASEAR2简易操作手册

1、目录版权所有翻印必究目 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,301北京市艾思弗计算机软件技术有限公司CAESAR I管道应力分析简版使用手册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 B

2、31.3,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。CAESARI4.0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。CAESARI4.0具备这样的性能就使 目录版权所有翻印必究目 录 第一章程序功能及性能简介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。C

3、AESARII4.0勺配置要求：Intel Pentium ProcessorMincrosoft Windows （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：CAESARI4.0 要求 800 X 60分辨 率（使用小字体）或1024X 768分辨率（使用大字体）。2北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司CAESAR管道应力分析简版使用手册第一章程序安装 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CAESARI软件的CDCD盘放入CD-ROM驱动器中，安

4、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单击开始一设置一控制面板 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 CAESARJI也可通过选择 vBrowsevBrowse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,CAESARICAESAR

5、I安装开始。 一旦安装完成后，CAESARI將进行CRC检查，以证 实所有的文件已经正确释放安装。 3 北京市艾思弗 计算机软件技术有限责任公司CAESAR管道应力分析简版使用手册第二章调用程序 以CAESAR程序已被装入硬盘 CAESAf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 CAESARI软件，屏幕显示 CAESARI 程序主菜单，如 图 31 所示。图 31CAESARII Main Menr 注：双击CAESARI

6、I快捷键（但必须注意此快捷键是 CAESARI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4北 京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司CAESARI管道应力分析简版使用手册结果（Output）等菜单。 所有的CAESAR吩析都要求输 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

7、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 NameSpecification 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 Usee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。 5 北京市艾思弗

8、计算机软件技术有 限责任公司CAESAR管道应力分析简版使用手册第三章建立模型 1 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 个单元对应一页Spreadshee。调出 Spreadsheet的具体操作步骤是：（

9、1）进入CAESAR主菜单，定义文件名（作法见第 三章）。（ 2） 选择主菜单 Input 中的 Piping， PipingInput 表格式输入菜单 Spreadsheet 形式如 41 所 示。图 41Pip ing In put 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。 6 北京市艾思弗计算机软件技术有限责 任公司CAESAR管道应力分析简版使用手册其中栏内提 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D

10、Y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

11、击，然后出现刚性元件定义栏Expa nsion Joi nt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 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SIF &Tees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 Lo

12、ads 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 Poisso ns Ratio当前单元泊松比 Pipe Den sity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

13、运算 删除单元 搜索节点 结束循环 显示距离 7 北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司CAESAR管道应力分析简版使用手册 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Spreadsheet 1.1安装温度 程序中安装温度的缺省值是21 C。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 Pa

14、rameters 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( Bourdon Pressure Effects)， 具体操作步骤是： 1.在 Spreadsheet 下，点击Kaux菜单下的 Special Execution P

15、arameters, 调出 Special Executi on 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CAESAR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 Spreads

16、heet的 Insul 和 Insulation 处输入。8北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司CAESAR管道应力分析简版使用手册1.71.7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。CAESARI有多种材料的数据库,常用的八种材料是： 1-LOW CARBON STEEL 低碳钢 高碳钢 2-HIGH CARBON STEEL 碳钼钢 3-CARBON MOLY STEEL 低铬钼钢 4- LOW CHROMEMOLYSTEEL中铬钼钢 5-MEDCHROMEMOLY STEEL奥氏体不锈钢 6-AUSTENITIC STAINLESS STEEL

17、 纯铬钢 7-STRAIGHT CHROMIUM STEEL310 型不锈钢 8-TYPE310STAINLESSSTEEL 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 42AllowableStress9北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司CAESAR管道应力分析简版使用手册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

18、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, 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

19、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。 弯管类型， 留空表示弯管两端为焊接连接填 1 表示 Type 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 10 北京市艾思弗计算机 软件技术有限责任公司CAESARII管道应力分析简版使用手册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

20、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PadPad ThkThk加强板厚度Ftg R

21、o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 11 北京市艾 思弗计算机软件技术有限责任公司CAESAR管道应力分析简版使用手册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 挤压成形焊接三通6- EXTRUDED WELDOLET 其中 SWEEPOLET和WELDOLE是 BONNEYFORGE公司产品。2.5 阀门和法兰 阀门和法兰的输入项相

22、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

23、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 Joints12北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司CAESAR管道应力分析简版使用手册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 Typ

24、e， Gap， StifStif， 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： 13 北京市艾思弗计算 机软件技术有限责任公司CAESAR管道应力分析简版使用手册X表示约束是+X和-X两方向的丫表示约束是+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

25、+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 Spreadsheet 的 Displacement 处双击，随之屏幕 右边出

26、现位移荷载输入栏，如图47 所示：图 4 7Displacements 各项符号含义如下： 14 北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司CAESAR管道应力分析简版使用手册Node位移荷载作用节点D节点在X方向的线位移X D节点在Y方向的线位移 Y D节点在Z方向的线位 移Z R节点在X方向的角位移X R节点在Y方向 的角位移Y R节点在Z方向的角位移Z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

27、嘴子，此后屏幕 出现嘴子柔性选择菜单，如图48 所示：图48 Nozzles各项符号含议如下：Type选择嘴子评判标准 Nozzle Node 嘴子节点 15 北京市艾思 弗计算机软件技术有限责任公司CAESAR管道应力分析简版使用手册设备上与嘴子节点相连接的节点 Vessel Node 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 Thicknesd嘴子壁厚 Vessel Outside Diameter 设备外直径 Vessel Wall Thickness 设备壁厚

28、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 嘴子距设备一侧加强环或端部的距离Vessel Centerlinedirection 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

29、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 Spreadsheet 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 16 北京市艾思弗计算 机软件技术有限责任公司CAESARS道应力分析简版使用手册弹簧表CAESARII4.搜录了 19家弹

30、簧制造Hanger Table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 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 弹簧允许最大位移，填 0.001，程 序将选择Max. Allowed Travel Limit恒力支吊架 当前位置弹簧并联数，填负数为最大No.Hangers atLocation 允许并联数 Allow Sho

31、rt Ran geSpri ng 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 Desig n多工况下的弹簧选择方式， 键入序号选择 输入约束被释放的节点，用以确定弹 簧基本 Free Restraints at Node 荷载 输入约束被释放 的节点，用以确定弹簧基本 Free Restraints at Node 荷载 Free Code (1-Y,2-XY,3-XY,4-XYZ,5-All) Spring Rate Theoreti

32、cal Cold Constant Effort17 北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司CAESAR管道应力分析简版使用手册国内可变弹簧参数 刚度 Kgf/mm 荷载范围 Kgf VS90 VS30 VS60 VS12弹簧序号 最小荷载 最大荷 载 01 0.456 0.228 0.125 0.114 21.0 38.3 02 0.628 0.314 0.209 0.157 28.9 53 03 0.795 0.398 0.265 0.199 36.6 67 04 1.103 0.552 0.368 0.276 51 93 05 1.498 0.749 0.449 0.375 69 126

33、 06 2.0 1.0 0.677 0.5 92 168 07 2.743 1.372 0.914 0.636 126 23008 3.692 1.8461.23 0.923 170 310 09 4.996 2.498 1.665 1.249 230 420 10 6.47 3.236 2.157 1.618 298 543 11 8.887 4.443 2.962 2.221 409 747 12 12.02 6.01 4.006 3.005 553 1010 13 15.25 7.626 5.083 3.813 702 1281 14 20.60 10.30 6.867 5.15 948

34、 1730 15 25.61 12.805 8.537 6.403 1178 2151 16 32.82 16.41 10.94 8.205 1510 2757 17 46.02 23.01 15.34 11.51 2117 3866 18 64.74 32.37 21.58 16.19 2978 5488 19 84.75 42.376 28.25 21.19 3899 7119 20 113.0 56.51 37.67 28.25 5198 9442 21 147.1 73.55 49.03 36.77 6767 12356 22 187.5 93.75 65.5 46.88 8625 1

35、5750 46 92 138 184 以上数据取自化工设计标准CD42B582 4 载荷 4.1 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 410 所示：18 北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司CAESAR管道应力分析简版使用手册图410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FX方向的 集中力X FY方向的集中力 Y FZ方向的集中力 Z MX轴的集中力矩X MY轴的集中力矩Y MZ轴的集 中力矩 Z 注：带负号表示作用方向与坐标方向相反。 4.2分布荷载 在Sp

36、readsheet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 411 所示。图 411Uniform Loads 19 北京市艾思弗计算机软件技术有 限责任公司CAESAR管道应力分析简版使用手册如项符号含义如下：UX方向的作用值 U Y方向的作用值 U Z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。 4.34.3 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Wind Shape为形状系数，此

37、值 对当前单元以后的单元有效。除非被改变。 通常 此值在 0.50.65 之间。 5 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 412 所示。图 412 20北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公 司CAESAR管道应力分析简版使用手册图形显示状态中有下列命令选项： 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Pa n图形的平移Zoom图形的缩放Restrai nts显示约束Anchors 显示固定点 Displacements

38、 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 Wall Thickness 显示壁厚 Node numbers 显示节点 Expansion Joints 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 Volume Plot 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。 21 北京市 艾思弗计算机软件技术有限责任公司CAESAR管道应力分析简版使用手册第四章

39、静力计算 1 1 数据检查 程序在数据检查过程中，可能出现 三种提示 :图 51 （1） Warning 警告性错误 （2）Fatal Error致命性错误（3） 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 Piping Spreadsheet 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，否则，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

40、取消数据检查并返回到主菜单 File 菜单 中的各项分别为： Print Last Message 打印最新信 息 Print All Messages 打印所有信息 Restart Error Check ing重新开始数据检查 Retur n to Pipi ng Input返 回到输入菜单 Options 菜单中的各项分别为： Show only Fatal Errors 仅显示致命错误 Turn this Message Off 关闭信息显示 22 北京市艾思弗计算机 软件技术有限责任公司CAESAR管道应力分析简版使用手册数据检查一旦完成，程序执行许多其它项的检 查，例如嘴子的柔性和

41、重心报告（这些计 算可以在静态输出处理器中的 Miscellaneous Data 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 51 所示的 Warnings Exist 对话框中的 Warnings OK-generate files（default） 选项来实现。 2 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Piping Input Spreadsheet，出现 Quit Options 对话框，选 择Start Run,程

42、序开始数据检查，检查无误 后，程序返回到 CAESARII4（主菜单，再选择 Analysis 菜 单 中 的 Static , 程 序 进 入 Static Analysis状态，然选择 File中的 Analyze,程序 开始计算。 第二种，出现 Quit Options 对话 框后，选择Start Batch Run，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 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CAESARI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）

43、 ，此时 屏幕上将会出现如下提示：图 52 LoadCase Editor 注：这里程序推荐的工况组合数 与输入数据有关。 23 北京市艾思弗计算机 软件技术有限责任公司CAESAR管道应力分析简版使用手册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）

44、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 Recommend Load Cases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 Add Entry，这时屏幕右边Load List会增加一行，屏幕 显示：图53 Lo

45、ad Case Edito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 24 北京市艾思弗计算机软件技 术有限责任公司CAESAR管道应力分析简版使用手册况可用命令AddAdd EntryEntry，如去掉一种工况可用命令 Delete Entry 。 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Add Entry，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，

46、再选择 Edit菜单中的 Delete Entry，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 Static Output Processor 状态。 4 4 风荷载 如果用户在 piping Spreadsheet 状态中输入了风荷载，即输入了风荷载体 形系数，则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Wind L

47、oad Editor，进入风载荷编辑栏，屏幕显示：图 54Wind Load Specifications25 北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司CAESAR管道应力分析简版使用手册屏幕上有关字符的意义如下： 原美国国家标准 ANSI A58.1 中风荷载数据，使用时键ASCE#7 Wing Loac入1.0,不使用键入 0.0 用户定义风压与高度的关系，使用时 键入 1.0，不使用 User-Defined Wing Pressure vs键入 0.0 用户定义风速与高度的关系，使用时键入 1.0，不 使用 User-Defined Wing Velocity vs 键入 0.0 Win

48、d Direction Specification 风向说明 X Wind Direction cosine 风向对于 X 轴的方向余弦Y Wind Directioncosine 风向对于 Y 轴的方向余弦Z Wind Directioncosine 风向对于 Z 轴的方向余弦 原美国国家标准 ANSI A58.1中风荷载数据，下面几 ASCE#7 Wind Load Parameters项都是使用 ANSIA58.1时，用户需输入的 数据。 Basic Wind 基本风速，最小值为 70 米/小时 Wind Exposure 场 地 类 型 ， 国 内 炼 厂 一 般 为 3 Struct

49、ural Damping Coef 结构阻尼系数，一般为 0.03 Structural Classification 结构分类，炼厂一般为 2 (or) Importa nee 结构重要性 ASCE#7 Topographic Facto原 美国国家标准 ANSI A58.1 中的地形参数 Parameters Height of Hill 山的高度 Crest 峰值 Heihgt A bove Grou nd高于地面的高度 Dista nee from Crest离山峰的距离 Hill Type山的种类CAESAR允许用户使用三种 不同的方法计算风荷载： （1） 使用 ASCE#7（2）

50、用户定义风压与高度的关系 （3） 用户定义风速与高 度的关系CAESAR缺省值为使用ASCE#7如果用户使 用ASCE#7则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，则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1.0，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，否则，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 26北京市艾思弗计算机软件技术有限责 任公司CAESAR管道应力分析简版使用手册与高

51、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 56Wind Pressure vs Elevation这时,用户在风压（PRESSURE列输入风压值，在高度 （ELEVATION）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 根据建筑结构载荷规范化 GBJ9-87 垂直于

52、建筑表面上的风荷载标准值,应按 下式计算： Wk=3 z卩z卩s式中： WK 风荷载 标准值 B z 高度处的风振系数 卩z 风荷载体 形系数Q o基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。27 北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司CAESAR管道应力分析简版使用手册风压高度变化系数,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) A B C 5 1.17 0.80 0.54 10 1.38 1.00 0.71 15 1.52 1.14 0.8420 1.63 1.25 0.94 30 1.80 1.42 1

53、.11 40 1.92 1.56 1.2450 2.03 1.67 1.36 60 2.12 1.77 1.46 70 2.20 1.86 1.5580 2.27 1.95 1.64 90 2.34 2.02 1.72 100 2.40 2.092.11 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、丘陵及房屋比较稀疏 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； 这里只列出了部分数据,更详细的内 容请参考建树结构荷载规范GBJ987;基本风压值 请参照全国基本风压分布图。 28 北京市艾思弗计算机 软件技术有限责任公司CAESAR管道应力分析简

54、版使用手册第五章静力计算结果 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 Static Output Processor；第二种，选择主菜单Output菜单中的Static，屏幕将显示：图 6IStatic OutputProcessor 静力计算结果菜单分为三部分：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(Load Cases Analyzed，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 ( Report Options)， 其 中 有 关 字 符 的 含

55、义 ：Displaceme nt 节点位移Restrai nts 约束力 Restrai ntsSummary 总体约束力 Global Element Forces 整体单 元内力 Local Eleme nt Forces局 部单元内力Stresses单元应力 Sorted Stresses 分类应力 29 北京市艾思 弗计算机软件技术有限责任公司CAESAR管道应力分析简版使用手册右边 一 栏 为 一 般 计 算 结 果 选 项 区 ( General Computed Results )， 输 出 方 式 选 择 区( Miscellaneous Option ) 和 计 算 所 用

56、的 单 元 ( Units ENGLISH.F)IL 其中：Hanger Table 弹簧支吊架表Hanger Table Tex各弹簧支吊架分别 列 表Input Echo 输 入 显 示 开 关Miscellaneous Data 其它数据显示 132 Column Reports 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Input Echo,然后选择 Options菜单中的 View Reports，出现Input Listing Options 编辑框，从 Report Options 中选择 需要显示的各项，如， Elements， Bend， Rigid 等 等 ，

57、 然 后 单 击 OK， 出 现 Static Output Processing显示屏，显示 PIPE DATA 如果选择 Miscellaneous REPORT菜 单。 1 1 计算结果输出( StaticStatic OutputOutput ProcssoProcsso)r r 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 View Reports，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

58、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save as,屏幕显示：30 北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公 司CAESAR1管道应力分析简版使用手册图62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( Static Output Processor)。 如果 想在结果报表中作一些说明,还要选择Options菜单中的TiUe Lines，选项完成后，程序进 入输入标题选项状态( Title Lines Entry)， 屏显 示： 图 63 T

59、itle Lines Entry 用户在屏幕上键入标题内容，然后单击0K，程序返回到结果菜单状态。 2 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， CAESARII4.0 版本 应力校核提供多种规范(祥细说明见第二 章)。对于石油炼制厂管道一般采用ANSI/ASMB31.3。 根据 ANSI/ASME B31.31996：1)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（S）不大于热态 许用应1力（S）； h3）对于计算出的许用应 力范围S

60、,其许用位移应力范围为；E 31北 京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司CAESARI管道应力分析简版使用手册 S=f （ 1.25S+0.25S） Eeh 其中：S冷态时的管子材 料许用应力eS热态时的管子材料许用应 力hf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S大于S时，可用合成应力范围（S+S）与许用合 成应力范围S比较，其许用合h1e1A成应力范 围为：S=1.25f （S+ S）- S Aeh14）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 1.33 倍。风和地震的作 用为不需考虑会同时