[应用文书]CAESAR使用手册

1、.CAESAR II 使用手册Piping Spreadsheet Data（管道输入表）l FROM当前单元的起始节点号。节点号为整数，范围132000，起始节点号通常都会提到两次。l TO当前单元的终止节点号。节点号为整数，范围132000。l DX，DY，DZ当前单元在立体坐标x,y,z向的投影长度. CAESAR II 接受 混合长度-长度-分数 输入格式，例如：应尺-英寸-分数格式，米-分数厘米格式。另外，幂、分数、指数等简单的格式也是允许的。下面是数据输入的所有允许格式：xxxx.xx标准数据格式xxx.xx/yyy.yy分数xxx.xxx*yyy.yy乘xxx.xx-yyy.yy

2、英尺英寸xxx.xx-yyy.yy/zzz.zz英尺分数英寸xxx.xx-yyy.yy-zzz.zz/www.ww英尺英寸英寸分数xEyy 幂xxx.xxEyy指数，yy<35另外下列格式也使用：Valid no.1Valid no.2Valid no.N这里Valid no.N可以是上述任何许用格式。(注:DX为单元沿立体坐标x项的投影长度. DY, DZ亦是如此)Pipe Section Data（管线数据）DIAMETER（直径）用于确定管线的直径。通常先输入公称管线标准，CAESAR II自动转换成分析所需的实际外径尺寸。不需要自动转换时，可以在“UNITS”文件中关闭“NOMI

3、NAL PIPE SCHEDULE”，或者输入和标准号稍有差别的管外径值。打开HELP可以查看附加信息和输入数据的单位。通过配置文件，选择管线规格，就可以得到相应的标准外径。WT/SCH（壁厚/管表号）用于确定管线的壁厚。标准输入包括管表号指示符（如S，XS，或40），而后CAESAR II自动转换成相应的壁厚。若输入实际壁厚，CAESAR II即接受输入值。通过配置文件，选择管线规格，就可以得到相应的管表号指示符。INSULATION THK（保温厚度）用于输入管线的保温层厚度。保温用于管线的外表面，属于管线的固定荷载。在项目（project）管线区用于风荷载的计算。若保温厚度输入负值，程序

4、即认为该管线为带衬里的管线。输入的厚度为管内衬里的厚度。CRROSION（许用腐蚀裕量）用于B31.3持续荷载的计算。B31.1忽略管线腐蚀，这时腐蚀裕量的值就不起作用。通过修改“Setup file”中的值可以使B31.3和B31.1都考虑管线的腐蚀。Minimum Pipe Wall Thickness（最小管壁厚）最小管壁厚是基于最大操作压力确定的。它通常通过计算环向应力来检查。由于最小壁厚在柔性分析之前确定，CAESAR II将会把用户确定的壁厚与B31.1标准的104.1节要求的壁厚比较。在CAESAR II中，最小壁厚按下列公式计算：l B31.1的104.1.2节应用公式3： P

5、D0tmin= + A 2(SE+py)l 通过A项用户把腐蚀裕量加到tmin中。l “y”值从表104.1.2(A)查得。l 对于铸铁管道，CAESAR II假定为离心铸铁，并在计算得到的tmin上增加0.14英寸(3.6mm)。l SE的值假定为用户输入的热态许用应力值（假定“E”等于1.0）。如果有几个值（指多种操作工况），则取最小值。用户不应确定“Eff”的值，因为该值将在决定安装态和热态许用应力时，平均分成几个热态的许用应力。l 若有几种压力状态，将使用最大的压力值。l 该计算不适用于塑料管线、煤气螺旋管(cold spring element），或用户定义的材质。Pipe Prop

6、erties Stored in CAESAR II(CAESARII中管子的特性)在管道输入表的DIAMETER和WT/SCH栏允许输入公称OD（外径）和管表号，并立即转换成实际的外径和壁厚。CAESARII认可的ANSI公称OD包括：（略P.3-6）程序认可的管表号包括：ANSI B36.10“钢管标准壁厚设计”：SStandard(标准)XSExtra Strong(加强)XXSDouble Extra Strong(特加强)ANSI B36.10 “钢管表号”：104010016020601203080140 CAESARII中已包含ANSI B36.19中的不锈钢管,从管道输入表中的

7、WT/SCH项输入5S,10S,40S或80S就可以迅速转化为相应管子的实际厚度,如下所市(略)如数据库中无特殊的公称直径与管号的匹配数据. 此时,输入公称直径与管号时,就会有错误信息提示.CAESARII除提供ANSI标准的管道规格外,还有DIN和JIS标准的管子规格供选择.Temperature(温度)最多允许输入三种不同操作状态下的温度。这些温度值将被错误检查（error checker），以保证它们都在该节点的许用范围内。用户可以在温度栏输入热膨胀系数（单位：长度/长度）后可以超过规范所限。在建立冷紧模型时，热膨胀系数将会非常有用。当温度栏输入的绝对值小于a允许值时，我们认为这是热膨胀

8、系数。a允许值是“setup file”中的参数，缺省值是0.05。例如用户想输入的热膨胀系数为11.37in./100ft.，他应先计算： 11.37in (1)ft. * = 0.009475 in./in. (100)ft (12)in.应注意到，冷紧只不过是把管单元的长度缩短到零（例如：冷紧值是8.5 cm，我们就设定一个8.5 cm长的单元，热态时，长度收缩到零）。热膨胀系数取-1.0时就可以准确做到这一点。这使得我们可以人为控制冷紧作为第二种或三种热态工况，而不仅仅作为一个集中受力点。然而,“setup file”中的a 许用值必须稍大于1.0,如:a许用值 = 1.1Pressu

9、res（压力）有两个压力栏，允许输入两种不同的压力工况。用户输入两种压力时，应特别注意分析荷载工况的设立，并在输入前仔细检查CAESAR II 的推荐值。Densities（密度）1. 管线密度 材质号输入后管线密度自动生成。该值可以随时修改。修改后作为缺省值进入其它单元。注意单位。2. 保温密度 保温材料的密度应与保温材料类型相对应。按HELP后，将会出现相应单位下的一列推荐的密度表。若有必要，用户可以自己输入想要的值。该栏目为空时，CAESAR II选用缺省值0.006655 lbs/in2。参见“Users Guide”第12章的单位文件生成器MAKEUNITS。3. 流体密度 当管线内

10、的流体重量对管系的重力荷载影响很大时，就必须输入该项。若知道流体比重，可以直接输入，而不输入密度，如.85SG。比重马上转换成相应的密度。注意，输入的比重数字和“SG”之间不能留有空格。 .Joint Information（接头信息）Bend(弯头)RADIUS（弯曲半径）CAESAR II 默认长半径弯头。用户需要其它形式时，可以自己输入。TYPE（类型）输入弯头两端点上的法兰数（1或2）。若没有法兰，该栏为空或零。若弯头两端两倍外径范围内，有很重的元件或刚性体，并对弯头的弯曲能力影响很大时，也可以认为是“法兰”。当采用美国BS7159规范中所规定的玻璃纤维加强塑料(FRP)管时,根据加强

11、材料的层结构型式可输入1,2,3.ANGLE # n 弯头上某一点的弯曲角度。用户可以在弯头上的任意位置设定节点。但各节点的角度差一定要在5度以上。注意，缺省的单元上“TO node”点通常指弯头的末端。（有必要时，可以通过“setup file”修改5度的限制。）NODE # n 节点号与弯头上附加节点相对应。如果用户在弯曲弧度上增加节点，那么就必须赋予唯一的节点号。如果TO节点号是35，而节点号以5递增，那么弯头上30度处的节点号可以选34。在管系中，弯头上的节点和其它节点的处理方式是相同的。弯头弧度上的节点也可以受约束，可以给位移，或者放在两根以上管线的交叉点处。弯头弧度上的节点最常用的

12、是作为假管支腿的交叉点，或者作为约束的作用点。绘图时，上述所有节点都会以弯头切点的形式表示出来。MITER POINTS虾米弯的分段数。用户输入一个适当的虾米弯的节点号，CAESAR II就会告知用户这是长虾米弯还是短虾米弯。如果是长虾米弯，并且切割数大于1，那么建议弯头分成n段。在B31规范 中规定用户输入弯头的弯曲半径和切割数以计算管道的SIFs和柔性。弯曲半径和分段空间按下列公式计算：短虾米弯R=S/(2*tan( ) =虾米弯曲角/(2*No Cuts)长虾米弯R=r2*(1.0+cot( )/2.0R2=(ri+ro)/2.0 =虾米弯曲角/2

13、.0FITTING THICKNESS（弯头壁厚）若弯头和相接的管线壁厚不同时，输入弯头壁厚。如果输入的壁厚比管线厚，那么弯头内径就小于管线内径。根据规范，应力计算时，弯头的截面模量系数按连接管线的性质确定。Rigid Element（刚性元件）在管道输入表中激活Rigid栏。输入刚性件重量。通常情况下，该值为零或正值。该值不包括保温重和流体重。CAESAR II自动加上相同直管长度内流体的重量（1.0倍）。CAESAR II自动加上相同直管长度所需保温重的1.75倍。若刚性件重量为零，则认为属结构模型，不加流体重和保温重。刚性元件的刚度与所匹配管线的刚度成比例。如，外径12in.，长13in

14、.的刚性元件的刚度大于同样长度下的细管线。做细管线接粗容器模型或细管线接 重设备模型时，可以运用该特性。刚度特性按相当于刚性元件壁厚的10倍外径12in.，长13in.的刚性元件计算。详细内容见本手册的第五章。刚性件的长度在DX，DY，DZ栏填写。阀门和法兰建好数据库后，可以按其类型自动输入。Expansion Joints（膨胀节）在管道输入表中，激活EXP JT栏。按HELP键查看膨胀节刚度的位移和转角的单位。ZERO LENGTH EXPANSION JOINTS（零长度膨胀节）用标准的铰链与万向接头时。DX，DY，DZ栏为空或零。定义最小刚度为1.0，定义最大刚性值刚度为1.0E12。

15、必须输入所有的刚度。FINITE LENGTH EXPASION JOINT（限长度膨胀节）在DX，DY，DZ栏输入膨胀节一个端点相对于另一个端点的空间位移。限位膨胀节的剪切刚度和弯曲刚度是相互影响的。用户只能输入其中之一。软件自动计算另一个刚度。建议用户输入剪切刚度。BELLOWS ID（波纹管有效直径）内压作用的有效直径。（来自制造商的产品目录）。若输入，CAESAR II计算因内压的轴向应力对波纹管的拉伸作用的所有工况。若为空或零，就不计内压引起的轴向力作用。许多制造商都给出了膨胀节的有效面积：Aeff.。那么，波纹管的有效直径可由下式导出：BELLOW ID = (4 Aeff. /p

16、 )1/2Expansion Joint Stiffnesses（膨胀节刚度）膨胀节单元的长度可以为零或非零值。如果管道输入表中长度各栏均为空或零，那么膨胀节的长度就是零。否则膨胀节的长度不为零。若膨胀节是限长度的，那么CAESAR II 就要把膨胀节的刚度均匀地分布到该单元的整个长度上。这将形成一个较为精确的刚度模型，而这通常是整个管系较为敏感的区域。制造商给出的弯曲刚度通常由式 (1/8)(Kax)(Deff)2 计算。该弯曲刚度只用于零长度膨胀节模型。若制造商按照上式给出弯曲刚度，而用户还需要用在限长度膨胀节模型中，那么公式中幂次的系数改为4。制造商给出的切向（transverse）刚度

17、通常由式 (3/2) (Deff)2 (Kax)/（L）2 计算，这里（L）指波纹管的柔性长度。注意，这里不输入柔性波纹管的重量，用户应该把这部分重量加到膨胀节两端的法兰上或管线上。本手册的例题中有一个由不同类型膨胀节形成的多膨胀节模型。内压为负值时，将会使波纹管内陷。若限长度膨胀节中同时给出径向刚度和轴向刚度。程序就会给出致命错误信息。若给出径向刚度和轴向刚度之一，但同时也给出波纹管长度，那么CAESAR II计算的刚度将是错误的。零长度波纹管膨胀节的定位有两种方式：管单元后接一膨胀节，管单元和膨胀节的一个节点相连；如果这样找不到，就在膨胀节后面的紧跟着的管单元找，该管单元也和膨胀节的一个节

18、点相连。如果都找不到，应力计算将失败。详见Pathway 目录的“自动生成膨胀节模块”一节。Piping Materials（管线材质）Material Name（材质名称）管线材质中的1-17号列在下表中。材质18表示“cut short”的冷紧单元，而材质19是“cut long”的冷拉伸单元。材质20用于定义塑料管。塑料管的材料模型略有不同，因而管道输入表也略有变化。“Users Guide”第12章详细讨论塑料管。必要时，用户可以输入自己的参数。用户键入Alt-M键可以进入已有的材料数据库。该混合键显示滚动盒，可以从中选用需要的材质。由于该表相当长，缩写的材质名可以在滚动盒顶部的对话框

19、中输入。如果管线材质从数据库中选取，其物理性质如许用应力等自动填入管道输入表中。以后任何时候改变管线的温度，许用应力值都会自动更新。CAESAR II Standard Materials(略。P3-14)CAESAR II Standard Materials Properties1. 材质号输入后，弹性模量、泊松比和管密度栏自动填写。如果用户想修改某一项，只需重新输入该项即可。2. 可以在管道输入表的温度栏直接输入热膨胀系数（单位：长度/长度）。当温度栏上输入数据的绝对值大于0.0，小于ALPHA_TOLERANCE值（缺省值是0.05）时，CAESAR II软件自动认为这是热膨胀系数值。

20、CAESAR II材质数据库包括17种不同的均zhi质材质。每种材质的性质和许用温度范围列表如下：（略。P.3-15）材质号18和19 分别用于冷紧和冷拉伸。材质20用于正交各向异性材质如玻璃钢。Plastic Pipe (Fiberglass Reinforced Plastic) 塑料管（玻璃钢）CAESAR II 塑料管单元采用orthotropic材质，其性质定义如下：Ea轴向弹性模量Eh环向弹性模量V h/a有环向力引起的轴向变形的泊松比.G 剪切模量 (在修改过得手册中它与弹性模量和泊松比无关.)在管道输入表中，FRP管的材质号是20。材质号输入后，材质名称及标准性质都将立即出现在

21、屏幕上。(见CAESAR.CFG文件)选择FRP材质后，输入项会出现相应变化。如：“ELASTIC MID”变成“EMOD/axial”，“POIS.RATIO”变成“Ea/Eh*Vh/a”。（略。P.3-16）Point Information and Distributed LoadRestraints（约束）注意：下列三种情况下不要使用约束：ü 带初始位移的锚定点。 在位移辅助栏中输入锚定的所有6个方向位移的点。ü 柔性管嘴。 键入K得到Kaux选项栏。菜单中的第三项允许用户按照WRC 297公约输入容器特性，用以计算局部管嘴的柔性。一旦计算出柔性，CAESAR II

22、 将在管系中自动插入所需的约束和柔性。ü 支吊架。 “需要设计”的支吊架和已定义的支吊架都在“HANGER DEFINITION MENU”中输入。约束栏中包括下列约束：1. Anchor锚定A2. Translational Double ActingX，Y，Z3. Rotational Double ActingRX，RY，RZ4. Guide,Double ActingGUI5. (略。P.3-17)NODE（节点）约束作用的节点号。节点号不一定在当前的单元上。RESTRAINT DIRECTION（约束方向）约束A定义节点上的所有方向自由度均受到约束。（这指没有初始位移的锚定

23、情况）。X，Y or Z位移的约束可以在前面加符号（+）或（-）。输入符号后指某一自由度上的允许自由位移方向。（如+Y指允许在+Y方向上的位移，而不允许-Y方向上的位移。）RX，RY，RZ转动约束。X (cosx,cosy,cosz) or X (vecx,vecy,vecz)斜向位移约束。可以加（+）号或（-）号。若输入方向矢量，如vecx,vecy,vecz，CAESAR II将给出提示，并立即转换成cos值。RX (cosx,cosy,cosz) or RX (vecx,vecy,vecz)扭曲的旋转约束。XROD，YROD，ZROD有位移的，大旋转角的，杆状或吊类型的约束。这一类型的支

24、架将在下面几页中详细说明。XROD（COSX，COSY，COSZ）or XROD（VECX，VECY，VECZ）扭曲位移，大旋转角杆或支吊架类型的约束。STIFFNESS（刚度）如果约束是刚性的（1.0E12 lb./in.），则不填刚度栏。如果不是刚性的，则输入机械强度内的非负值。如果约束是旋转性的，则输入值的单位是（力*每度的长度）。刚度不应大于1020。GAP（间隙）沿着约束方向，在受限制之前有一段自由空间。间隙只能用于位移的约束上。若位移约束前不带+、-号，那么该约束是双作用的，间隙也是双向的。（如+Y约束0.25 in.间隙，则约束在-Y方向0.25 in.上出现。并且间隙的出现不影

25、响+Y方向上的位移量。）FRICTION COEFFICIENT（摩擦系数）静态摩擦系数通常为0.3。一般是对运动方向滑动的约束。CNODE连接节点选项。连接节点的约束可以用于把管系中的节点连接到空间任何其他节点上。如果该栏为空，则约束节点通过空间的一个固定点以约束刚度直接固定约束点；如果定义连接节点号，则约束节点通过连接节点以约束刚度固定约束点。在任何情况下，CNODE关联节点自由度。另外，CNODE可以用于在图形上连接模型的不同部分。这一选项通过控制setup文件中的“CONNECT_GEOMETRY_THRU_CNODES”控制。参见“Technical Reference Manual

26、”第2章。删除单个约束时，可以在约束节点号上输入零，或者使用Delete键删除约束内的所有数据。删除整个约束附加栏只要在管道输入表的RESTRAINT（Y/N）栏输入N即可。如果一个单元上有超过4个的约束，那么另外的约束可以放在其他单元上。在定义允许运动的窗口上，一般不在同一个方向上设置两个约束，而用不同的符号来表示。但这在配置上是允许的。用户应注意，+、-号要用在约束类型上，而不要用在间隙上。在CAESAR II中，间隙是一个长度值，并且永远为正。Large Rotation Rode and Hanger下图说明常规大旋转约束的用法：（略。P.3-20）（略。P.3-21）（略。P.3-2

27、2）大旋转约束用于模拟柔性或刚性支架上。在约束类型中还要输入杆长度。CAESAR II中标准约束辅助栏为：（略。P.3-22）当用户输入的约束类型为YROD，XROD，ZROD等大旋转支架时，约束辅助栏变为：NODECNODETYPESTIFLEN Fi这里“LEN”指杆的长度，“Fi”指柔性大旋转约束如弹簧支吊架等的初始荷载。（略。P.3-20）大角度约束的连接节点也是选项。摆动的原点就是连接节点。曲线对于有连接点的杆约束点不强求输入旋转的连续性。大旋转约束使节点可以定位在任何球面上和扭曲轴上。Suggested Approach to Large Rotation Convergence

28、Problems当管系未给定其它水平约束，而只使用了大量的大旋转约束杆时，就会出现收敛问题。下面是遇到上述问题时的推荐解决方法。首先用Y或+Y支架代替每一个支杆位置，注意取消所有的RODS约束。如果在杆支架上有超过5度的转角，并由此产生最大水平位移，此时杆约束可能改变整个系统的荷载分布。这时，用户应返回，并只在产生最大水平位移处设置单杆约束（也可以输入多个独立的杆约束）。这些杆的AE/L刚度也应输入。（A杆的面积，E杆的弹性模量，L杆长度）在大多数情况下，该单杆将极大地限制管系产生的水平位移，而其它杆支架的转角将小于5度。若不是这样，在管系的最大水平位移方向上逐步增加支撑杆（一次一根）直到剩余

29、杆的位移在5度以内。上述qu趋近方法的采用一般只适用于所需的收敛参数没有变化的情况。用户遇到收敛问题时，还可以增加ROD_TOLERANCE的值，同时减小ROD_INC的值。ROD_INC的缺省值是0.1。减少ROD_INC值时，可以参考上述方程，估计所需的迭代次数。CAESAR II中使用的大角度杆的公式在ANSYS中，但不能给定荷载。该算法允许直接进行大角度计算，而不需要象给定荷载时一样需要分成很小的距离逐步计算。ANSIS算法使用修订的荷载矢量，而不需要每次都计算系统刚度矩阵。（杆约束项AE/L表示荷载矢量的一部分）。Guide (Input=GUI) 导向支架（简写GUI）l 导向支架

30、指在垂直与管线轴线的平面上进行约束的双动作支架。导向支架可以有间隙和摩擦。导向支架不可以输入（+/-）号，并且总是双动作的。l 垂直管线的导向指X方向和Z方向都受限制。l 正交和扭转管线导向支架的方向余弦值由CAESAR II自己计算。用户输入的方向值将被忽略。（图形略。P.3-24）Limit Stop (Input=LIM) 止推支架（简写LIM）l 导向支架指对管线轴向产生的单向或双向约束。导向支架可以有间隙和摩擦阻力。止推的方向按照单元上FROM到TO的方向确定。l 对切向和扭转的止推支架，CAESAR II自动计算方向余弦值。用户输入的值将被忽略。Bottom-out Spring(

31、Input=XSPR,YSPR or ZSPR) 底部脱空弹簧l 大多数用户方便起见都会把事先设计好的弹簧输入到管系模型中。此时，当弹簧超过其最大位移时，弹簧就会形成底部脱空现象。l 输入底部脱空弹簧后，约束辅助栏变为：NODENODETYPETYPESTIF Ü STIFGAP“x” 允许位移MUF 弹簧初始荷载允许位移的方向和初始荷载的方向相反。设置这些定义几乎已超出了处理竖向弹簧的范围。这里“x”和“F”的符号总是相反的如下例所示：（略。P.3-26）l 用户应确保输入刚度（STIF）、允许位移（x）和弹簧的初始荷载（F），以便正确使用弹簧底部脱空模型。如果位移“x”没有输入，

32、则缺省值为0，如果初始荷载没有输入，则缺省值也为0。起符号为正Translational Bilinear Spring(Input=X2,Y2, or Z2)l 用户经常会遇到埋地管线，此时可以计算土壤所能承受的最大荷载。这种约束包括双向动作和单向动作两种类型，如下图所示：（略。P.3-26）l 输入“bilinear spring”后，约束辅助栏变为：NODETYPEK1弹簧初始刚度K2弹簧产生的刚度Fy最终的，或生成的荷载l 下例说明上两种约束的使用方法：（略。P.3-27）l 产生的刚度（K2）和产生的荷载（Fy）都是需要的输入项。初始刚度可以留空，此时假定为刚性件刚度。产生的刚度也可

33、以为负。一些海底管线韧性测试已经显示，海底支撑能力达到“终”荷载后会下降，而位移还可以继续。l 埋地管线建立弹簧模型的详细用法见“Users Guide”的第10章。Static Snubbers (Input=XSNB,YSNB,or ZSNB)（静态减振器）l 静态减振器是对位移的限制，只用于阻止偶然荷载产生的静态位移。并假设该偶然荷载在自然界是动态的，如静态地震（static seismic），静态风荷载等。减振器在所有热态、安装态和操作态下都不起作用，并在所有真实动力分析，如谐振、MODAL、SPECRAL或TIME HISTORY下都将失效。l 静态减振器可以有方向，如可以加一个+号

34、或号。Displacement（位移）(P.3-33)输入位移所在点的节点号，此处可以有约束，也可以没有约束。每一个节点最多可以有三组位移矢量值，对应三种温度工况。Forces and Moments（力和力矩）输入力和力矩所在点的节点号。最多可以输入三种工况下的力矢量值。（P.3-34）Uniform Loads（均布荷载）均布荷载具有继承性，可以延续到下一单元，直到输入0或其它值才可以改变。输入值UX，UY，UZ可以改变为GX，GY，GZ，即与总管重相比的分数值，这主要用在定义静地震荷载时。最多可以定义3种均布荷载矢量值。（P3-35）Wind Load（风荷载）输入ASCE #7中定义的

35、形状系数。风荷载具有继承性，可以延续到下一单元，直到输入0或其它值才可以改变。对圆形管系，输入值在0.50.65之间。(P.3-36)Element Offset（单元偏移量）输入TO节点的位置到实际TO节点位置的距离。输入FROM节点的位置到实际FROM节点位置的距离。单元偏移量只可以在单元的一个节点输入。输入项中，每项的缺省值均为0。单元偏移量的偏移值部分的热膨胀量为0。Piping Code Data（管道标准数据）Allowable Stresses（许用应力）许用应力辅助栏与输入的管道标准相对应。下面主要说明在B31.3标准中各项的意义：1. SC从“Appendix A”中得到的数

36、值，不包括焊缝系数（joint efficiency）。Eff的值可以为0，1或空。2. SH热态许用应力，对应于特定的材质，直接从“管道标准”中获得。SH的值通常应用前先除以焊缝系数。在B31.3标准中，该值也从“Appendix A”中获得。3. Fn应力范围缩减系数。4. Eff纵向焊缝系数。该值随管道标准的不同而不同。输入Eff后，SC和SH在用于计算许用应力之前都要先除以该值。5. SyB31.3规范不使用。6. FacB31.3规范不使用。7. PvarB31.3规范不使用。SIFs & TEEs（应力加强系数和三通）基本类型包括：1. 三单元“交叉”部件。2. 二单元“连

37、接”部件。完全定义的交叉模型需要三条管线集中于交叉节点，其中两条管线应是同线的。二单元“连接”部件可以有一个或两个单元接至连接节点。交叉和连接节点的类型和特性只需要输入一次。在CAESAR II的“错误检查”时，“WARNING”中会详细显示交点信息。该信息告诉用户计算和处理交点的SIFs时所做的所有假设。16种类型代码如下：1. 带加强板三通2. 未加强三通3. 焊接三通4. 马鞍接口5. 焊接接口6. 挤压焊接三通7. 环缝对焊8. 承插焊（No Undercut）9. 承插焊（As Welded）10. 锥形大小头11. 螺纹连接12. 双面焊接平焊法兰13. 松套法兰（B16.9）14

38、. 锻造马鞍接口15. 锻造斜接接口16. 锻造插入焊接接口输入栏中出现的符号意义如下：1. PAD T类型1“带加强板三通”的加强板厚度。在大多数管道标准中，该值应小于大管标准壁厚的1.5倍。如果该值为0或空，那么类型1就等同于类型2的“未加强三通”。2. CROTCH类型6“挤压焊接三通”中，凸出部分的岔口半径。3. WELD d定义管内径的平均圆周焊缝错边。用于对焊和锥形大小头。4. FILLET填脚焊焊角长度。只用于承插焊元件的连接。5. FTG ro分支接管的外径。6. WELD ID输入值为0或1。0表示焊接管件，1表示精加工或磨光的管件。用于类型14和类型16。7. B1B31.

39、3标准不用。8. B2B31.3标准不用。用户可以输入SIF（IN）和SIF（OUT）的值，但只用于该单元，不具有延续性。SIF也可以用于部分交叉和假腿的情况。用户可以在管系的任何地方定义SIF值。除了弯管单元，无交叉点的管线的SIFs值通常是1.0， 如果由于某些原因SIF值大于1.0，用户应该在交叉辅助栏中输入SIF值，而不必定义交叉类型。最常用的用户定义SIF值的情况是在直管上有大小头的情况，此时通常选SIF为2.0。注意，用户定义的SIF值只用于当前单元的节点上。Stress Intensification Factors（应力加强系数）在弯管单元，应力加强系数自动计算。而交叉点则按照

40、相应的管道规范计算。双击INTERSECTION(Y/N)栏，用户可以在管系的任何地方输入自己的应力加强系数（除弯管单元）。CAESAR II规定用户定义的应力加强系数不能小于1.0。需要加强的节点必须是当前单元的TO节点或FROM节点。应力只在单元末端加强。例如，两段管线在10节点相接，一段是从5到10节点，另一段是10到15节点，在5到10单元的节点10定义应力加强系数2.0，但10到15单元上10节点的应力加强系数仍是1.0。在交叉节点处，用户可以输入自己的应力加强系数以取代规范规定的值。例如，节点40是一个未加强三通点，主管是35到40和40到45节点。分支管的节点号是175到40。则

41、主管的应力加强系数为：SIF(IN)= 4.50SIF(OUT)= 3.75支管的应力加强系数为：SIF(IN)= 6.70SIF(OUT)= 5.58假定在交叉点处通过有限元分析（finite element analysis）得到主管的应力加强系数分别为2.3和1.87，而分支管的应力加强系数与规范的推荐值相同，即6.70和5.58，要正确输入主管的应力加强系数，需要在两个单元改变系数值。而在支管单元仍输入交叉类型2。Material（材质）P.3-93下面列出的都是韧性材料，可以通过对焊自动焊接，并形成均一的结构。但事实上，因为焊接介质不同，而焊接材料比管线材质高这一点也是近似的，也会出

42、现一些波动，所以对下列材质并不做特别推荐。CAESAR II 所使用的最常用的四种材质如下：a.) 304SS-A240304不锈钢b.) 316SS -A240316不锈钢c.) 600Inc-Inco 600高镍d.) 625Inc-Inco 625高镍Liners（衬里）衬里使膨胀节内表面光滑，降低了压降，并减少了流体流动引起的膨胀节内腔的振动。当流体流速大于1.3 ft./sec. 推荐使用衬里，大于25 ft./sec.时，建议与供应商联系。高标号的衬里应用在高流速或紊流系统中。流体含固体颗粒时，衬里厚度增加。Cover（保护层）外保护层用于保护薄壁管（0.010到0.090 in.

43、），以免于机械碰伤。当管线保温时，也推荐使用外保护层。Break Command（增加中间点命令）该选项在管线的输入菜单或“List编辑器”中使用，它允许用户把一个单元分成两个或更多的单元。“增加中间点”选项用于下列情况：1-两节点间的直管段上需要增加支架点，或者在属性方面的其它变化。2-一段很长的直管段需要分割成几段相同长度的管段，并具有相同的支架形式，例如管架上的管线，或埋地管线，在管线方向上均布很多土壤形成的支架点。从“List编辑器”上弹出的“break”屏幕显示如下：（略）上图说明如何在节点2534和2536之间如何增加一个节点2535，如果该节点的支架形式和管线上其它节点的支架形式

44、相同，那么还可以在“Get support condition from?”后添写该节点号，而2535点上就会自动形成相同的支架。插入多个支架点时提示信息如下：（略P.3-94）提示“support condition”时，如果输入已有的带+Y约束的节点号，就会在所有的新的节点上出现+Y方向上的约束。多点插入的BREAK命令应满足下列情形：1-管架支撑时，总长度及节点位置都是已知的，并且直接输入。2-埋地管线的埋地总长度是已知的，单个单元的长度也是已知的。例如：已知：总长度=565 ft.，X方向，起始节点号=50，每段长度约20 ft.解答：计算终节点号：50+int(565/20)*5=1

45、90.输入节点号，从50到190，565 ft. X方向。“Break”该单元时显示如下：Insert single node?NNode step from 50 to 190?5注意：下列三种情况下“Break”不起作用：1 该单元是膨胀节2 该单元在DX，DY，DZ方向的尺寸均为空或零3 该单元有偏移量。Auxiliary Data Input(K-AUX)在管线输入表形式下键入【K】就会出现下列菜单：（略P.3-95）选项1和2在本章后面的“scratchpads”部分详细说明选项用于输入和计算管嘴的柔性管嘴柔性是指管嘴的端点和空间某固定点之间的柔性，或者说管嘴的端点和容器壁上节点之间

46、的柔性用户输入选项时，就会出现下列NOZZLE MENU：（略P.3-96）菜单项允许用户第一次输入数据或编辑已有的数据，菜单项列出所有的管嘴数据，并计算钢度，菜单项可用于删除以前输入的管嘴数据。管嘴的节点号输入后，CAESAR II检查容器直径上的节点、荷载和壁厚。若节点输入正确，就会出现下列节点输入表：（略P.3-96）节点柔性按照WRC-297计算，1984年8月发布，用于柱体对柱替的交叉连接。该计算适用于下列情形：·管嘴上的节点只与一个单元相连；·管嘴上该节点无约束，并在各个自由度上都没有位移。配管系统分析时，程序自动生成约束，用于计算管嘴柔性。若定义容器上的节点号

47、，容器的节点就作为个方向都约束的节点参与计算。容器的节点和上述管嘴的节点具有相同的约束。用户不要在管嘴的节点和相应的容器节点上设置约束或单元，CAESAR II 会依据柔性数据形成所需的连接形式，而填写的两点之间的刚度只会形成错误！下图说明单管嘴和管嘴容器节点对的柔性计算。（略P.3-97）进行管嘴柔性的错误检查时，显示器上会显示曲线数据。它可用于了解该特定的节点和曲线边界的靠近程度。注意：用户只有通过错误检查并没有关闭警告信息才可以看到WR 297计算数据。管嘴输入表中的各项详细讨论如下：NOZZLE NODE NUMBER（管嘴节点号）（略）下面以二套常减压装置常压转油线改造塔区工艺管线输

48、入为例进行说明.启动CAESARII软件后,屏幕显示CAESARII总控信息:管线需经过以下步骤完成应力计算:一、 定义任务文件:总控菜单中File项为任务(JOB)管理. CAESARII为每段管线建立一个任务文件.File项中New子项建立新任务文件;Open子项选择打开一个旧任务文件经New或Open后,选中当前任务文件,. 二、打开数据输入环境:选中Input项后,进入图1-1界面: 图1-1 注：为便于描述，将屏幕各方框所代表的数据区按从上到下、从左至右编号，最右边称为辅助栏区 - 管单元的端点(节点)编号(Node Number): 始端:2030 末端:2040区 - 管单元长度

49、(Element Lengths)单元在管系总体坐标上的投影： DX: 0(缺省) DY: 28000(mm) DZ: 0(缺省)区 - 管材截面特性（Pipe Section Properties）: 外径(Diameter):3800(mm) 壁厚(Wt):10.01(mm) 腐蚀余量(Corrosion): 缺省 保温厚度(Insul Thk): 120区 - 操作条件(Operating Conditions): CAESARII共提供三个设计温度和两个设计压力。用户根据设计条件填写温度点和压力。 Temp1:350(） Temp2: Temp3: Pressure1:300(kPa）

50、 Pressure2: 本例题只有一个设计温度Temp1和一个设计压力Pressure1。至此，管单元通用信息描述完毕。从分区开始定义特定的管单元信息：区 - 特殊单元信息(Special Element Information): 此区为复选框, 双击(或选中后单击)某一选项, 将激活辅助栏，显示相应描述信息： Bend :弯头图1-2 选中Bend,辅助信息栏如图1-2所示： 弯管半径(Radius)：525(mm) 类型(Type)-弯管端部法兰数: 0-端部无法兰1- 一端为法兰连接2- -两端均为法兰连接 Angle#n: 弯管上定义节点的角度(最小间隔>5度) Noden: 弯管弯曲部分Angle#n角度上的节点号(18,19)。 弯管上共可定义三个节点。 MITER: 斜接弯管(虾米弯)的焊缝条数 FITTING: 弯管壁厚, 缺省表示弯管壁厚与相连直管相同 Rigid :刚性件 当单元为一钢性元件(阀门或法兰)时，激活Rigids辅助栏如图1-3： Rigid Weight：刚性件重(不包括保温