CAESAR II管道应力计算入门教程(二):基础操作(初始位移、管嘴、弹簧)

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今天我们来接着对输入界面中的功能进行补遗学习,有些功能在我们常用的静力分析中不常用到,我们了解一下即可,后面我会在专门的方面对其进行深入的讲解。

位移荷载(初始位移)

这个位移荷载是一个非常实用的功能,它的含义是在一个节点处人为的添加一个初始的位移,包括线位移和角位移;我们在工程中经常会在以下情况下用到:

1、设备接口,比如透平,空冷机等等的接口,这些设备因为其工作温度的原因,设备接口在工作温度下会有位移,这个我们管道应力计算时必须考虑到,因为它会影响设备口及管道的受力;特别是敏感设备,如果不考虑这个初始的位移,算出来的接口受力不正确,在运行中是会造成设备损坏的。

2、原有工程上的新建工程,这种情况也非常常见,比如我们从原来管道上又新建了一根支管;为了保证计算的准确性,我们可以把原有的管道一起模拟出来,但这很费时费力;这时我们就可以在我们的接口处把原管道的位移添加进来,即保证了计算的准确性,又非常的节省时间。

在Displacement处双击,随之屏幕右边出现位移荷载输入栏:

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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

另外:我们要注意的是,位移和约束是不能同时存在的,一个节点要么设置约束,要么设置位移,这也是很多新手经常犯的一个错误,导致运行出错。

管嘴

管嘴是一个常用的管件,它的模拟很简单,只需要按提示输入即可。

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:
各项符号含议如下: 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)Vessel容器的温度。非必须输入,如果输入则材料号应输入容器的材料号

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Noddle Node和Vessel Node的约束形式。

 

弹簧支吊架

弹簧是我们管道的一个重要组件,特别是在高温管道上,因为温度的影响,管道出现位移,使某些点的支吊架不受力。这是我们应该避免出现的情况,因为这个支吊架不受力之后,管道跨距会增大,可能导致一次应力超标,所以在这种情况下,我们经常会用到弹簧支吊架。

双击Hangers,屏幕上出现弹簧输入菜单,菜单中各项含义如下:

各项符号含议如下:

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,我们国内的弹簧选用13,中石化标准。
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 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(0-No,1-Yes)是否允许使用短程弹簧,填0为否,填1为是
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

与初始位移相同,弹簧与约束也不能同时存在。今天我们先简单的了解一下,后面会有专门的章节讲弹簧。

法兰校核与管嘴校核

这两项今天不讲了,以后以专门的章节进行讲解。

 

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油气藏固相流化渗流力学理论及应用周守为,陈朝晖,张凤久著
稠油油藏火烧油层技术原理与应用杨钊著中国石化出版社9787511435880
采油技术手册(第9分册):压裂酸化工艺技术(修订本)万仁溥,罗英俊石油工业出版社9787502119706
天然气处理原理与工艺(第二版)王遇冬(主编)中国石化出版社

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