CAESAR II 总体坐标至WRC 107局部坐标轴的力/力矩转换 - CAESAR II - 参考数据

CAESAR II 应用指南

Language
中文 (大陆)
Product
CAESAR II
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参考数据
CAESAR II Version
12

为了定义容器的方向向量,首先需要按WRC 107公报指定输出数据点(A-D)。数据点B和A之间的连线定义容器中心线(对封头上的管口,容器中心线必须定义为垂直于管口中心线的方向)。因为在所示的容器/管口布置中,A点被指定给管口底部,容器的方向向量可写成(0.0, -1.0, 0.0),管口的方向向量可写成(1.0, 0.0, 0.0)。

管口的方向向量始终定义为从容器与管口的连接点指向容器中心线。

在前面的图中,有两个节点(节点55和66)在管口/容器连接面上占相同的位置。可以在节点55处,用带关联节点56的锚固约束来模拟容器的局部柔性为全刚性。

这种建模方法的详细说明参见 CAESAR II 用户指南的“管道输入”章节。

然后用WRC 297容器局部柔性模型取代锚固约束,重新运行工作任务,查看管口附近管系中的荷载和位移范围。在上述两种情况下,都可以通过 CAESAR II “约束(Restraint)”报告获得约束点的力和力矩荷载。这些荷载反应了管道对容器的作用。下图是刚性固定架模型的约束报告。

约束报告中可能不体现总的持续轴向荷载。压力推力荷载对管口施加了额外的轴向荷载。压力推力始终趋于将管口推离容器。例如,对12英寸管的内径面积施加275psi的压力时,总的轴向荷载(P)为:

P = -26 - P(A)
= -26 - 275p (122)/4
= -31,128

如有需要,可以用WRC 107/297分析模块对输入自动调整轴向荷载P。要开始分析,在主窗口功能区点击分析 > 元件 > WRC 107(537)/297/PD5500。软件首先提醒用户创建新的WRC工作任务,再提醒用户输入描述管口(管口数据(Nozzle Data)标签页)和容器(容器数据(Vessel Data)标签页)的几何数据,然后输入载荷数据(荷载数据(Loads Data)标签页)。

进行WRC 297计算时,点击 ,在对话框左面出现新的标签页。

可以输入三个代表持续(SUS)荷载工况、热膨胀(EXP)荷载工况及偶然(OCC)荷载工况的载荷组。CAESAR II 自动连续计算每一个荷载工况的应力,执行WRC 107应力求和程序,以比较计算应力强度和ASME第8卷第2册的附录4所规定的许用应力。本例重点分析持续工况和热膨胀工况。荷载参见下图。不适用的方框可以保留为空。如果对正在执行WRC-107分析的系统进行了静态分析,则 CAESAR II 可以直接从输出文件导入荷载。针对每个工况,点击从工作项导入荷载(Import Loads from Job),导入荷载。CAESAR II 读取管口数据(Nozzle Data)标签页中指定的管口节点编号上的荷载。

WRC 107/297 工具栏中点击局部应力分析(Local Stress Analysis),运行分析。软件弹出输出对话框,显示处理结果。

可以在WRC 107/297工具栏中点击用Microsoft Word查看报告(View Report Using Microsoft Word),执行WRC 107计算和求和,并直接发送结果到Microsoft™ Word。

在输入反馈报告后面,从WRC 107计算中提取的参数会列在该报告中。这一步类似于手动进行数据采集。这些无量纲值结合管口荷载,用来计算两个法向应力和一个剪切应力。报告会显示管口周围容器内外表面四个点,即A点、B点、C点和D点的应力值。CAESAR II 计算法向应力和剪切应力,并将其转换成应力强度,与材料的许用应力进行比较。应力计算输出参见以下示例。如输出所示,最大膨胀应力强度(117485 psi)出现在B点(Bu)外表面。

WRC 107持续荷载的应力计算

WRC 107热膨胀荷载的应力计算

WRC 107应力求和:管口连接点的容器应力求和

失效项显示为红色。

由于当前管口载荷使应力强度超过ASME第8卷第2册的标准,所以必须对该管口荷载进行调整。一种方法是从源头上调整管口载荷;另一种方法是通过增加容器壁厚或设置补强板来加强容器侧的管口连接。重复相同的分析步骤,直到最终结果符合要求。

选择补强板以后,CAESAR II 会自动计算补强板边缘的应力。