ASME III 的 NC 和 ND 篇 - CAESAR II - 帮助

CAESAR II 用户指南

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中文 (大陆)
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CAESAR II
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帮助
CAESAR II Version
13

用 NC 和 ND 计算压力硬化

规范默认未定义压力硬化。通过在设置文件中选择使用压力硬化(Use Pressure Stiffening)=Yes 选项,可在分析中考虑弯头的压力硬化。

用 NC 和 ND 对带法兰端部进行修正

只要弯头不是宽间距虾米弯,规范允许对带法兰的端面进行修正。

使用 NC 和 ND 的补强及非补强焊接三通的最小 SIF 值

补强焊接三通和非补强焊接三通的最小应力增大系数是 2.1

用 NC 和 ND 计算 B1 和 B2

用 ASME NC 和 ND 的方程计算 B1 和 B2。

使用 NC 和 ND 规范计算自由许用值

如果使用本管道规范将动态荷载工况定义为“膨胀”,则将忽略自由许用值(Liberal Allowable),并从许用限值中删除(Sh-Sl)项(参见下文)。这是程序编制的决定,不是管道规范的解释,也不是动态分析推荐方法。

用 NC 和 ND 计算分支处应力增大系数

分支处的面内和面外应力增大系数相同。

结合 NC 或 ND 使用 WRC329

对于焊接三通或预制加强三通以外的分支,用方程 p*r2*t 计算应力的近似截面模量。

这包括所有异径分支管及所有 d/D 比率。

用 NC 或 ND 确定支管应力增大系数

如果不想采用规范规定的焊接异径三通和加强异径三通支管应力增大系数,则在设置文件中选择对 RFT 和 WLT 无异径 SIF 值(No Reduced SIF for RFT and WLT) 选项。

计算 NC 和 ND 许用应力

用下面的公式计算应力许用值。

膨胀许用应力 = f(1.25Sc + 0.25Sh) + (Sh-Sl)

持续许用应力 = 若不在分支处,则为 1.5Sh

偶然许用应力 = 1.8Sh 但不超过 1.5Sy,如果 OCC=1.2;

2.25Sh 不超过 1.8Sy,如果 OCC=1.5;

3.0Sh 不超过 2.0Sy,如果 OCC=2.0;

式中

f = 循环折减系数

Sc = 冷态许用应力

Sh = 热态许用应力

Sl = 来自 PD/4t+0.75iMb 的持续应力

Sy = 材料屈服应力

OCC = 偶然系数,来自 CAESAR II 的配置文件

用 NC 和 ND 计算两根管道的交点

对于两根管道的交汇处,如对焊或承插焊,B1 和 B2 系数均为 1.0。如果支管平均半径与主管平均半径的比值小于 0.5,则不管分支管是哪种类型,其 B1 和 B2 均按照异径分支规则进行计算。如不使用异径分支管规则,则对焊管件采用下述规则:

B2b = 0.4 * (R/T)**2/3 但不 < 1.0

B2r = 0.5 * (R/T)**2/3 但不 < 1.0

可以在 SIF&三通辅助区域中对任一节点修改 B1 和 B2 值。用户在辅助区域中修改的 B1 和 B2 值仅应用于该单元,无论该节点是否是分支点。

用 NC 和 ND 计算 r/R 的比值

r/R < 0.5 时,用下式确定 B1 和 B2:

B2b = 0.50 C2b 但不 < 1.0

B2r = 0.75 C2r 但不 < 1.0

C2b = 3(R/T)2/3 (r/R)1/2 (t/T)(r/rp),但不 < 1.5

C2r = 1.15(r/t)1/4 但不 < 1.5

用 NC 和 ND 确定支管的应力增大系数

WRC 329 得出的支管应力增大系数小于 ASME NC 和 ND 得出的支管应力增大系数,但两个规范的主管应力增大系数相同。当 d/D<0.5 时,支管应力增大系数缩小了 2 倍。当 d/D 介于 0.5 和 1 之间时,WRC 329 纠正了 Mob(面外弯曲)的不一致性。在 d/D 比率的下限范围内,WRC 329 没有 NC 和 ND 保守,在上限范围内,WRC 329 比 NC 和 ND 保守。

用 NC 和 ND 计算 Pvar

Pvar 表示操作压力和用于方程 11 的 Pmax 的差值。CAESAR II 生成的偶然应力包括压力在内的持续应力,以及操作压力与峰值压力差值生成的偶然应力。

膨胀应力范围限制

为了满足方程 10 或 11,膨胀应力 iMc/Z 必须小于 f(1.25Sc + 0.25Sh) 或 f(1.25Sc + 0.25Sh) + (Sh-Sl) 之间的较大值,其中 Sl 是方程 11 所定义的持续应力:Sl= PDo/4tn+0.75iMa/Z 。

用 NC 和 ND 计算力矩总和

CAESAR II 中符合方程 8 和 9 的分支处力矩求和方法,可用于分支处每个管段端面力矩 SRSS 求和。根据 NB 3683.1 的规定,用户不一定需要对单个分支三通采用力矩累积总和规则。此外,所有分支处应力计算可采用 NC 和 ND 的有效截面模量规定,如方程 8 和方程 9 等。NB 章节仅用来获得 B1 和 B2 值,并根据需要计算局部柔性。CAESAR II 也采用这种方法,因此不计算分支点在持续荷载或偶然荷载条件下的许用应力。

用 NC 和 ND 确定持续工况应力增大系数

在 ASME 2 级或 3 级持续应力计算中不使用应力增大系数。

NC 和 ND 异径管默认值

默认柔性系数是 1.0。用下式计算应力增大系数:最大值为 2.0 或 0.5 + .01*alpha* SQRT(D2/t2).

式中:

D1 —— 大头直径

t1 —— 大头壁厚

D2 —— 小头直径

t2 —— 小头壁厚

Alpha —— 异径管圆锥角(度)

这里

Alpha = atan[ (D1-D2) / (2*异径管倾斜部分的长度*0.6) ]

SHARED Tip Alpha 是(同心)异径管过渡段的坡度(度)。如果未指定,CAESAR II 使用输入的异径管长度的 60% 计算 Alpha。如不填,则用估算的坡度设置该值,坡度值等于直径差值的 1/2 除以异径管输入长度的 60% 的除数的反正切。

Alpha 值不得超过 60º。D1/t1 和 D2/t2 中的较大值不超过 100。

若 alpha £ 30º,则 B1=0.5 ,若 30º < alpha £ 60º,则 B1=1.0;B2 = 1.0。

规范有一个错误,规范所指的备注 12 其实是备注 14。Alpha 不得超过 60º。