在 CAESAR II 中,荷载工况指的是一组管道系统荷载,此组荷载是同时作用并要一起进行分析。例如,由温度、自重和压力荷载一起组成的操作荷载工况。再例如,仅有自重荷载的安装荷载工况。
一个荷载工况也可以由其它荷载工况组合构成。例如,一个荷载工况可以是操作工况和安装工况之间的位移差。
无论荷载工况的组成如何,它总会生成一组报告,报告中会列出约束荷载、位移和转角、内力、力矩和应力。由于管道规范中计算方法和/或许用应力的定义,CAESAR II 还会将载荷工况按应力类型来进行标记。例如,上面提到的组合可以标记为膨胀(EXP)应力工况。
管道系统荷载
组成基本(非组合)荷载组的管道系统荷载与在经典管道输入对话框中的各种输入项有关。下表列出各个荷载组的代号、名称和使分析有效的输入项。
代号 |
名称 |
激活荷载工况的输入项 |
---|---|---|
W |
自重 |
管道重量、保温重量、内衬材料重量、覆层重量、流体重量、刚性件重量 |
WNC |
不包括流体的重量 |
管道重量、保温重量、内衬材料重量、覆层重量、刚性件重量 |
WW |
水重 |
管道重量、保温重量、内衬材料重量、覆层重量、充水重量、刚性件重量。(一般用于水压试验) |
T1 |
温度组 1 |
温度 #1 |
T2 |
温度组 2 |
温度 #2 |
T3 |
温度组 3 |
温度 #3 |
T9 |
温度组 9 |
温度 #9 |
P1 |
压力组 1 |
压力 #1 |
P2 |
压力组 2 |
压力 #2 |
P3 |
压力组 3 |
压力 #3 |
P9 |
压力组 9 |
压力 #9 |
HP |
水压试验压力 |
水压试验压力 |
D1 |
位移组 1 |
位移(第 1 个向量) |
D2 |
位移组 2 |
位移(第 2 个向量) |
D3 |
位移组 3 |
位移(第 3 个向量) |
D9 |
位移组 9 |
位移(第 9 个向量) |
F1 |
力组 1 |
力/力矩(第 1 个向量) |
F2 |
力组 2 |
力/力矩(第 2 个向量) |
F3 |
力组 3 |
力/力矩(第 3 个向量) |
F9 |
力组 9 |
力/力矩(第 9 个向量) |
WIN1 |
风荷载 1 |
风型系数 |
WIN2 |
风荷载 2 |
风型系数 |
WIN3 |
风荷载 3 |
风型系数 |
WIN4 |
风荷载 4 |
风型系数 |
WAV1 |
波浪荷载 1 |
施加波浪荷载 |
WAV2 |
波浪荷载 2 |
施加波浪荷载 |
WAV3 |
波浪荷载 3 |
施加波浪荷载 |
WAV4 |
波浪荷载 4 |
施加波浪荷载 |
U1 |
均布荷载 |
均布荷载(第 1 个向量) |
U2 |
均布荷载 |
均布荷载(第 2 个向量) |
U3 |
均布荷载 |
均布荷载(第 3 个向量) |
CS |
冷紧 |
材料 # 18 或 19 |
H |
弹簧初始荷载 |
弹簧设计或预定义弹簧 |
静态分析对话框左侧显示可用的管道系统荷载。
基础荷载工况
荷载工况由在输入中定义的一个或多个主要荷载组成。主要荷载工况是指需要求解矩阵方程 [K]{x} = {f} 的荷载工况。
例如:
-
W+T1+P1+F1 (OPE) 是一个主要的荷载工况
-
W+P1+F1 (SUS) 是一个主要的荷载工况
基础荷载工况可以由单一的荷载构成,例如用于安装重量分析的 WNC。基础荷载工况也可以是几个荷载加在一起,例如,操作工况 W+T1+P1+D1+F1。荷载工况定义完成后可以定义应力类别:持续(SUS)、膨胀(EXP)、偶然(OCC)、操作(OPE)和疲劳(FAT)等。这里给出定义的两个示例:WNC (SUS) 和 W+T1+P1+D1+H (OPE)。按此方式输入每个基础荷载工况。
W、T1、D1、WIN1 等荷载分量前面可以加 2.0、-0.5 等比例系数。同样,在构建组合工况时,也可以在先前的荷载工况名称前面加上比例系数。
这种做法有以下几点好处。
-
如果一个载荷是另一个载荷的倍数(例如,安全停堆地震是运行基准地震的两倍),则只需要在经典管道输入界面输入一个荷载。在静态分析 —— 荷载工况编辑器对话框中,可以对这个荷载进行缩放或保持原大小来使用。
-
若一个荷载的方向是正反双向的,例如风载荷或地震载荷,只需要在经典管道输入界面输入一个荷载。在载荷前面加 + 或 - 号,来改变方向。
-
荷载评级设计系数(LRDF)方法可由单个荷载分量乘其风险系数来实现。例如:
1.05W + 1.1T1+1.1D1+1.25 WIN1
可以从列表的每一行来选择应力类型。
组合荷载工况
可以通过组合荷载工况来合并基础荷载工况的结果。这些组合工况始终要在基础荷载工况的后面输入。用 L1、L2 等前缀来命名基础荷载工况的组合。
代数组合荷载工况指的是先前已求解的主要荷载工况的组合。例如:
-
L1-L2 (EXP) 是采用用户所选的组合方法来组合位移、力和应力的组合工况。
-
L4+L6+L8 (OCC) 是采用用户所选的组合方法来组合位移、力和应力的组合工况。
+ 号和 - 号是乘数的一元运算符/符号。如果主要荷载工况的荷载或组合工况的荷载工况前面没有值,则乘数为 +1.0 或 -1.0。如果荷载或荷载工况前面有值,则乘数为 + 的该值或 - 的该值值。
对应力类型为疲劳(FAT)的所有荷载工况,必须要定义预期的荷载循环次数。
代数组合示例参见下面的系列荷载工况。
荷载工况 |
|
|
---|---|---|
1 |
W+T1+P1+H+0.67CS (OPE) |
热态操作工况。比例系数 0.67 是表示有效冷紧是冷紧量的 2/3。 |
2 |
W+P1+H+0.67CS(OPE) |
考虑冷紧的冷态操作工况。 |
3 |
W+P1+H(SUS) |
传统的持续工况。 |
4 |
WIN1(OCC) |
风荷载工况。稍后可通过相应的操作来表示平均风荷载 1X 和最大风荷载 2X(正向和反向)。 |
5 |
L1-L2(EXP) |
从冷态到热态的膨胀工况。用 L 表示荷载工况,而不是 DS。 |
6 |
L1-L2(FAT) |
从冷态到热态 10,000 次循环的疲劳评判。 |
7 |
L1+L4(OPE) |
承受平均风荷载(正向)的热态操作工况。 |
8 |
L1-L4(OPE) |
承受平均风荷载(负向)的热态操作工况。 |
9 |
L1+2L4(OPE) |
承受最大的风荷载(正向)的热态操作工况。 |
10 |
L1-2L4(OPE) |
承受最大的风荷载(负向)的热态操作工况。 |
11 |
L2+L4(OPE) |
承受平均风荷载(正向)的冷态操作工况。 |
12 |
L2-L4(OPE) |
承受平均风荷载(负向)的冷态操作工况。 |
13 |
L2+2L4(OPE) |
承受最大风荷载(正向)的冷态操作工况。 |
14 |
L2-2L4(OPE) |
承受最大风荷载(负向)的冷态操作工况。 |
15 |
L3+L4(OCC) |
偶然应力工况,持续工况加平均风荷载。 |
16 |
L3+2L4(OCC) |
偶然应力工况,持续工况加最大风荷载。 |
17 |
L9+L10+L11+L12(OPE) |
最大约束荷载工况。组合的选项应为 MAX。 |
CAESAR II 允许定义最多 999 个用于分析的荷载工况。若需要更多的荷载工况,可以复制模型到新的文件当中,并定义额外的荷载工况。