CAESAR II 中的弹簧选型

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输入界面 – 特别设置 Hanger Design Control Data (1/2)

例如:
Operating Case 1 (LC1) Operating Case 2 (LC2)
Design for LC1 Design for LC2
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设置选型参数，指定已有弹簧
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管道输入界面 – 弹簧数据
定位弹簧
选择弹簧
指定弹簧
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管道输入界面 – 节点数据(1/3)

Node / CNode
Node: 定义弹簧位置. CNode: 可以认为Cnode为弹簧的另一端 (此处可能生 根在有附件位移的地方，弹簧在选型时会考虑这个附 加位移).
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输入界面 – 特别设置 Hanger Design Control Data (1/2)

计算实际冷载
指定后，CAESAR II将在弹簧选型后将弹簧作为一个已 知支吊架进行一个额外的计算。这个分析将决定弹簧被 首次激活时的实际安装荷载。 以下情况下，此计算被认为是重要的:
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以前的选择 – 5: 模型中可能的选择
程序可能选择刚性约束、弹簧支吊架或者恒 力弹簧支吊架。 所有管道系统都涵盖这三种支吊架：

刚性约束 代表一个刚性的垂直约束 弹簧 表征一个柔性的垂直约束（K=弹簧选型刚度） 和一个预加荷载的组合（计算出的安装荷载） 恒力支吊架 代表一个向上的支撑力，并会在约束 报告中列出
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输入界面 – 通用 Hanger Design Control Data (2/2)

许用短程弹簧

如果您不希望选择短程弹簧可以关闭此开关

许用载荷变化率 (%)
载荷变化率是载荷变化除以热载 规范建议载荷变化率不超过25% (B31.1 & MSS SP69) 减小敏感设备附近的载荷变化 (例如：恒力弹簧载荷变 化大约为6%)
Intergraph® CAESAR II ® 卓越缘于积累，创新带来突破
李世林
Intergraph CADWorx & Analysis Solutions, Inc. Intergraph CADWorx & Analysis Solutions, Inc.
可变支架
CAESAR II 中弹簧选型的算法
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可变支架
为什么需要用? 弹簧支吊架能够在存在垂直位移的情况下支撑重 力

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选型过程 – 1: 收集数据

计算指定位置的平衡荷载
这个荷载将抵消所有由于重量导致的变形 这个载荷是热载 也能够作为冷载使用


计算每个指定位置的垂直位移

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就是如此简单

CAESAR II怎么做到这一点呢?
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CAESAR II 弹簧输入数据

用户可以在4个不同的地方指定不同部分的弹簧选 型数据

CAESAR II 配置界面

控制当前模型数据的初始值 对当前的模型设置通用设置及初始设置值

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管道输入界面 – 设计数据(2/3)
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管道输入界面 – 设计数据(2/3)

弹簧表
CAESAR II提供33个制造商弹簧表 所有都包含3个种类 (如：短程，中程，长程) 有些存在4个

Hanger Manufacturers in CAESAR II

用户可以在4个不同的地方指定不同部分的弹簧选 型数据

CAESAR II 配置界面

控制当前模型数据的初始值
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数据文件夹 – Configuration 设置 (1/3)

弹簧默认初始刚度

1E12 和刚性约束一样 我们当前支持33个弹簧表 建议用不同的颜色来显示关联弹簧 (可以表 明不同的边界条件)

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输入界面 – 通用 Hanger Design Control Data (2/2)

弹簧表

选择33个弹簧表中的一个百度文库

选项框 (more later)
延展范围 – 超越推荐范围以外 冷载 – 冷态载荷选弹簧，可用于调试设备 热载居中 – 尝试选择更好的弹簧

管道系统刚度非常小. 选择的弹簧刚度非常高. 弹簧行程大。通常对弹簧远离设备管嘴的小直径管道系统更加 重要。

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输入界面 – 通用 Hanger Design Control Data (2/2)

新模型的模型设置和现有弹簧未指定的设置。新 的不会替换现有的数据。

默认弹簧表


弹簧&关联节点弹簧的显示 (不同颜色)

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数据文件夹– Configuration设置 (2/3)

忽略弹簧刚度
用户与简单手工计算结果进行复核 (忽略弹簧刚度只添 加热载) 需要手动指定 不推荐使用

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在不含重量情况下计算垂直位移
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选型过程– 1: 怎样得到数据

计算指定位置的平衡荷载
对指定的每个弹簧设计的位置进行重量分析，用+Y刚 性支架替代弹簧分配重量[假设+Y朝上] +Y 支架的荷载即为平衡荷载


计算每个指定位置的垂直位移
用“平衡载荷”替换+Y支撑进行操作工况的计算 得到位移，去掉上一步添加的力。

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输入界面 – 通用 Hanger Design Control Data (2/2)

刚性支架位移标准

如果弹簧位置的垂直位移小于这个值，CAESAR II将 选择一个刚吊 (如 Y 向约束) 如果热态的变形大于这个值，CAESAR II将选择恒力弹 簧

最大许用行程限制
输入界面 – 特别设置 Hanger Design Control Data (1/2)

这里,设置如下的弹簧控 制参数:
弹簧工况数量= 2 多工况设计选项= Operating Case 1 在模型输入界面, 重设右侧 的弹簧为: 多工况设计选项= Operating Case 2

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选型过程– 2: 找到正确的弹簧
什么样的弹簧在1/3 英寸位移下能够承 受600lbf的力？ 找到工作荷载 找到相应的弹簧位 置 找到安装位置 读取安装荷载

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选型过程 – 3: 校核载荷变化率
载荷变化率是相对工作荷载的载荷变化百分比 通常限制在 25% 这里:

此处将控制选弹簧所要求计算的工况数量
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输入界面 – 特别设置 Hanger Design Control Data (1/2)

多工况设计选项
每当在弹簧选型时考虑多个工况，CAESAR II必须知道 你想怎样来权衡不同工况之间的结果。 由于热应变会影响支架荷载，弹簧工作荷载和变形都 可能改变。 多工况选项对于一开一备的泵系统非常好用。 此选项能够被设置为独立弹簧选择的一部分

户可以在4个不同的地方指定不同部分的弹簧选型 数据

CAESAR II 配置界面

控制当前模型数据的初始值 对当前的模型设置通用设置及初始设置值

输入界面 – Hanger Design Control Data

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输入界面 – 特别设置 Hanger Design Control Data (1/2)
NPS Industries Basic Engineers Carpenter & Paterson Pipe Supports USA PSSI GmbH
Lisega Inoflex Pipe Supports Ltd. Quality Pipe Supports Seonghwa
Fronek E. Myatt Witzenmann PiHASA Mitsubishi
数据文件夹 – Configuration 设置 (3/3)

在弹簧位移工况 中考虑弹簧刚度 的影响
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数据文件夹 – Configuration 设置 (3/3)

在弹簧位移工况中考虑弹簧刚度
这将减小弹簧的行程误差 设置弹簧位移工况的弹簧刚度为 “As Designed” (替换 之前的 “Ignore”)

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CAESAR II 弹簧输入数据

用户可以在4个不同的地方指定不同部分的弹簧选 型数据

CAESAR II 配置界面

控制当前模型数据的初始值 对当前的模型设置通用设置及初始设置值


输入界面 – Hanger Design Control Data

管道输入界面 – 弹簧数据 (选项框)
Anvil Piping Technology SINOPEC Sarathi Binder Yamashita
Bergen Power Capitol BHEL Myricks Gradior Sanwa Tekki
Power Piping Piping Services Flexider China Power NHK Techno Industrie
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管道输入界面 – 设计数据(2/3)

3个选项框可以任意组合
延展范围 设计阶段，制造商假设的重量可能不正确。因此，厂家设 计弹簧时在最顶和最底载荷处允许在现场适当调节。 CAESAR II将允许基于这个最大的行程设计弹簧。 冷载 此开关将用冷态载荷选弹簧，通常用于调试设备。 热载居中 如果下一个牌号的弹簧的工作点更加靠近总行程的中间将 被选择

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数据文件夹– Configuration 设置 (3/3)

在弹簧位移工况考虑弹簧刚度
将 “Theoretical Cold Load” 更名为 “Field Installed Load” 注意下面的提示

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CAESAR II 弹簧输入数据

变化为100 lbf 工作荷载为 600 lbf 变化率为 16%

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选型过程 – 4:查找弹簧




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什么样的弹簧在1/3英 寸行程后能够支撑600 lbf? 8号 短程弹簧 弹簧刚度 = 300 lbf/in 工作荷载 = 600 lbf 荷载变化 = 300*1/3 安装荷载 = 700 lbf

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管道输入界面 – 设计数据(2/3)

可用空间
指定在管道上部或者下部可用于安装弹簧的空间。如果定义的 是负值，软件将假设要安装的是支座。 CAESAR II 选择长度满足安装空间的弹簧。 此空间不包含弹簧附件.


输入界面 – Hanger Design Control Data

输入界面 – Hanger Data (Checkbox)

设置选型用参数及指定已有弹簧数据
添加弹簧在每个工况中的作用
工况设置界面– Load Case Options

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CAESAR II 弹簧输入数据

在此找到特别设置:
用于弹簧选型的操作 工况数量 多工况设计选项 计算实际冷载

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输入界面 – 特别设置 Hanger Design Control Data (1/2)

用于弹簧选型的操作工况数量 指定设计弹簧时需要考虑工况的个数。这个值是1到9 之间的数字并且与需要考虑的热工况个数相对应。如 果定义了大于1的数，多工况选项将强制启用。

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输入界面 – 特别设置 Hanger Design Control Data (1/2)

多工况设计选项(总共13个选项)
基于独立的工况设计 (#1 - #9) 基于最大的工作荷载设计 基于最大的行程设计 基于平均的载荷在位移行程设计 基于最大的载荷和行程设计