آموزش نرم افزار caesar -

[ریپورتر]

نرم افزار سزار يکي از نرم‌افزارهاي موجود در صنعت است که وظيفه اصلي آن آناليز تنش است. اين نرم‌افزار توسط شرکت C.A.E توليد شده و آخرين نسخه آن CAESAR 5 ميباشد همچنين اين نرم افزار قابليت لينک شدن به نرم افزارهاي ديگر همچونCAD WORX را نيز دارا مي باشد.
اينک به بيان برخي نکات مهم درمورد نرم افزار سزار پرداخته مي شود بايد توجه داشت که نکات بيان شده صرفاً جنبه يک آشنايي کلي دارد.
در نرم افزار سزار بايد از طريق پنجرهpiping input ابتدا مدل سه بعدي سيستم لوله کشي وارد شود.
در پنجره ذکر شده که در شکل زیر آمده است ، با توجه به نقشه‌هاي Piping طول لوله‌ها، مکان خم، نوع خم‌ها، مکان اتصالات انبساطي ، مکان سه راهه‌ها و بطور کلي سيستم دريافت شده از طراح Piping پياده ميشود. بايد در نظر داشت در اين مرحله مکان تکيه گاهها مشخص نمي‌شود. پس از پياده‌سازي مدل بايد بسراغ شرائط محيطي رفت. با استفاده از پنجرهPiping inputدما و فشاري که سيستم با آن روبروست مشخص ميشود.


از ديگر شرائط محيطي نيروهاي وارد بر سيستم است که مي تواند ناشي از تجهيزات دوار باشد مانند پمپ‌ها و کمپرسورها ویا صرفاً ناشي از وزن تجهيزات باشد. نوع بارگذاري نيز ميتواند گسترده يا متمرکز باشد براي مدل کردن زلزله، زلزله بصورت يک بار يکنواخت در نظر گرفته مي‌شود براي اين کار شتاب ناشي از زلزله بصورت درصدي از شتاب جاذبه زمين وارد مي شود. براي مدل کردن نيروي ناشي از باد و آسيبهاي هيدروليکي پنجره جداگانه وجود دارد پس از مشخص کردن شرائط بارگذاري بايد جنس لوله و چگالي سيال داخل لوله وچگالي عايق لوله‌ها در صورت وجود مشخص شود. در اين مرحله ورودي‌هاي اوليه نرم‌افزار کامل شده است.
یک نمونه مدل کامل شده در شکل زیر آمده است.
مرحله ديگر کار مخصوص لوله‌هايي است که زير خاک قرار دارند. براي اين کار از مدل کننده لوله‌هاي زير خاک استفاده مي کنند. در پنجره مربوطه بايد مواردي چون چگالي خاک وارتفاع خاک روي لوله‌ها مشخص شود سپس نرم افزار خاک اطراف لوله‌ها را بصورت تکيه گاههاي غير خطي مدل مي کند.

در نرم افزار سزار دو نوع آناليز وجود دارد. آناليز استاتيکي و آناليز ديناميکي.

خروجي آناليز استاتيکي، تنش‌ها درنودهاي ايجاد شده، نيروهاي وارده بر سيستم ناشي از وزن سيستم ، انبساط و انقباض حرارتي و غيره در نودهاي ايجاد شده مي باشد در زير ليست کامل خروجي‌هاي استاتيکي آورده شده است (درنودهاي ايجادشده)
1- تنش‌ها 2- نيروها در مختصات اصلي و محلي 3- جابجائي ها 4- ميزان نيروهاي وارده به
تکيه گاهها




در هر نودي که تنش‌ها از ميزان تنش مجاز بيشتر باشد نرم افزار اعلام مي کند.
.


در آناليز ديناميکي مواردي مانند فرکانس طبيعي سيستم ، پاسخ سيستم به نيروهاي نوساني و دنياميکي مانند عملکرد شير اطمينان و زمين لرزه بررسي ميگردد با توجه به پيچيدگي‌هاي آناليز ديناميکي بايد نسبت به صحت جوابهاي حاصله اطمينان حاصل کرد در اغلب اوقات جوابهاي آناليز ديناميکي قابل اطمينان نيستند.




پس از آناليز استاتيکي، از منوي خروجي جوابهاي آناليز را دريافت کرده و تنش‌ها و نيروها و جابجائي‌ها در نقاط مختلف بررسي ميشود سپس مرحله ساپورت گذاري شروع مي شود و با توجه به جوابها و با استفاده از تجربه ساپورت‌هاي پيشنهادي بر روي سيستم سوار مي شوند و سپس آناليز استاتيکي انجام ميشود و دوباره بر روي جوابها بررسي صورت مي گيرد در حقيقت دراين مرحله بايد سعي خطا کرده، اين کار با تغيير نقشه لوله‌ها و ساپورت‌ها و نوع آنها انجام مي شود.



منبع:http://hesampirooz.blogfa.com

[ریپورتر]

در ادامه آموزش نرم افزار سزار با هم یک خم ایجاد میکنیم . همانطور که می دانید خم ها المان هائی هستند که در سیستم لوله کشی برای تغییر مسیر استفاده می شوند . یاد آور میشوم هنوز ملاک برای من دموی این نرم افزار است و مثال ها رو مطا بق با محدودیت های دمو طرح میکنم .
ابتدا نرم افزار رو فعال می کنیم بر روی file / new کلیک میکنیم . پنجره new job name باز میشود . یک نام برای مثال وارد می کنیم . مثلا 1 . در فیلد پائیین مسیر ذخیره فایل مشخص است . می توان با brows این مسیر رو تغییر داد . با ok کردن پنجره unit باز می شود . در این پنجره سیستم ابعادی فعال نشان داده می شود .که در تمام نسخه ها پیش فرض سیستم انگلیسی است . ما در ابتدا این سیستم را به SI تغییر می دهیم . ok میکنیم . پنجره piping Input باز می شود . این پنجره رو می بندیم . به tools/ configure می رویم . پنجره configuration باز می شود . از سر برگ های بالا بر روی database definitions کلیک می کنیم . از فیلد های ظاهر شده در پائین به سراغ units file name میرویم و اون رو از English به SI تغییر می دهیم و exit w/ save کلیک می کنیم





حال بر روی آیکون piping input کلیک می کنیم . مجددا پنجره unit باز می شود و باید سیستم SI رو نشان بده . OK می کنیم .پنجره piping input باز می شود .
در قسمت بالا دو فیلد وجود دارد به نامهای from و to . در این دو فیلد مشخص می کنیم المان مورد نظر از چه شماره نودی شروع می شود و به چه شماره نودی ختم می شود . باید توجه داشت که نرم افزار فقط در این دو نود خروجی می دهد و در مواردی که دقت بالا بخواهیم باید این نودها را بشکنیم که در این ارتباط در بخش بعدی آموزش که اختصاص به آنالیز دارد توضیح می دهم .
From رو 10 و to رو 20 قرار میدهیم . در سه فیلد پائین یعنی DX و DY و Dz مشخص میکنیم المان در هر کدام از جهات مختصات چه مقدار طول دارد . واحد ایئ فیلد در حال حاضر cm است . در فیلد Dx 10 cm رو وارد میکنیم . به سراغ فیلد پائین می رویم یعنی diameter در این فیلد قطر خارجی لوله رو تعیین می کنیم . در این فیلد معمولا قطر نامی مشخص می شود . اگر در خصوص قطر نامی مشکلی دارید در بخش نظرات اعلام کنید تا براتون توضیح بدم . اگر عدد 1 رو وارد کنیم نرم افزار این عدد رو قطر نامی در نظر میگرد و اون رو تبدیل به قطر واقعی متناظر می کند . اما اگر فرضا 1.8 رو وارد کنید نرم افزار چون چنین قطر نامی نداریم همان 1.8 رو در نظر می گیرد . ما در این فیلد عدد 1 رو وارد میکنیم . نرم افزار این قطر نامی رو به قطر واقعی 3.34 تبدیل میکند . در فیلد پائین Wt/sch ضخامت المان رو مشخص میکنیم . حرف s به معنی استاندارد رو وارد می کنیم . خود نرم افزار یک ضخامت استاندارد رو در نظر می گیره . فعلا با فیلد های پائین کاری نداریم و به سراغ temp1 میرویم و دمای 120 درجه سانتی گراد رو وارد می کنیم . temp 2 رو 70 درجه وارد می کنیم . فیلد pressure 1 رو به 250 kpa تغییر می دهیم در ستون بعدی المان های مختلفی داریم که یکی از آنها bend می باشد

بر روی chek box مربوط به bend دوبار کلیک می کنیم تا تیک بخورد در سمت راست ستونی باز میشود . در این ستون در ابتدا دو فیلد داریم که در آنها شعاع خمیدگی خم و نوع آن مشخص می شود . در یک دیدگاه کلی دو نوع خم وجود دارد small radius و large radius نوع small دارای شعاع خمیگی ای برابر با قطر لوله متصل به آن است و نوع large دارای شعاع خمیدگی به اندازه 1.5 برابر قطر لوله متصل به آن است . ما به پیش فرض نرم افزار احترام میذاریم و برای اینکه دلش نشکنه همان نوع small که ایجاد کرده قبول می کنیم . type رو که شامل یک فلنچ ودو فلنچ است رو خالی می گذاریم .
در ادامه سه فیلد angel این قسمت رو فکر کنید که منظور چیست و در نظرات بنویسید که به نظرتون منظورش چیه در بخش بعدی آموزش توضیحشو می دم . بقیه موارد در مثال ما نقشی نداره .
به فیلد material می رویم و از بین مواد موجود از 101 یعنی A 53A استفاده میکنیم . این شماره از استاندارد ASTM برگرفته شده . این لیست رو بررسی کنید مخصوصا شماره 21 . با انتخاب این ماده ضریب پواسون و مدول الاستیسیته و چگالی لوله به طور خودکار تغییر می کند . چگالی سیال رو 0.001 قرار می دهیم . به واحد آن دقت کنید Kg / cu.cm بخش اول کامل شد .حال به بخش بعدی می رویم . یعنی به المان بعدی . بر روی آیکون continue کلیک کنید.




همانطور که می بینید from به 20 to به 30 تغییر می کند . فیلدهائی که مشخص کننده شرائط محیطی هستند تغییر نمی کنند . در Dy10 cm رو وارد می کنیم . حال مدل اولیه کامل است برای دیدن آن به plot / 3D modeler بروید یا از آیکون 3D plotting که شکل ذره بین است استفاده کنید

[ریپورتر]

حالا نوبت به آنالیز و بدست آوردن مقادیر تنش می رسد .

نرم افزار رو فعال می کنیم و از file / open مثال یک رو فراخوانی می کنیم . به پنجره piping Input میرویم . از منوی file گزینه start run یا مطابق شکل زیر از آیکون زیر استفاده می کنیم .


پنجره Piping Error Checker باز می شود . سه نوع پیغام در این پنجره وجود دارد . Error ,Warning,Note وقتی نرم افزار از فایل موجود error می گیرد نشانه آنست که در مدل اولیه خطای عمده وجود دارد به نحوی که نرم افزار توانائی ایجاد و آنالیز مدل اصلی رو ندارد و باید حتما این خطا برطرف شود .
پیغامهای Warning بیان می کنند در مدل شرائطی وجود دارد که ممکن است صحت آنالیز زیر سوال برود . مثلا در برخی موارد که رنج دما از حد مطلوب ماده در استاندارد ها فراتر رود این پیغام ظاهر
می شود . بنابراین این پیغام خطا نیست و هشداری است که باید در ذهن داشت و لزومی برای برطرف کردن آن نیست . پیغام دیگر note می باشد و موراد مهمی است که نرم افزار جهت یادآوری به کاربر اعلام میکند . حالا می ریم سر مدل خودمون . در پنجره باز شده error دیده می شود و باید برطرف شود . همانطور که میبینید نرم افزار اعلام می کتد باید دست کم یک restraint یا displacement در مدل وجود داشته باشد . ببینیم منظور چیست .
منطور از restraint قیدها و ساپورت ها یا تکیه گاههای سیستم می باشد . البته واﮊه قید در اینجا کلی است و هر گونه شرائط تحمیلی بر سیستم همچون خاک یا فرو رفتگی داخل بتون و غیره را در بر می گیرد . displacement هم جابجائی های تحمیل شده بر سیستم است . دقت کنید که این جابجائی , از محیط تحمیل می شود و نه از خود سیستم . فرض کنید لوله ها در جائی به یک پمپ متصل هستند و این پمپ در اثر دما مقداری افزایش طول دارد . متعاقبا این افزایش طول به لوله ها منتقل می شوند و باید بصورت DISPLACEMENT ایجاد شود . اما افزایش طول سیستم توسط خود نرم افزار محاسبه می شود و نیازی به وارد کردن کاربر نیست .
ادامه میدهیم . بر OK در پنجره Piping Error checker کلیک می کنیم . پنجره زیر ظاهر می شود



گزینه برگشت به piping Input رو تیک میزنیم . بعد ok.

مجددا پنجره piping Input فعال می شود . می خواهیم نقطه شروع خم رو ثابت نگه داریم و بقیه نقاط آزاد باشد . انگار نقطه ابتدائی در داخل بتون فیکس شده است .
بر check Box مربوط به restraint دوبار کلیک میکنیم تا تیک بخورد . پنجره آن ظاهر می شود .
در پنجره restraints چند بخش برای ایجاد قیود مختلف هست . هر بخش هم چند فیلد دارد . در فیلد Node شماره نود ابتدائی یعنی 10 رو وارد می کنیم و در فیلد type نوع Anc مخفف Anchor به معنای نقطه ثابت رو انتخاب می کنیم . به بقیه فیلد ها کاری نداریم . البته در بخش restraint همه رو کامل براتون می گم .



مجددا start run رو فعال می کنیم . این بار پنجره piping error checker بدون پیغام ظاهر می شود
در پنجره مربوطه گزارشی ظاهر شده که المان ها به همراه طول و وزنشان را نشان می دهد . این جدول را خوب بررسی کنید . Ok می کنیم . حال مدل کامل شده و آنالیز رو شروع میکنیم .
از منوی آنالیز statics رو انتخاب میکنیم .



پنجره آنالیز استاتیکی فعال می شود . توضیح این پنجره رو در بخش چهارم آموزش می تونید ملاحظه کنید . فعلا فقط می خواهیم جواب بگیریم .بر آیکون run the Analysis کلیک میکنم



نرم افزار مشغول محاسبه می شود و در نهایت پنجره static Output ظاهر می شود . در اینجا سه ستون داریم .


ستون اول از سمت چپ ستون load case است . اینکه load case چیست جای بحث دارد که در بخش بعدی در آموزش پنجره آنالیز استاتیکی براتون مفصل میگم . ستون دوم report options است که در آنجا مشخص می کنیم چه خروجی ای می خواهیم . تنش – نیرو – جابجائی و ...
ستون سوم هم مربوط به گزارشهای خاص است .
در ستون اول روی گزینه اول کلیک کنید و در ستون دوم روی stress کلیک کنید و بعد بر آیکون view report کلیک کنید .


حال خروجی تنش نرم افزار قابل رویت است .

[ریپورتر]

سلام دوستان
آموزش Caesar رو با هم ادامه میدهیم . آموزش رو به دو بخش تقسیم می کنم . آموزش خم ها و نحوه مدلسازی آنها و آموزش آنالیز آستاتیکی .
همانطور که قبلا هم گفته بودم خم های المان هائی هستند که در سیستم لوله کشی برای تغییر جهت لوله استفاده می شود . البته برای تغییر جهت از زانوئی ها هم می توان استفاده کرد اما ابعاد زا نوئی ها کوچک تر از bend است .همچنین زانوئی ها در زوایای 45 و90 درجه وجود دارند . اما تفاوت اصلی این دو در این است که bend از جنس خود لوله است و قطر آن با قطر لوله برابر است اما زانوئی می تواند دارای قطری نامساوی با لوله مرتبط به آن را داشته باشد و همین طور جنس آن نیز می تواند با لوله تفاوت داشته باشد .
حال ببینیم چطور باید این دو را در Caesar ساخت .
مانند قبل پروژه جدیدی باز کنید و به منوی piping Input می رویم . همانطور که در شکل نشان داده شده است Check Box مربوط به Bend رو فعال می کنیم .

پنجره مربوط به Bend در ستون سوم سمت راست نمایان گر می شود . هر وقت نتوستید اون رو ببینید یک کلیک (فقط یک بار) روی Check Box مربوط به Bend بکنید .


ببینیم از بالا چه چیزهائی داریم . radius رو داریم که تو آموزشهای قبل در موردش گفتم . اگه یادتون نیست به آموزش های قبل مراجعه کنید .
Type : برای مواردی که برای اتصال خم یا زانوئی به لوله از فلنج استفاده می شود از این فیلد استفاده می شود . که دو نوع یک و دو فلنجه رو در خودش دارد . البته این نوع اتصال زیاد کاربرد ندارد . اگه نمی دونید که فلنج چیه به Hand Book مراجعه کنید .( لینک در وبلاگ موجود می باشد) البته من هم به وقتش براتون توضیح می دهم .
در ادامه سه فیلد با عنوانهای Angle1,Angle2,Angle3 می بینیم . وقتی توسط نرم افزار خمی مدل میشود , کاربر می تواند در سه نقطه از خم نود ایجا کند . همانطور که قبلا گفته بودم نرم افزار فقط در نود های ابتدائی و انتهائی المان خروجی میدهد به این وسیله ما این امکان رو داریم که در سه نقطه نیرو, تنش و غیره رو داشته باشیم . یک خم رو توی ذهنتون مجسم کنید . نقطه ای که خم شروع می شود رو همیشه زاویه صفر می گیریم . بعضی ها به این نقطه Near point هم می گن . اگر فرضا خم 60 درجه باشد نقطه 30 درجه هم نقطه وسط به حساب می آید به این نقطه Mid point می گن . در این جا لازمه یه توضیح مهم بدم . اساسا در هیچ جای نرم افزار مشخص نمی کنیم که خم چند درجه است بلکه این خود نرم افزار است که به کمک المان دوم و جهت آن مشخص میکنه که خم چند درجه است و اونو می سازه . بگذارید یه مثال بزنم . دستگاه مختصات دکارتی رو تو ذهنتون مجسم کنید . فرض کنید لوله ای در جهت x طول دارد . ما این رو به عنوان المان اول یا ورودی در نظر می گیریم . به نرم افزار اعلام می کنیم که در انتها خم داریم و بعد به عنوان المان دوم لوله در جهت Z. می سازیم . مطمئنا این خم 90 درجه خواهد بود . اما اگر المان در جهت نیم ساز صفحه XY باشد طبیعتا خم 45 درجه خواهد بود . پس هیچ وقت دنبال زاویه خم نباشید, فقط المان بعدی رو بسازید .
از آنجائی که مشخص نیست خم چند درجه است برای مشخص کردن نقطه وسط از حرف M در فیلد Angle استفاده می کنیم . معمولا فیلد سوم یعنی Angle3 رو خالی می گذاریم .اما خود بخود در نقطه انتهائی نود ایجاد می شود چرا؟ جواب رو در بخش نظرات بگید .
یه بار دیگه مرور می کنیم .


فیلد بعدی miter point است . خم هائی وجود دارند به نام MITER BEND .




اصولا وقتی قطر لوله ها بزرگ می شود استفاده از BEND عادی هزینه زیادی در بر دارد . بنابراین در این موارد از MITER BEND استفاده می شود . البته چون مایتر تکه تکه است طبیعتا باعث افت فشار بیشتری در سیال می شود که باید به این نکته توجه کرد . منظور از miter points تعداد نقاط شکستگی و تغییر جهت است که مثلا برای شکل مایتر بالا 4 است .
تا این جا در وارد کردن خم وزانوئی تفاوتی وجود نداشت . اما فیلد بعدی یعنی fitting thk (thikness) مشخص می کند که المان bend است یا زانوئی . اگر این فیلد را خالی بگذاریم نرم افزار ضخامت را همان ضخامت دیواره لوله ها در نظر می گیرد و المان bend خواهد بود . اما اگر ضخامت در این فیلد وارد شود و این عدد با ضخامت لوله تفاوت کند نرم افزار المان رو زانوئی در نظر می گیرد .

فیلد آخر k-factor است . منظور از k سختی لوله ها و المانهای دیگر است و در این مورد سختی bend
نرم افزار همیشه سختی المانها را محاسبه می کند . در موارد خاص خود کاربر می تواند این سختی ها را وارد کند .اما باید بسیار دقت کرد چون این سختی ها در محاسبات بسیار مهم است . اصول این نرم افزار بر مبنای ماتریس سختی ها است

[ریپورتر]

امروز آنالیز استاتیکی رو بهتون آموزش میدهم .
بعد از آنکه یک طرح در منویPiping Input ایجاد شد از نظر نرم افزار هنوز مدل ایجاد نشده است . باید error check انجام شود و پس از آنکه نرم افزار طرح را چک کرد و خطائی ندید به کاربر اجازه می دهد که مدل را ایجاد کند .پنجره piping error checker رو قبلا براتون توضیح دادم اگر یادتون نیست به آموزشهای قبلی رجوع کنید .
پیش شرط آنالیز استاتیکی اینست که یک مدل ایجاد شده باشد . برای ادامه آموزش باید یک مدل ایجاد کنیم اگر خاطرتون باشه قبلا یک مثال با هم کار کردیم می تونید اون رو استفاده کنید و یا یکی از مثالهای نرم افزار رو استفاده کنید . سپس به منوی piping input رفته و بر روی آیکون start run کلیک کنید . مدل چک میشود و در انتها پنجره زیر ظاهر میشود . گزینه Warnings ok – generate file رو انتخاب میکنیم و ok می کنیم . حال مدل ایجاد شده است .



به منوی اصلی نرم افزار برمیگردیم . در منوی Analysis گزینه Statics رو انتخاب می کنیم
پنجره آنالیز استاتیکی ظاهر می شود . این پنجره 4 سر برگ دارد نخست load case Editor است . وقتی این سر برگ فعال باشد در پنجره دو بخش مجزا داریم .1- جدول load case
2- لیست بارهای موجود در سیستم .


در این جا یه سری توضیحات در خصوص بارها بهتون میدهم .
در سیستم های piping در یک دیدگاه میتوان دو نوع بار داشت .Sustained load یا بارهای دائمی و بارهای گذرا یا occasional load . بارهای دائمی در بیشتر اوقات و از جمله در زمان نصب یا توقف سیستم بر سیستم وارد می شود مانند وزن ناشی از تجهیزات و یا سیال درون لوله ها . اما بارهای گذرا در زمان کوتاهی بر سیستم وارد میشوند مانند نیروی برف و یا باد . البته استانداردهای مختلف درصدهای مختلفی ارائه می کنند .
حال به سراغ بارگذاری در نرم افزار میرویم . وقتی در بخش Temperature و Pressure از منوی piping Input ورودی میدهیم این دما و فشار به عنوان بار در نظر گرفته می شود که مثلا با T1 و P1 نشان داده می شود . همچنین بار متمرکز و بار گسترده و جابجائی نیز به عنوان بار در نظر گرفته می شود . یکی از وظایف مهم شخص آنالبز کننده تنش شناخت شرائط مختلف ترکیب بارها است که مثلا در حالت عملکرد عادی سیستم چه نیروهائی وجود دارند .
ناحیه تعریف بار دارای دو ستون می باشد . ستون Load Case و ستون Stress Type .
در ستون Load Case انواع ترکیب بارهای مختلف را می توانیم ایجاد کنیم . اگر بخواهیم ترکیب های بیشتری ایجاد کنیم از آیکون Add Entry که دارای شکل بعلاوه است استفاده میکنیم . منظور از L در این ستون بار است . مثلا L2 نشان دهنده ترکیب بارگذاری 2 است و منظور از L2-L3 اختلاف بارگذاری های شماره 2 و 3 است . در ستون Stress Type مشخص می کنیم که تنش ناشی از بارگذاری از چه نوعی است . چند انتخاب وجود دارد . مورد اول HGR است که مربوط به محاسبات Hanger است و در مواردی که در سیستم Hanger وجود داشته باشد خود نرم افزار این فیلد ها را به منظور محاسبات ایجاد می کند . معمولا ما با فیلدهائی از این نوع کاری نداریم . دقت کنید از این نوع تنش
نمی توان گزارش گرفت
سه نوع بعدی SUS و OCC و OPE است . دو نوع اول همان Sustained Load و Occasional است که توضیحشون را دادم . مورد سوم Operation است که اختصاص دارد تنها به زمانیکه که سیستم کار می کند .
دو نوع دیگر FAT و HYD است که مخفف Fatigue و Hydrolic است و تنش های ناشی از آسیبهای هیدرولیکی و خستگی و شکست است . مورد آخر هم EXP است که منظور تفاضل بارگذاری های مختلف است . باید دقت داشته باشید که از وظائف آنالیز کننده تنش است که انواع بارگذاری ها را با توجه به نوع سیستم مشخص کند

[ریپورتر]

ز اتصالات انبساطي (Expansion Joint) و نحوه مدلسازي آنها را به شما آموزش مي دهم .
همانطور که مي دانيد يک سيستم لوله کشي که شامل لوله ها , پمپ ها , والوها , فيلتر ها و موارد ديگر است ممکن است در شرائط دمائي متفاوتي قرار بگيرند و اين مساله باعث انقباض و انبساط در سيستم
مي شود . در اثر نيروهاي ناشي از تجهيزات نيز ممکن است سيستم تغيير طول دهد .در برابر اين تغيير طول دو کار مي توان کرد . حالت اول اينست که سيستم را مقيد کرده و جلوي اين تغيير طول گرفته شود و حالت دوم اينست که بصورت هدفمند اجازه دهيم سيستم در نقاط خاص حرکت و تغيير طول دهد . حالت اول باعث ايجاد تنش بالا در سيستم مي شود و جز در مواردي که محدوديت ناشي از وجود تجهيزات و موارد ديگر وجود دارد کاربرد ندارد . اما حالت دوم در بيشتر سيستم هاي دچار تغيير دماي بالا کاربرد دارد , به اين صورت که در نقاطي از سيستم با رعايت ملاحظات طراحي از المان هائي به نام Expansion Joint استفاده مي شود که به سيستم اين امکان را مي دهد در جهت هاي مختلف انبساط يا انقباض يابد . براي آشنائي بيشتر به شکل هاي زير توجه کنيد .




خوب فکر کنم تا حد زيادي فهميده باشيد که ماجراي اتصالات انبساطي چيه . اگه هنوزهم ابهامي دارين به Piping Handbook مراجعه کنيد و يا در بخش نظرات اعلام کنيد تا بيشتر توضيح بدهم .
حالا نوبت به مدلسازي اين المان در نرم افزار CAESAR مي رسد . تاکيد مي کنم که
Expansion Joint از مهمترين المان هاي موجود براي مهندس تنش مي باشد و کاربرد درست و صحيح آن باعث کاهش تنش ها مي شود اما اگر در مدلسازي و کاربرد آن اشتباهي صورت گيرد , صدمات ناشي از آن بسيار شديد است .
نرم افزار CAESAR را فعال کرده و پروژه اي جديد ايجاد کنيد و به Piping Input برويد . هدف ما ايجاد لوله اي به طول 10 متر است که در وسط آن يک Expansion joint وجود دارد . مطابق آموزشهاي قبلي ابتدا لوله اي به طول 5 متر ايجاد کنيد . ساير اطلاعات لازم در شکل زير آمده است :

با استفاده از آيکون continue يا Alt+c به المان بعدي مي رويم . تمام تنظيمات لازم بدون تغيير مي ماند و فقط شماره نودها تغيير مي کند . حال بر روي Check Box مربوط به Expansion Joint دوبار کليک کنيد تا فعال شود . در سمت راست هم مي توانيد منوي Expansion Joint را ببينيد . ( مطابق شکل)

همانطور که در شکل مي بينيد در منوي مربوطه 5 فيلد وجود دارد که چهار عدد از آنها به stif ختم مي شوند . منظور از Stif همان Stiffness يا سختي (همانند فنر ها ) مي باشد . پس با اين حساب Axial Stif يعني سختي در جهت محوري , Trans Stif يعني سختي در جهت عرضي ,
Bending Stif يعني سختي در جهت خمشي و Torsion Stif سختي در جهت پيچشي مي باشد . اين جهتها را در شکل زير بهتر مي توانيد ببينيد .

اين سختي ها از کاتالوگ هاي مربوطه استخراج مي شود . هر ميزان مقادير اين سختي ها بالاتر برود المان در جهت مربوط به آن سختي صلبتر مي شود و متعاقبا امکان حرکتش در آن جهت کمتر مي شود . نکته ديگر آنست که خود نرم افزار اين امکان را دارد که سختي خمشي را از روي سختي عرضي محاسبه کند (در صورت خالي گذاشتن فيلد مربوط به سختي خمشي ) اما توصيه مي شود هميشه سختي عرضي وارد شود و فيلد مربوط به خمشي خالي بماند .
فيلد بعدي Effective ID مي باشد يعني قطر موثر . در صورتي که در اين فيلد عددي وارد شود به معناي وجود Pressure Trust است و اگر خالي بماند يعني Pressure Trust وجود ندارد . بايد توجه داشت که در يک ديدگاه کلي دو نوع Expansion Joint وجود دارد . با tied و untied که در شکل زير tied را مي بينيد .

اتصالات انبساطي که tie ندارند بسيار خطرناک هستند و نبايد در سيستم هاي فشار بالا استفاده شوند . در هنگام مدلسازي اين نوع بايد Effective ID وارد شود . نرم افزار با کمک اين قطر مساحت سطح را حساب مي کند و با ضرب کردن در فشار نيروي تراست را حساب مي کند که به دو سر اتصال وارد مي شود . در مواردي که اتصال tie دارد چون نيروها بوسيله tie تحمل مي شود پس نيروي تراست نداريم .
به مثال خود بر مي گرديم . فيلد ها را مانند زير پر مي کنيم . در اين حالت expansion joint مورد استفاده در جهت Axial مي تواند انبساط يا انقباض يابد اما در ساير جهات صلب و بدون حرکت است . همچنين اتصال مورد نظر tie دارد . همچنين طول اتصال 50 سانتي متر است .

در ادامه هم با Alt+c به المان بعدي مي رويم و مانند المان اول يک لوله با طول 5 متر و ساير مشخصات ايجاد مي کنيم . شکل بصورت زير است


منبع:http://hesampirooz.blogfa.com

[ریپورتر]

ابتدا ببينيم از نظر نرم افزار CAESAR المان صلب چيست .
از نظر آناليز تنش چند المان خاص وجود دارند که نوع عملکرد و جزئيات آنها اهميت دارد و دليل اين اهميت هم تاثيرات آنها در سيستم است . نمونه اي از اين المان ها Expansion Joint است که در بخش قبلي آموزش بصورت مقدماتي بررسي شد . به نظر شما چرا اين المان جز موارد مهم است ؟ در نظر بگيريد که Expansion Joint بايد در جهت محوري انعطاف داشته باشد اما در اين جهت بدون انعطاف مدل شود آنگاه چه اتفاقي مي افتد ؟ از المان هاي مهم ديگر مي توان به نازلها اشاره کرد که اهميت آنها به علت نيروهاي وارده به تجهيزات است . هر الماني که از نقطه نظر تنش مهم باشد در نرم افزار يک بخش جداگانه براي آن دارد.
حال راحت تر مي توانيم المان صلب را تعريف کنيم . المان صلب , الماني است که از نظر علم آناليز تنش فقط وزنش و وزن سيال داخل آن (در صورت وجود ) مهم است , يعني ساير مشخصه هاي آن براي ما به عنوان مهندس تنش اهميتي ندارد . از موارد مهم المانهاي صلب ميتوان به والوها , صافي ها و فيلترها و فلنج ها اشاره کرد . تاکيد مي کنم که المان صلب را با جهت صلب در Expansion Joints اشتباه نگيريد .
دوباره مرور مي کنيم .هر وقت بخواهيم مثلا يک شير را مدل کنيم آن را يک المان صلب در نظر مي گيريم و وزن آن را در فيلد مربوطه وارد مي کنيم . توضيح دقيق تر را در ادامه با ايجاد يک المان صلب مي دهم

يک پروژه جديد ايجاد کنيد و به Piping Input برويد . هدف ما ايجاد يک شير است که به ورودي و خروجي آن لوله هائي به طول 5 متر متصل است . پس در ابتدا يک خط لوله به طول 5 متر مي سازيم . دقت کنيد که اين بار مثال ما لوله اي عايق بندي شده است . پس بايد ضخامت عايق و چگالي آن را هم وارد کنيم . اين دو فيلد در شکل زير مشخص شده اند ( ساير اطلاعات در شکل آمده است )


با Alt+c به المان بعدي مي رويم . بر روي check box مربوط به rigid دو بار کليک مي کنيم (شکل زير) منوي مربوط به rigid در سمت راست نمايش مي يابد که شامل weight است و مي توانيم وزن شير را وارد کنيم .طول المان را هم وارد مي کنيم .


دقت کنيد که وزن وارده شده فقط مربوط به المان است و خود نرم افزار وزن مربوط به سيال داخل آن و نيز عايق آن را محاسبه مي کند و به وزن المان که ما وارد مي کنيم اضافه مي کند . در اينجا يک نکته مهم وجود دارد . نرم افزار براي محاسبه وزن سيال داخل المان , آن را به صورت يک لوله در نظر مي گيرد و وزن سيال داخل آن را با توجه به چگالي سيال محاسبه مي کند . براي محاسبه وزن عايق هم باز هم المان را يک لوله در نظر مي گيرد و وزن معادل براي يک لوله عايق دار را در 1.75 ضرب مي کند و حاصل به عنوان وزن عايق در نظر گرفته مي شود . در نهايت نرم افزار اين سه عدد يعني وزن وارد شده توسط کاربر ,وزن سيال و وزن عايق را باهم جمع مي کند و حاصل را به عنوان وزن المان در نظر مي گيرد . حال يک سوال . فرض المان ما يک فيلتر است که مقدار زيادي آب در آن جمع مي شود , مطمئنا وزن آب داخل فيلتر از وزن آب معادل يک لوله بيشتر است چه بايد کرد؟
در نهايت توجه کنيد که در صورتي که فيلد مربوط به weight خالي بماند يا صفر وارد شود ,نرم افزار وزن سيال داخل و عايق را هم صفر در نظر مي گيرد . شايد به نظر بيايد المان بدون وزن بي معني است , اما اين گونه نيست . المانهائي وجود دارند که وزن کمي دارند و يا وزنشان مهم نيست اما از نظر حرارتي و انقباض و انبساط اهميت دارند مانند يک rod در hangers يا يک واشر . توضيح بيشتر در اين مورد در بخشهاي پيشرفته نرم افزار داده مي شود .
در ادامه هم يک لوله ديگر به طول 5 متر ايجاد مي کنيم . شکل شما بايد بصورت زير باشد .

[ریپورتر]

با آموزش مدلسازي reducer در نرم افزار CAESAR در خدمت شما هستم . احتمالا بيشتر شما عزيزان با reducer آشنا هستيد . اجازه دهيد در همين ابتدا گوشزد کنم که از لحاظ مدلسازي reducer با expander تفاوتي ندارد تنها در reducer قطر شماره 2 کوچکتر است و در expander قطر شماره يک کوچکتر است . در ادامه بيشتر متوجه خواهيد شد .
اما يک نکته مهم , هميشه وجود المانهائي همچون reducer يا سه راهه (Tee) باعث تمرکز تنش مي شوند و بايد به نوعي اتصال تقويت شود يا ميزان تنش ها کاهش داده شود . بسياري از مهندسين اين نکته را فراموش مي کنند و به مدل کردن المان اکتفا مي کنند , در حالي که بايد در کنار مدل کردن تمرکز تنش را هم در نظر گرفت . به لحاظ اهميت موضوع آموزش را به دو بخش تقسيم مي کنم . در بخش اول طريقه مدل کردن يک reducer ساده را بدون تمرکز تنش را بررسي مي کنيم و در بخش دوم تمرکز تنش را هم وارد ماجرا مي کنيم .
با يک ديدگاه کلي دو نوع reducer وجود دارد, concentric & eccentric تفاوت اين دو نوع را در شکل زير مي بينيد :


در بخش اول نوع متداول تر concentric و در بخش دوم نحوه مدل کردن eccentric را بررسي
مي کنيم .
نر م افزار CAESAR را فعال مي کنيم و به منوي piping input رفته و مطابق شکل زير check box مربوط به reducer را فعال مي کنيم .


همانطور که در شکل مي بينيد منوي مربوط به reducer سه فيلد فعال و دو فيلد غير فعال دارد . با غير فعال ها فعلا کاري نداريم . با کمک شکل زير مفهوم فيلدها را متوجه مي شويد .


دقت کنيد که reducer هم مانند ساير المان ها طول دارد . اگر فيلد مربوط به Diameter2 و thickness2 خالي بماند , نرم افزار قطر و ضخامت المان بعدي را به عنوان D2 و t2 در نظر مي گيرد همچنين اگر فيلد alpha خالي بماند نرم افزار با توجه به طولها و قطرها و يک فرمول خاص alpha را حساب مي کند . فيلد ها را مطابق شکل شماره 2 کامل کنيد .

شکل شما بايد به صورت زير باشد :

دقت کنيد که اگر با Alt+c به المان بعدي برويد قطر و ضخامت المان بعد همان D2 و t2 است .

[ریپورتر]

. در بخش قبل عنوان شد که REDUCER باعث تمرکز تنش در سیستم می شوند . همچنین ذکر شد که دو نوع REDUCER وجود دارد CONCENTRIC و ECCENTRIC . برای دیدن شکل این دو به بخش قبلی مراجعه کنید .
استاندارد ASME B31.1 فرمولی برای محاسبه ضریب تمرکز در REDUCER ها ارائه می کند :

SIF = 0.5 + 0.01(a)(D2/t2)1/2
منظور از SIF همان ضریب تمرکز تنش و a همان آلفا است . D2 و t2 هم مانند قبل هستند .
از نسخه 4.5 به بعد در نرم افزار CAESAR ضریب تمرکز تنش منظور شده و خود نرم افزار بصورت خودکار با توجه به کد فعال ضریب تمرکز تنش را محاسبه می کند . برای دیدن کدی که در حال حاضر فعال است به منوی Piping Input رفته و check box مربوط به Allowable stress را فعال کنید و در سمت راست فیلد مربوط به کدهای گوناگون مثل ASME B31.1 -ASME B31.3 و سایر موارد رو مشاهده می کنید (شکل زیر )

اگر از نسخه های پایین تر از 4.5 استفاده می کنید باید جداگانه با ایجاد SIF تمرکز تنش را مدل کنید . چون ملاک ما نسخه 4.5 است روی آن بحث نمی کنیم اما اگر کسی از دوستان احتیاج داشت در بخش نظرات اعلام کند تا توضیحات لازم را ارئه کنم .
و لما مدلسازی Eccentric Reducer . همانطور که در شکل زیر مشاهده می کنید در دو طرف REDUCER خط مرکز تفاوت دارد ( دو خط مرکز در شکل زیر با دایره 1و2 نشاه داده شده اند ).

پس با توجه به شکل ما در مدلسازی نوع Eccentric دو تغییر طول دلریم اولی مربوط به طول خود المان و دومی مربوط به تغییر ارتفاع ( یا طول ) در خط مرکز ها . با یک مثال بیشتر توضیح می دهم . فرض کنید می خواهییم reducer با طول 1متر را مدل کنیم که اختلاف بین خط مر کز های آن 25 سانتی متر است . دقت کنید که طول را در جهت x و تغییر ارتفاع خط مرکزها را در جهت y در نظر می گیریم . پنجره piping input باید بصورت زیر باشد


منبع:http://hesampirooz.blogfa.com

[ریپورتر]

در لیستی که در پنجره Piping Input به نام material داریم یک لیست از مواد وجود دارد . در این لیست چند گونه مواد وجود دارد . یک گونه به آلیاﮊهای مواد مختلف که پرکاربرد هستند مربوط می شود . در حدود 15 آلیاﮊ وجود دارد . یک سری دیگه هم به موارد استاندارد ASTM مربوط می شود . 2 جنس هم برای spring وجود دارد . مورد شماره 20 به موا کامپوزیتی یا FRP تعلق دارد و مورد شماره 21 هم انتخاب کاربر است . در خصوص سختی ها باید بگم نرم افزار با انتخاب مواد این لیست بغیر از شماره 21 بطور خودکار موارد لازم برای محاسبه خود را ایجاد می کند . مواد FRP چون دارای محدوده استفاده بالائی هستند و برخی از جنس ها با هم فرق می کنند قابل تغییراند . در پنجره اصلی نرم افزار منوی tools و سپس configure به پنجره ای میرسیم که دارای سر برگ FRP است و آنجا می توانیم تنظیمات ماده FRP را عوض کنیم . از آنجاکه ممکن است ماده مورد نظر ما در لیست نباشد و مثلا خواص ماده ما خاص باشد با انتخاب گزینه 21 این امکان رو داریم که ماده رو با تعیین 4 ضریب مشخص کنیم . توضیحات بیشتر در مورد مواد رو در بخش material که در ادامه و در فصل های بعد خواهد آمد می توانید ببینید . اما سختی های دیگری هم وجود دارد مثل یک خم معمولا می شود سختی المانها رو تغییر داد اما نه همیشه . در خصوص تغییر سختی خم بخش bend رو بخونید . علاوه بر اینها بازهم سختی داریم مانند سختی expansion joint سختی اتصال تگیه گاه به المان و موارد دیگه . اگه سوالتون برطرف نشده منظورتون رو واضح تر بگید تا بهتر بتونم کمکتون کنم واما آموزش امروز .
امروز قسمت اول آموزش نیروها را با هم بررسی می کنیم . این بخش سه قسمت است که در قسمت اول نیروهای متمرکز را بررسی می کنیم . در بخش دوم نیروهای گسترده و در بخش سوم نیروهای بادوضربه هیدرولیکی .
معمولا نیروهای متمرکز از طرف المانهای دیگر به سیستم وارد می شوند . مثلا می توان به یک پمپ که بر روی لوله مکش یا خروجی خود نیرو وارد می کند یا یک کمپرسور و یا هر مورد دیگر که باعث می شود بر سیستم نیروی متمرکز وارد شود اشاره کرد . در اینجا ما با هم مدلی را ایجاد می کنیم که از یک فلنج و یک لوله تشکیل شده است . این را خط خروجی از یک پمپ در نظز می گیریم و پمپ نیروئی به اندازه 20000 نیوتن را به فلنجها وارد می کند . این نیرو در جهت لوله یعنی x است . همانطور که در بخش المانهای صلب ذکر شد فلنج ها را به صورت المان صلب مدل می کنیم .
پروﮊه جدیدی آغاز میکنیم و ابتدا یک المان صلب رو که همان فلنج است را ایجاد
می کنیم تنظیمات فلنج در شکل زیر آمده است . (قطر نامی 4 –ضخامت استاندارد – وزن فلنج 4000 نیوتن )

با Alt+c به المان بعدی می رویم و لوله ای به طول 1 متر را ایجاد می کنیم .

شکل شما باید بصورت زیر باشد :

حال نیرو را مدل می کنیم با کمک آیکون زیر (previous element) به المان قبل یعنی فلنج بر می گردیم .

همانطور که گفته شد از طرف پمپ نیروی 20000 نیوتنی بر فلنج وارد می شود یعنی در نود 10 نیروئی برابر با 20000 نیوتن و در جهت x وارد
می شود . بر روی check box مربوط به forces/moments دو بار کلیک می کنیم تا پنجره نیرو و گشتاور ظاهر شود (شکل زیر)

منظور از f در این پنجره نیرو و m گشتاور حول محور ذکر شده است . یک فیلد دیگر هم هست که node 1 یا node2 نام دارد و مشخص می کنیم در کدام نود نیرو یا گشتاور وجود دارد . تا نه بردار نیرو را می توان برای یک نود ایجاد کرد . اما اگر به بردارهای بیشتر احتیاج بود دوباره در فیلد node 2 اسم همان نود را می نویسیم و علاوه بر نه بردار قبلی نه تای دیگر هم می توان اضافه کرد . دقت کنید فرق نمی کند در کجا نبرو مدل شود بلکه فقط شماره نود مهم است یعنی ما می توانستیم در قسمت مربوط به لوله هم روی forces دو بار کلیک کنیم و آنجا نیرو را مدل کنیم تنها نکته مهم این است که باید شماره نود در این مثال 10 باشد حالا هر جا که باشد . منظور از بردارهای نیرو هم همان شرائط بارگذاری هستند که در بخش آنالیز استاتیکی داشتیم . فرض کنید پمپ مربوط به یک نیروگاه باشد و زمانی که نیروگاه در 100 مگاوات کار می کند نیروی 20000 نیوتنی وارد می کند و زمانی که در 150 مگا واتی کار می کند 40000 نیوتن نیرو وارد می کند . پس دو شرائط نیروئی یا بردار نیرو داریم در vector1 ۲۰۰۰۰ و در vector2 40000 را وارد می کنیم و دو شرائط نیروئی ایجاد میشود .
اگر در هر vector فیلدی خالی بماند به منزله صفر است . اما در مورد مثال ما پنجره بصورت زیر می شود (با دو بردار نیرو)