汽油機排氣歧管熱模態(tài)有限元分析及試驗研究.pdf

1、發(fā)動機升功率的提高使得關(guān)鍵零部件的熱負(fù)荷不斷增大。汽車的排氣系統(tǒng)中，排氣歧管通過螺栓與缸體進行裝配，它在工作過程中與高溫廢氣直接接觸，承受著從常溫到近千攝氏度高溫的冷熱交變熱負(fù)荷作用，并且在交變熱負(fù)荷及排氣的沖擊下產(chǎn)生振動現(xiàn)象。因而研究螺栓預(yù)緊力及溫度效應(yīng)對排氣歧管的振動特性的影響是有必要的，對結(jié)構(gòu)的設(shè)計具有重要的意義。
　　 本文是基于某排氣歧管有限元分析項目展開。主要采用有限單元法對排氣歧管模型進行熱模態(tài)分析，對于螺栓預(yù)緊力

2、、溫度梯度分布不均勻、接觸非線性等問題進行深入研究，并通過設(shè)計簡單的熱模態(tài)試驗，應(yīng)用最小二乘復(fù)指數(shù)法對結(jié)果進行分析，來對仿真結(jié)果的精確性進行驗證。熱模態(tài)分析對結(jié)構(gòu)共振及其破壞風(fēng)險提供了一定的參考依據(jù)。
　　 首先考慮螺栓預(yù)緊力的作用，比較分析冷模態(tài)中螺栓預(yù)緊力對其頻率與振型的影響，其次，考慮溫度效應(yīng)的影響，在有限元軟件ABAQUS與流體分析軟件STAR CCM+間接耦合的基礎(chǔ)之上，較準(zhǔn)確的獲得排氣歧管的溫度邊界條件，比較分析了排

3、氣歧管處于常溫的冷模態(tài)及溫度作用下的熱模態(tài)的頻率與振型。最后根據(jù)排氣歧管的工作狀況，進行了排氣系統(tǒng)熱端模型的熱模態(tài)分析，其間考慮了部件受溫度影響的材料非線性、溫度預(yù)應(yīng)力、裝配的接觸非線性及螺栓預(yù)緊力等問題。通過以上結(jié)果分析表明，考慮非線性預(yù)應(yīng)力及螺栓預(yù)緊力對排氣歧管的熱模態(tài)具有較大的影響，總體上會使頻率降低且對結(jié)構(gòu)振型的扭轉(zhuǎn)剛度影響較大。
　　 通過LMS數(shù)據(jù)采集設(shè)備對排氣歧管進行熱模態(tài)試驗測試。在排氣歧管上布置11個測點，建立