發(fā)動(dòng)機(jī)排氣岐管疲勞強(qiáng)度及試驗(yàn)研究.pdf

1、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管的工作條件非常惡劣，歧管表層氣體溫度與內(nèi)腔中氣體的溫度相差很大，并且長(zhǎng)期處于循環(huán)交變載荷作用下，非常容易導(dǎo)致疲勞失效等現(xiàn)象的出現(xiàn)，繼而促使發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣排放的增多、功率波動(dòng)、噪聲變大、甚至引起發(fā)動(dòng)機(jī)失效。
　　本文采用理論分析、仿真分析及發(fā)動(dòng)機(jī)總成臺(tái)架實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管的熱疲勞、振動(dòng)以及疲勞強(qiáng)度問題進(jìn)行了研究，從而找出發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管壽命薄弱處并對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。本文的主要內(nèi)容如下:
　　(1)根

2、據(jù)前期工程試驗(yàn)的結(jié)果，結(jié)合基本疲勞強(qiáng)度理論，判斷出發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管破壞的可能方式與位置，根據(jù)判斷結(jié)果有側(cè)重的，忽略對(duì)分析結(jié)果影響很小的次要結(jié)構(gòu)，建立發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管模型用于分析。
　　(2)利用CATIA軟件對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管進(jìn)行三維模型的建立，結(jié)合HYPERMESH軟件對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管劃分網(wǎng)格模型進(jìn)行自由模態(tài)分析，根據(jù)結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析對(duì)比結(jié)果，排除共振對(duì)排氣歧管壽命的影響，找出影響疲勞強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。
　　(3)利用ABAQUS軟

3、件對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管有限元模型進(jìn)行熱應(yīng)力分析，基于應(yīng)力分析結(jié)果，找出發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中處和最大應(yīng)力大小。之后以降低結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中現(xiàn)象為目的對(duì)模型進(jìn)行修改，修改后再次進(jìn)行仿真分析。
　　(4)利用CATIA軟件，根據(jù)HYPERMESH的模態(tài)分析結(jié)果和ABAQUS的熱應(yīng)力分析結(jié)果對(duì)排氣歧管進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化，建立優(yōu)化后的有限元模型。對(duì)優(yōu)化后的模型施加與優(yōu)化前相同的邊界條件再次進(jìn)行模態(tài)分析和熱應(yīng)力分析。最終排除了排氣歧管因共振引起斷

4、裂的可能，判斷為因局部應(yīng)力集中而引起排氣歧管斷裂。仿真分析發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的排氣歧管應(yīng)力值比之前降低了8.7％，修改后的模型理論上滿足強(qiáng)度條件。利用Ncode軟件對(duì)結(jié)構(gòu)修改前后的模型進(jìn)行壽命分析，對(duì)兩次分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)修改后的排氣歧管壽命相比之前提高了大約34％，滿足試驗(yàn)要求的疲勞條件。
　　(5)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18297-2001《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)方法》、GB/T19005-2003《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)度試驗(yàn)方法》，某集團(tuán)