柴油機(jī)后處理系統(tǒng)有限元分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、近年來，我國(guó)汽車行業(yè)發(fā)展迅猛，隨之而來的空氣污染、噪聲污染等問題也愈發(fā)嚴(yán)重。汽車后處理系統(tǒng)作為排氣系統(tǒng)的重要組成部分，在減排、降噪等方面起到不可或缺的作用。后處理系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中，受發(fā)動(dòng)機(jī)及路面激勵(lì)的共同作用，同時(shí)又受到發(fā)動(dòng)機(jī)高溫廢氣的沖擊，很容易發(fā)生失效，因此對(duì)后處理系統(tǒng)進(jìn)行有限元分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要的工程意義，也為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研發(fā)設(shè)計(jì)提供了一定的理論依據(jù)。
　　基于某柴油機(jī)后處理系統(tǒng)，本文通過相關(guān)有限元分析軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了

2、模態(tài)分析、流固耦合計(jì)算和道路譜試驗(yàn)基礎(chǔ)上的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與疲勞分析。本文的主要工作內(nèi)容如下:
　　(1)建立后處理系統(tǒng)有限元分析模型，對(duì)后處理系統(tǒng)進(jìn)行模態(tài)分析，根據(jù)仿真結(jié)果分析實(shí)際運(yùn)行中系統(tǒng)產(chǎn)生破壞的原因。通過結(jié)果判斷后處理系統(tǒng)在第2、3階模態(tài)下產(chǎn)生共振導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生失效。隨后通過平均驅(qū)動(dòng)自由度方法對(duì)后處理系統(tǒng)支架安裝位置進(jìn)行預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)，并對(duì)不同設(shè)計(jì)方案分別做靜力分析和全約束模態(tài)分析，最終得出合理的設(shè)計(jì)方案。
　　(2)根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)，

3、建立后處理系統(tǒng)的CFD分析模型，通過企業(yè)提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行邊界條件設(shè)定，隨后對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行流固耦合仿真分析，計(jì)算得到結(jié)構(gòu)內(nèi)、外壁面的溫度分布和對(duì)流換熱系數(shù)，并對(duì)結(jié)構(gòu)中各載體溫度和流速分布進(jìn)行評(píng)價(jià)，分析得各載體內(nèi)部溫度、流速分布均勻，滿足一般使用要求。再根據(jù)已計(jì)算好的壁面溫度和換熱系數(shù)，將其映射到后處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有限元模型上，迭代計(jì)算得到后處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的溫度場(chǎng)并分析結(jié)構(gòu)的熱應(yīng)力。
　　(3)考慮后處理系統(tǒng)在實(shí)際工作過程中受溫度作用，結(jié)合溫度場(chǎng)

4、仿真結(jié)果對(duì)后處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱模態(tài)分析，根據(jù)冷、熱模態(tài)計(jì)算結(jié)果之間存在的差異，確定更接近實(shí)際情況的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案。
　　(4)由于后處理系統(tǒng)所受路面?zhèn)鬟f的載荷具有隨機(jī)性，且在不同實(shí)車運(yùn)行工況下結(jié)構(gòu)受力也不相同，故對(duì)試驗(yàn)車輛在試驗(yàn)路段進(jìn)行道路譜試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)預(yù)處理與一致性校驗(yàn)，確保采集信號(hào)的真實(shí)性，結(jié)合垂向載荷與行車方向結(jié)構(gòu)受力情況，為結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和疲勞計(jì)算提供輸入。
　　(5)根據(jù)道路譜試驗(yàn)結(jié)果對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行熱負(fù)荷與機(jī)械負(fù)