發(fā)動機排氣岐管疲勞強度及試驗研究.pdf

1、發(fā)動機排氣歧管的工作條件非常惡劣，歧管表層氣體溫度與內腔中氣體的溫度相差很大，并且長期處于循環(huán)交變載荷作用下，非常容易導致疲勞失效等現(xiàn)象的出現(xiàn)，繼而促使發(fā)動機廢氣排放的增多、功率波動、噪聲變大、甚至引起發(fā)動機失效。
　　本文采用理論分析、仿真分析及發(fā)動機總成臺架實驗驗證相結合的方法，對發(fā)動機排氣歧管的熱疲勞、振動以及疲勞強度問題進行了研究，從而找出發(fā)動機排氣歧管壽命薄弱處并對其進行結構優(yōu)化。本文的主要內容如下:
　　(1)根

2、據(jù)前期工程試驗的結果，結合基本疲勞強度理論，判斷出發(fā)動機排氣歧管破壞的可能方式與位置，根據(jù)判斷結果有側重的，忽略對分析結果影響很小的次要結構，建立發(fā)動機排氣歧管模型用于分析。
　　(2)利用CATIA軟件對發(fā)動機排氣歧管進行三維模型的建立，結合HYPERMESH軟件對發(fā)動機排氣歧管劃分網(wǎng)格模型進行自由模態(tài)分析，根據(jù)結構的模態(tài)分析對比結果，排除共振對排氣歧管壽命的影響，找出影響疲勞強度的關鍵因素。
　　(3)利用ABAQUS軟

3、件對發(fā)動機排氣歧管有限元模型進行熱應力分析，基于應力分析結果，找出發(fā)動機排氣歧管結構的應力集中處和最大應力大小。之后以降低結構應力集中現(xiàn)象為目的對模型進行修改，修改后再次進行仿真分析。
　　(4)利用CATIA軟件，根據(jù)HYPERMESH的模態(tài)分析結果和ABAQUS的熱應力分析結果對排氣歧管進行結構上的優(yōu)化，建立優(yōu)化后的有限元模型。對優(yōu)化后的模型施加與優(yōu)化前相同的邊界條件再次進行模態(tài)分析和熱應力分析。最終排除了排氣歧管因共振引起斷

4、裂的可能，判斷為因局部應力集中而引起排氣歧管斷裂。仿真分析發(fā)現(xiàn)結構優(yōu)化后的排氣歧管應力值比之前降低了8.7％，修改后的模型理論上滿足強度條件。利用Ncode軟件對結構修改前后的模型進行壽命分析，對兩次分析結果進行對比，發(fā)現(xiàn)修改后的排氣歧管壽命相比之前提高了大約34％，滿足試驗要求的疲勞條件。
　　(5)根據(jù)國家標準GB/T18297-2001《汽車發(fā)動機性能試驗方法》、GB/T19005-2003《汽車發(fā)動機強度試驗方法》，某集團