溫度影響下汽車排氣系統(tǒng)振動疲勞研究.pdf

1、排氣系統(tǒng)是影響車輛NVH性能的重要結構，主要由薄壁管和薄壁擋板組成，與發(fā)動機通過排氣歧管連接，直接承受著發(fā)動機振動和高溫廢氣的影響。在發(fā)動機交變應力作用下，排氣系統(tǒng)容易發(fā)生裂紋萌生和擴展，最終導致疲勞破壞。尤其在高溫作用下，零件材料物理性能的顯著變化會影響其疲勞壽命。但目前高溫作用下材料物理性能的變化對振動疲勞壽命的影響研究較少，因此有必要對其進行研究，以提高排氣系統(tǒng)的可靠性。
　　本文以汽車排氣系統(tǒng)為研究對象，對溫度作用下的振動

2、疲勞進行了研究。首先在ABAQUS軟件中對已有的排氣系統(tǒng)三維數(shù)模進行了離散化和簡化處理，通過仿真模態(tài)與試驗模態(tài)對比，驗證所建立模型的合理性。其次，為獲取實際工作狀態(tài)下排氣系統(tǒng)的壁面溫度，利用STAR–CCM+軟件對其進行了流場分析，并討論了流體在排氣系統(tǒng)內(nèi)的流動狀態(tài)。最后，在充分考慮溫度作用下材料的非線性特性，通過熱固耦合的方式，分別得到排氣系統(tǒng)在發(fā)動機常用工況下，常溫和工作溫度時的應力分布，并根據(jù)名義應力法通過FATIGUE疲勞軟件對

3、其進行了振動疲勞壽命計算。為了進一步研究溫度對疲勞的影響作用，以及考慮波紋管在排氣系統(tǒng)中的重要性，還對波紋管部分進行了單獨分析，在不同溫度作用下，從是否考慮材料屈服強度隨溫度的變化兩方面進行了討論。
　　結果分析表明：相對于熱應力，發(fā)動機振動所引起的排氣系統(tǒng)應力較小，但其交變特性對疲勞壽命有著明顯影響，設計時應避免最大振動應力與最大熱應力位置相近。對波紋管而言，隨著溫度的升高，無論是否考慮材料的屈服強度變化，其疲勞壽命都呈現(xiàn)先升高