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鍵零部件的熱負荷不斷增大。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荷作用，并且在交變熱負荷及排氣的沖擊下產生振動現(xiàn)象。因而研究螺栓預緊力及溫度效應對排氣歧管的振動特性的影響是有必要的，對結構的設計具有重要的意義。
　　 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，并通過設計簡單的熱模態(tài)試驗，應用最小二乘復指數(shù)法對結果進行分析，來對仿真結果的精確性進行驗證。熱模態(tài)分析對結構共振及其破壞風險提供了一定的參考依據。
　　 首先考慮螺栓預緊力的作用，比較分析冷模態(tài)中螺栓預緊力對其頻率與振型的影響，其次，考慮溫度效應的影響，在有限元軟件ABAQUS與流體分析軟件STAR CCM+間接耦合的基礎之上，較準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、溫度預應力、裝配的接觸非線性及螺栓預緊力等問題。通過以上結果分析表明，考慮非線性預應力及螺栓預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構振型的扭轉剛度影響較大。
　　 通過LMS數(shù)據采集設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