溫度影響下汽車排氣系統(tǒng)振動(dòng)疲勞研究.pdf

1、排氣系統(tǒng)是影響車輛NVH性能的重要結(jié)構(gòu)，主要由薄壁管和薄壁擋板組成，與發(fā)動(dòng)機(jī)通過排氣歧管連接，直接承受著發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)和高溫廢氣的影響。在發(fā)動(dòng)機(jī)交變應(yīng)力作用下，排氣系統(tǒng)容易發(fā)生裂紋萌生和擴(kuò)展，最終導(dǎo)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(huì)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(duì)振動(dòng)疲勞壽命的影響研究較少，因此有必要對(duì)其進(jìn)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(duì)象，對(duì)溫度作用下的振動(dòng)

2、疲勞進(jìn)行了研究。首先在ABAQUS軟件中對(duì)已有的排氣系統(tǒng)三維數(shù)模進(jìn)行了離散化和簡化處理，通過仿真模態(tài)與試驗(yàn)?zāi)B(tài)對(duì)比，驗(yàn)證所建立模型的合理性。其次，為獲取實(shí)際工作狀態(tài)下排氣系統(tǒng)的壁面溫度，利用STAR–CCM+軟件對(duì)其進(jìn)行了流場(chǎng)分析，并討論了流體在排氣系統(tǒng)內(nèi)的流動(dòng)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(dòng)機(jī)常用工況下，常溫和工作溫度時(shí)的應(yīng)力分布，并根據(jù)名義應(yīng)力法通過FATIGUE疲勞軟件對(duì)

3、其進(jìn)行了振動(dòng)疲勞壽命計(jì)算。為了進(jìn)一步研究溫度對(duì)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(duì)波紋管部分進(jìn)行了單獨(dú)分析，在不同溫度作用下，從是否考慮材料屈服強(qiáng)度隨溫度的變化兩方面進(jìn)行了討論。
　　結(jié)果分析表明：相對(duì)于熱應(yīng)力，發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)所引起的排氣系統(tǒng)應(yīng)力較小，但其交變特性對(duì)疲勞壽命有著明顯影響，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免最大振動(dòng)應(yīng)力與最大熱應(yīng)力位置相近。對(duì)波紋管而言，隨著溫度的升高，無論是否考慮材料的屈服強(qiáng)度變化，其疲勞壽命都呈現(xiàn)先升高