某發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管的熱疲勞分析與優(yōu)化.pdf

1、隨著我國(guó)汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車的保有量也在不斷地增長(zhǎng)。這給我們帶來(lái)了許多社會(huì)問題，如空氣污染、噪聲污染、能源危機(jī)等問題。解決這些問題的關(guān)鍵是在于設(shè)計(jì)出性能良好的排氣系統(tǒng)，排氣歧管作為發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的重要組成部分，它的性能直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能，排氣歧管與發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋直接相連，受發(fā)動(dòng)機(jī)所排放廢氣的熱沖擊較大，同時(shí)又受到發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的影響，排氣歧管在這種激冷激熱的交變載荷作用下，很容易疲勞失效，因此對(duì)排氣歧管進(jìn)行熱疲勞分析具有重要的工程意

2、義，也為排氣歧管的研發(fā)設(shè)計(jì)提供了一定的理論依據(jù)。隨著排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，設(shè)計(jì)出性能優(yōu)越、結(jié)構(gòu)合理的排氣歧管就顯得尤為重要，這也是我國(guó)自主研發(fā)汽車品牌的一部分。
　　本文結(jié)合企業(yè)某車型的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管，利用HyperMesh、Fluent、Abaqus等大型有限元軟件對(duì)排氣歧管進(jìn)行了內(nèi)流場(chǎng)、溫度場(chǎng)、熱強(qiáng)度、熱模態(tài)和熱疲勞數(shù)值模擬仿真分析。本文的主要工作內(nèi)容如下：
　　（1）根據(jù)企業(yè)提供的排氣歧管三維模型提取其內(nèi)部流道，并建立好

3、排氣歧管CFD分析模型，對(duì)排氣歧管進(jìn)行穩(wěn)態(tài)內(nèi)流場(chǎng)仿真分析，分析排氣歧管內(nèi)表面的壓力分布、溫度分布和表面對(duì)流換熱系數(shù)。
　?。?）再根據(jù)已計(jì)算好的內(nèi)表面溫度和換熱系數(shù)，將其映射到排氣歧管結(jié)構(gòu)有限元模型上，通過(guò)插值法對(duì)其進(jìn)行流-固耦合仿真分析，計(jì)算出排氣歧管的溫度場(chǎng)。
　　（3）考慮排氣歧管在實(shí)際的裝配過(guò)程中受螺栓預(yù)緊力的作用，結(jié)合排氣歧管的溫度場(chǎng)，模擬排氣歧管在發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作和停機(jī)冷卻兩種循環(huán)工況下的熱強(qiáng)度，排氣歧管在發(fā)動(dòng)機(jī)正

4、常工作狀態(tài)下的溫度設(shè)為其溫度場(chǎng)，排氣歧管在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)冷卻狀態(tài)時(shí)的溫度設(shè)為常溫，對(duì)其進(jìn)行六次循環(huán)模擬，分析排氣歧管的熱應(yīng)力及熱變形。
　?。?）排氣歧管受發(fā)動(dòng)機(jī)與車架振動(dòng)的影響，對(duì)排氣歧管進(jìn)行熱模態(tài)分析，分析其在溫度場(chǎng)作用下的振動(dòng)特性，并對(duì)其分析結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)評(píng)價(jià)。
　?。?）考慮排氣歧管長(zhǎng)期處于激冷激熱交變載荷作用下的工作環(huán)境，很容易疲勞失效，有必要對(duì)其進(jìn)行熱疲勞分析，分析其在六次循環(huán)載荷作用下的等效塑性應(yīng)變，并根據(jù)相關(guān)企業(yè)標(biāo)