本文關鍵詞：發(fā)動機排氣岐管疲勞強度及試驗研究　出處：《重慶交通大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 排氣歧管 模態(tài)分析 疲勞分析 優(yōu)化 試驗

【摘要】：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/T 18297-2001《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》,某集團企業(yè)標準《發(fā)動機性能試驗大綱》、《發(fā)動機測試規(guī)范》等相關技術要求搭建試驗臺架,進行400h的可靠性試驗并采集相關數(shù)據(jù),同時進行30000km路試試驗,最后對實驗結果進行分析。
[Abstract]:The engine exhaust manifold working conditions are very bad, the gas manifold surface temperature and air temperature in the inner cavity of the difference, and in the long-term effect of alternating load, very easily lead to fatigue failure phenomenon, and then make the engine exhaust emissions increased, power fluctuation, noise and even cause engine failure. This paper uses the theoretical analysis, simulation analysis method and engine assembly bench experiments combined with the thermal fatigue on the engine exhaust manifold, vibration and fatigue strength are studied, so as to find out the weak point and the life of the engine exhaust manifold to optimize the structure of it. The main contents of this paper are as follows: (1) according to the pre engineering test the results, combined with the basic theory of fatigue strength, determine the possible ways of engine exhaust manifold and the failure position, according to the judgment result and focuses. Just a small effect on the secondary structure analysis results, the establishment of engine exhaust manifold model used for the analysis. (2) the establishment of the engine exhaust manifold three-dimensional model using CATIA software, the free modal analysis of the engine exhaust manifold mesh model with the HYPERMESH software, according to the analysis results of the modal structure, eliminate the resonance effect on the exhaust manifold life, to find out the key factors affecting the fatigue strength. (3) the finite element model of the engine exhaust manifold for thermal stress analysis using ABAQUS software, based on the result of stress analysis, find out the motivation of exhaust manifold structure stress concentration and the maximum stress. After the structure to reduce the stress concentration phenomenon for the purpose of amendment the model simulation analysis again revised. (4) by using CATIA software, according to the stress analysis results of modal analysis results of HYPERMESH and ABAQUS heat To optimize the structure of the exhaust manifold, the established finite element model after optimization. Applying the same before optimization of boundary conditions on the optimized model is again analyzed. Modal analysis and thermal stress eventually ruled out the exhaust manifold caused by resonance fault may judge due to local stress concentration caused by the exhaust manifold fault simulation analysis. The exhaust manifold found the optimized structure of the stress value was 8.7% lower than before, the modified model theory to meet the strength conditions. For life analysis on the structure of the model before and after modification by Ncode software, the two analysis results were compared, found that the modified exhaust manifold life increased by about 34% compared to the previous meet the conditions, the fatigue test requirements. (5) according to the national standard GB/T 18297-2001< automobile engine performance test methods ", test method of automobile engine strength GB/T19005-2003< >, a set of Group enterprise standard, engine performance test outline, engine test specification and other related technical requirements, build the test bench, carry out 400H reliability test and collect relevant data, and do 30000km road test at the same time. Finally, the experimental results are analyzed.

【學位授予單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U464.134.4

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本文編號：1432899