【摘要】：沖壓成形工藝具有操作便捷、質(zhì)量穩(wěn)定、互換性好等優(yōu)點,同時使用這種工藝能減輕整車重量和節(jié)約制造成本,故汽車生產(chǎn)廠商廣泛采用沖壓成形工藝來制造排氣歧管。排氣歧管結(jié)構(gòu)復(fù)雜并長期承受高低溫循環(huán)的溫度作用,工作環(huán)境極其惡劣,需對排氣歧管進行精確的結(jié)構(gòu)性能分析。目前學(xué)者們在排氣歧管熱結(jié)構(gòu)性能方面展開了眾多研究,但考慮沖壓成形導(dǎo)致結(jié)構(gòu)厚度變化對排氣歧管熱結(jié)構(gòu)性能的影響還未見相關(guān)報道。因此,為提高仿真精度,將沖壓導(dǎo)致結(jié)構(gòu)厚度變化因素考慮其中是非常有必要的。根據(jù)上述背景簡介,本文以某企業(yè)提供的一款新型排氣歧管為研究對象,對沖壓成形前后的歧管結(jié)構(gòu)進行了熱結(jié)構(gòu)性能分析,其主要目的是考察沖壓成形導(dǎo)致結(jié)構(gòu)厚度變化對排氣歧管綜合性能的影響。本文運用計算機數(shù)值模擬的方法對排氣歧管實際情形進行模擬,前期對歧管進行內(nèi)流場分析,驗證歧管結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性后結(jié)合固體域傳熱分析獲取溫度場分布,后期熱結(jié)構(gòu)分析內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)模態(tài)分析、熱應(yīng)力、熱應(yīng)變計算及等效塑性應(yīng)變四個方面。主要工作內(nèi)容如下:(1)根據(jù)該企業(yè)提供的模型和數(shù)值參數(shù),運用Fluent軟件計算排氣歧管內(nèi)流場特性,分析模型設(shè)計的合理性,并獲得壁面溫度數(shù)據(jù)和換熱系數(shù)。結(jié)合Abaqus軟件進行熱力學(xué)分析,得到排氣歧管固體域的溫度場分布。(2)以(1)得到的固體域溫度場為基礎(chǔ)即作為溫度預(yù)定義場,計算并分析該排氣歧管的冷熱約束模態(tài);在高溫低溫交替作用下,對該排氣歧管結(jié)構(gòu)的熱應(yīng)力、熱變形、等效塑性應(yīng)變進行仿真分析,分析結(jié)果滿足使用要求。(3)根據(jù)歧管形狀和參數(shù)進行沖壓分析,得到?jīng)_壓后附有沖壓效應(yīng)的幾何信息,并將其中厚度信息和2D幾何信息提取生成新的3D模型。(4)對新的3D模型進行熱結(jié)構(gòu)分析,結(jié)果顯示,排氣歧管的熱應(yīng)力和熱變形較大,等效塑性應(yīng)變超過企業(yè)要求,不滿足歧管的使用要求。(5)對沖壓成形工藝進行不斷優(yōu)化調(diào)整,得到?jīng)_壓厚度分布更為合理的沖壓結(jié)果,重復(fù)(3)中的步驟再次得到新的3D模型,對此模型進行熱結(jié)構(gòu)分析。結(jié)果表明:相對于未考慮沖壓工藝的結(jié)構(gòu)分析情況來說,等效塑性應(yīng)變增大,但數(shù)值仍在企業(yè)要求范圍內(nèi),滿足歧管使用要求。分析結(jié)果表明:在保證沖壓質(zhì)量良好的前提下,通過沖壓工藝成形的排氣歧管滿足使用要求,但結(jié)構(gòu)厚度的變化對排氣歧管結(jié)構(gòu)性能有很大的影響。結(jié)構(gòu)分析時,將制造工藝考慮到結(jié)構(gòu)分析中對提高模型模擬仿真精度是很有意義和參考價值的,同時此類研究方法具有推廣價值。本文將沖壓成形制造工藝導(dǎo)致部件厚度變化考慮到排氣歧管結(jié)構(gòu)分析中的分析方法,同樣可適用于任何其他沖壓件的結(jié)構(gòu)分析研究,為今后研究設(shè)計人員提供可以借鑒的思路和參考依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U464.134.4

【參考文獻】

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本文編號：2803690