【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。排氣歧管結構復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構性能分析。目前學者們在排氣歧管熱結構性能方面展開了眾多研究,但考慮沖壓成形導致結構厚度變化對排氣歧管熱結構性能的影響還未見相關報道。因此,為提高仿真精度,將沖壓導致結構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構進行了熱結構性能分析,其主要目的是考察沖壓成形導致結構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,驗證歧管結構設計的合理性后結合固體域傳熱分析獲取溫度場分布,后期熱結構分析內(nèi)容包括結構模態(tài)分析、熱應力、熱應變計算及等效塑性應變四個方面。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,分析模型設計的合理性,并獲得壁面溫度數(shù)據(jù)和換熱系數(shù)。結合Abaqus軟件進行熱力學分析,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即作為溫度預定義場,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,對該排氣歧管結構的熱應力、熱變形、等效塑性應變進行仿真分析,分析結果滿足使用要求。(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模型進行熱結構分析,結果顯示,排氣歧管的熱應力和熱變形較大,等效塑性應變超過企業(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果,重復(3)中的步驟再次得到新的3D模型,對此模型進行熱結構分析。結果表明:相對于未考慮沖壓工藝的結構分析情況來說,等效塑性應變增大,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,但結構厚度的變化對排氣歧管結構性能有很大的影響。結構分析時,將制造工藝考慮到結構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致部件厚度變化考慮到排氣歧管結構分析中的分析方法,同樣可適用于任何其他沖壓件的結構分析研究,為今后研究設計人員提供可以借鑒的思路和參考依據(jù)。
【學位授予單位】：重慶理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U464.134.4

【參考文獻】

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本文編號：2803690