本文關(guān)鍵詞：溫度影響下汽車排氣系統(tǒng)振動(dòng)疲勞研究

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【摘要】：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(guò)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)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(jiǎn)化處理,通過(guò)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(guò)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(guò)FATIGUE疲勞軟件對(duì)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(wú)論是否考慮材料的屈服強(qiáng)度變化,其疲勞壽命都呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì),在某一溫度下存在壽命最大。在設(shè)計(jì)中波紋管材料的選擇應(yīng)考慮溫度因素,盡可能使其最大壽命溫度范圍與工作溫度對(duì)應(yīng),減少溫度對(duì)壽命的不利影響。因此,溫度對(duì)排氣系統(tǒng)總成疲勞的影響不容忽視。在設(shè)計(jì)中,應(yīng)對(duì)溫度的影響給予足夠的重視。
【關(guān)鍵詞】：排氣系統(tǒng) 振動(dòng)疲勞 溫度載荷 波紋管
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U464.134.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 研究的背景及意義10-11
• 1.2 排氣系統(tǒng)及疲勞的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 排氣系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 疲勞研究現(xiàn)狀13
• 1.3 研究目的和主要內(nèi)容13-16
• 1.3.1 研究目的13-14
• 1.3.2 主要內(nèi)容14-16
• 2 排氣系統(tǒng)疲勞分析流程及理論依據(jù)16-22
• 2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取流程16-17
• 2.2 排氣系統(tǒng)疲勞分析方法17-20
• 2.2.1 結(jié)構(gòu)壽命評(píng)估的應(yīng)力分析17-18
• 2.2.2 疲勞累積損傷理論18-19
• 2.2.3 疲勞分析方法19-20
• 2.3 排氣系統(tǒng)疲勞分析的總體流程20
• 2.4 本章小結(jié)20-22
• 3 排氣系統(tǒng)模態(tài)分析22-32
• 3.1 模態(tài)分析理論基礎(chǔ)22-23
• 3.2 排氣系統(tǒng)模型的建立23-26
• 3.2.1 排氣系統(tǒng)幾何模型23
• 3.2.2 排氣系統(tǒng)構(gòu)件的簡(jiǎn)化23-25
• 3.2.3 排氣系統(tǒng)有限元模型建立25-26
• 3.3 排氣系統(tǒng)模態(tài)分析26-29
• 3.3.1 計(jì)算模態(tài)分析27
• 3.3.2 試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析27-29
• 3.4 模型準(zhǔn)確性驗(yàn)證29-31
• 3.5 本章小結(jié)31-32
• 4 排氣系統(tǒng)的內(nèi)流場(chǎng)分析32-42
• 4.1 流體力學(xué)的基本理論32-33
• 4.2 內(nèi)流場(chǎng)分析模型建立33-36
• 4.2.1 流場(chǎng)模型簡(jiǎn)化33
• 4.2.2 模型網(wǎng)格的劃分33-35
• 4.2.3 流場(chǎng)邊界條件的設(shè)置35-36
• 4.3 內(nèi)流場(chǎng)計(jì)算結(jié)果分析36-40
• 4.3.1 排氣背壓分析36-37
• 4.3.2 溫度場(chǎng)分析37-38
• 4.3.3 速度場(chǎng)分析38-40
• 4.4 本章小結(jié)40-42
• 5 排氣系統(tǒng)疲勞性能分析42-52
• 5.1 動(dòng)力總成部分參數(shù)化設(shè)置42-43
• 5.2 排氣系統(tǒng)振動(dòng)疲勞分析43-45
• 5.2.1 排氣系統(tǒng)應(yīng)力分析43-44
• 5.2.2 排氣系統(tǒng)疲勞分析44-45
• 5.3 溫度影響下的振動(dòng)疲勞特性45-51
• 5.3.1 熱傳導(dǎo)及熱應(yīng)力理論45-46
• 5.3.2 結(jié)構(gòu)模型的溫度場(chǎng)分布46-47
• 5.3.3 溫度場(chǎng)引起的熱應(yīng)力分析47-48
• 5.3.4 溫度影響下振動(dòng)應(yīng)力分析48-49
• 5.3.5 溫度影響下的疲勞分析49-51
• 5.4 本章小結(jié)51-52
• 6 波紋管溫度影響下的疲勞分析52-62
• 6.1 波紋管軸對(duì)稱模型建立52-53
• 6.2 波紋管疲勞特性分析53-58
• 6.2.1 常溫下振動(dòng)疲勞分析53-55
• 6.2.2 溫度載荷下的疲勞分析55-58
• 6.3 溫度對(duì)波紋管疲勞的影響58-60
• 6.3.1 不考慮屈服強(qiáng)度隨溫度變化58-59
• 6.3.2 考慮屈服強(qiáng)度隨溫度變化59-60
• 6.3.3 隨溫度變化的疲勞狀況60
• 6.4 本章小結(jié)60-62
• 7 總結(jié)與展望62-64
• 7.1 全文總結(jié)62-63
• 7.2 研究展望63-64
• 致謝64-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的成果70

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