發(fā)布時(shí)間：2017-09-19 00:42

  本文關(guān)鍵詞：柴油機(jī)排氣歧管失效分析及優(yōu)化

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【摘要】：排氣歧管是柴油機(jī)排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的重要組成部分,是汽車廢氣排放的首要通道。排氣歧管工況條件極為嚴(yán)酷,一方面要承受來自氣缸高溫廢氣的熱沖擊,一方面又會因?yàn)榘l(fā)動機(jī)工作過程的振動而產(chǎn)生振動疲勞。柴油機(jī)氣缸中產(chǎn)生的高溫高壓廢氣對排氣歧管不斷沖擊,高速高溫廢氣如果不能順暢的從排氣歧管排出,那么就會在排氣歧管中產(chǎn)生局部高溫,從而導(dǎo)致排氣歧管的熱疲勞,容易發(fā)生氧化起皮、變形、銹蝕、開裂等失效模式。排氣歧管失效將導(dǎo)致燃燒后的廢氣無法迅速排光,進(jìn)氣相對也無法完全吸入新鮮空氣,殘留在燃燒室內(nèi)的廢排氣就會影響到下一次的燃燒效能。排氣歧管的失效直接影響發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性,因此對排氣歧管的失效模式分析和優(yōu)化具有重要的理論和實(shí)際意義。本文首先介紹典型非增壓和增壓排氣歧管的結(jié)構(gòu)形式和特點(diǎn),排氣歧管材料的特殊要求及國內(nèi)外常用材料的差異和發(fā)展的方向,排氣歧管從原料經(jīng)過鑄造到加工成品的主要生產(chǎn)工藝流程和關(guān)注要點(diǎn)。其次介紹非增壓和增壓排氣歧管的設(shè)計(jì)要點(diǎn),研究排氣歧管的振動特性、內(nèi)流場和熱應(yīng)力的理論和分析方法。最后通過排氣歧管失效實(shí)例的分析,建立仿真模型,采用專業(yè)CFD流體力學(xué)分析軟件STAR-CD和有限元軟件ABAQUS進(jìn)行流固耦合分析,計(jì)算排氣歧管內(nèi)外表面的溫度和熱傳遞系數(shù)、不同部位的溫度場、熱應(yīng)力和失效部位的低周熱疲勞安全因子,找到失效的應(yīng)力的集中點(diǎn),優(yōu)化排氣歧管的結(jié)構(gòu);同時(shí)對排氣歧管和增壓器進(jìn)行模態(tài)的分析,查找和消除共振風(fēng)險(xiǎn),避免了排氣歧管失效模式的發(fā)生。本文的研究表明,引起排氣歧管失效的原因?yàn)闊崞趹?yīng)力導(dǎo)致,需要采取改善約束條件等措施,避免失效的應(yīng)力點(diǎn),增加排氣歧管的熱疲勞壽命。本文通過仿真分析計(jì)算得到排氣歧管的溫度場、熱應(yīng)力和低周熱疲勞安全因子,評估熱疲勞風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)對排氣歧管和增壓器進(jìn)行模態(tài)的分析,評估共振風(fēng)險(xiǎn),為排氣歧管失效模式的分析和優(yōu)化提供了一種全面的分析方法。
【關(guān)鍵詞】：排氣歧管 失效 模態(tài) 內(nèi)流場 熱應(yīng)力 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U464.134.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 課題研究的背景和意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 論文研究的目標(biāo)和研究的內(nèi)容12-14
• 1.3.1 研究的目的12-13
• 1.3.2 研究的內(nèi)容13-14
• 第2章 排氣歧管的結(jié)構(gòu)、材料及生產(chǎn)工藝14-22
• 2.1 排氣歧管的結(jié)構(gòu)14-16
• 2.1.1 非增壓排氣歧管的結(jié)構(gòu)14-15
• 2.1.2 增壓排氣歧管的結(jié)構(gòu)15-16
• 2.2 排氣歧管的材料16-18
• 2.2.1 排氣歧管材料的特殊要求16
• 2.2.2 排氣歧管常用材料16-18
• 2.3 排氣歧管生產(chǎn)工藝流程及主要工序介紹18-20
• 2.3.1 工藝流程18
• 2.3.2 原料18-19
• 2.3.3 鑄造19
• 2.3.4 加工19-20
• 2.3.5 氣密性檢查20
• 2.4 本章小結(jié)20-22
• 第3章 排氣歧管的設(shè)計(jì)和分析22-40
• 3.1 排氣歧管的設(shè)計(jì)22-27
• 3.1.1 非增壓排氣歧管的設(shè)計(jì)22-23
• 3.1.2 增壓排氣歧管的設(shè)計(jì)23-27
• 3.1.2.1 脈沖系統(tǒng)排氣歧管的設(shè)計(jì)23-26
• 3.1.2.2 定壓系統(tǒng)排氣歧管的設(shè)計(jì)26-27
• 3.2 排氣歧管的分析27-38
• 3.2.1 排氣歧管的模態(tài)分析27-30
• 3.2.1.1 模態(tài)分析概述27-28
• 3.2.1.2 模態(tài)分析過程28-29
• 3.2.1.3 排氣歧管的理論模態(tài)振型29-30
• 3.2.2 排氣歧管的內(nèi)流場分析30-35
• 3.2.2.1 流體力學(xué)分析在柴油機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用30
• 3.2.2.2 計(jì)算流體力學(xué)基本過程30-34
• 3.2.2.3 計(jì)算流體力學(xué)軟件介紹34-35
• 3.2.3 排氣歧管熱應(yīng)力分析35-38
• 3.2.3.1 傳熱學(xué)基本理論35-36
• 3.2.3.2 熱力學(xué)分析基本理論36-38
• 3.2.3.3 排氣歧管熱應(yīng)力分析38
• 3.2.3.4 計(jì)算熱應(yīng)力軟件介紹38
• 3.3 本章小結(jié)38-40
• 第4章 排氣歧管失效的研究40-52
• 4.1 排氣歧管的失效形式40-41
• 4.2 排氣歧管失效分析及優(yōu)化實(shí)例41-51
• 4.2.1 排氣歧管開裂失效問題概述41-42
• 4.2.2 排氣歧管材料的分析42-43
• 4.2.3 排氣歧管材料不同溫度下的機(jī)械性能43
• 4.2.4 排氣歧管熱應(yīng)力的分析43-48
• 4.2.5 模態(tài)分析48-50
• 4.2.6 排氣歧管開裂失效分析的結(jié)論50-51
• 4.3 本章小結(jié)51-52
• 第5章 排氣歧管的優(yōu)化52-68
• 5.1 排氣歧管結(jié)構(gòu)的優(yōu)化52-54
• 5.1.1 改進(jìn)后的方案52
• 5.1.2 改進(jìn)后的溫度場52-53
• 5.1.3 改進(jìn)后的低周熱疲勞安全因子53-54
• 5.2 增壓器振動的優(yōu)化54-58
• 5.3 優(yōu)化后增壓器輔助支撐強(qiáng)度模態(tài)分析58-63
• 5.4 發(fā)動機(jī)的臺架試驗(yàn)驗(yàn)證63-66
• 5.5 優(yōu)化后市場效果66-67
• 5.6 本章小結(jié)67-68
• 第6章 結(jié)論與展望68-70
• 6.1 結(jié)論68-69
• 6.2 展望69-70
• 參考 文獻(xiàn)70-74
• 作者簡介及科研成果74-75
• 致謝75

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1 江洪;陳德兵;趙金斗;;發(fā)動機(jī)排氣歧管罩降噪分析與結(jié)構(gòu)改進(jìn)[J];重慶工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年02期

2 王立新;劉斐;潘雪偉;;發(fā)動機(jī)排氣歧管斷裂分析及其設(shè)計(jì)改進(jìn)[J];上海汽車;2007年12期

3 馬帥營;陳傳舉;王雅麗;;發(fā)動機(jī)排氣歧管穩(wěn)流試驗(yàn)研究[J];內(nèi)燃機(jī)與動力裝置;2008年05期

4 張然治;;縮小排量概念的集成排氣歧管氣缸蓋[J];車用發(fā)動機(jī);2009年02期

5 劉文元;李國紅;唐克遠(yuǎn);余曉強(qiáng);黃德;;發(fā)動機(jī)排氣歧管斷裂原因分析及改進(jìn)[J];裝備制造技術(shù);2010年12期

6 李龍超;許濤;;某柴油機(jī)排氣歧管的熱固耦合分析[J];汽車工程師;2011年03期

7 鄭美茹;;汽車排氣歧管溫度場的有限元分析[J];機(jī)電工程技術(shù);2011年09期

8 楊懷剛;劉暢;張衛(wèi)正;胡鐵剛;詹樟松;;排氣歧管流固耦合仿真與試驗(yàn)[J];計(jì)算機(jī)輔助工程;2012年02期

9 孫立旺;朱清山;侯獻(xiàn)軍;劉志恩;顏伏伍;;基于直接流固耦合的發(fā)動機(jī)排氣歧管熱應(yīng)力分析[J];河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2012年01期

10 曹元福;楊振宇;柯妍;趙飛;張衛(wèi)正;楊懷剛;;排氣歧管熱負(fù)荷仿真與試驗(yàn)研究[J];汽車工程;2012年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 邢桂麗;馬兵;呂見;;某發(fā)動機(jī)排氣歧管熱應(yīng)力分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[A];2013中國汽車工程學(xué)會年會論文集[C];2013年

2 吳貴根;彭冬華;魯萍;;發(fā)動機(jī)排氣歧管管壁開裂失效分析[A];2011年全國失效分析學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

3 王雷鵬;;基于模態(tài)分析的排氣歧管支架優(yōu)化[A];創(chuàng)新裝備技術(shù) 給力地方經(jīng)濟(jì)——第三屆全國地方機(jī)械工程學(xué)會學(xué)術(shù)年會暨海峽兩岸機(jī)械科技論壇論文集[C];2013年

4 崔寧;范習(xí)民;;模態(tài)優(yōu)化在排氣歧管子系統(tǒng)降噪中的應(yīng)用[A];2013中國汽車工程學(xué)會年會論文集[C];2013年

5 鄧幫林;王寶林;李軍成;馮仁華;許勝利;;某汽油機(jī)排氣歧管熱應(yīng)力分析[A];第五屆中國CAE工程分析技術(shù)年會論文集[C];2009年

6 朱天答;;某型皮卡排氣管斷裂及改進(jìn)CAE分析[A];經(jīng)濟(jì)策論（下）[C];2011年

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1 證券時(shí)報(bào)記者 李彥　馬晨雨;西泵股份上市高昂汽車水泵業(yè)龍頭[N];證券時(shí)報(bào);2011年

2 本報(bào)記者 李建偉;西峽水泵：1件專利帶來6000萬訂單[N];中國知識產(chǎn)權(quán)報(bào);2012年

3 王兵;6BT排氣歧管[N];中國汽車報(bào);2000年

4 證券時(shí)報(bào)記者 李彥　見習(xí)記者 馬晨;西泵股份領(lǐng)軍國內(nèi)汽車水泵排氣歧管制造[N];證券時(shí)報(bào);2010年

5 王斌 摘譯;JFE鋼公司生產(chǎn)的鐵素體不銹鋼及在汽車上的應(yīng)用[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2004年

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1 朱晴;基于流固耦合的排氣歧管熱強(qiáng)度復(fù)合因素影響規(guī)律的研究[D];吉林大學(xué);2014年

2 楊云龍;汽車排氣歧管用耐熱鑄鐵研究[D];吉林大學(xué);2013年

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1 楊明慧;基于有限元分析的發(fā)動機(jī)排氣歧管優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];長安大學(xué);2009年

2 楊勇;基于呼吸系統(tǒng)的排氣歧管設(shè)計(jì)及有限元分析[D];西安理工大學(xué);2010年

3 趙陽;基于仿生的汽車排氣歧管溫度場及振動特性分析[D];西安理工大學(xué);2009年

4 陳禮;轎車發(fā)動機(jī)排氣歧管總成優(yōu)化與研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2012年

5 陳東興;車用發(fā)動機(jī)排氣歧管總成的疲勞可靠性優(yōu)化研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2013年

6 王超;某高鎳鑄鐵排氣歧管低周熱疲勞性能研究[D];武漢理工大學(xué);2013年

7 劉曉宇;汽車排氣歧管設(shè)計(jì)理論研究[D];武漢理工大學(xué);2013年

8 劉勇;某發(fā)動機(jī)排氣歧管的熱疲勞分析與優(yōu)化[D];重慶理工大學(xué);2015年

9 韓國輝;基于ANSYS的汽車排氣歧管密封性能研究[D];遼寧工業(yè)大學(xué);2016年

10 馬學(xué)軍;柴油機(jī)排氣歧管的振動疲勞分析[D];中北大學(xué);2016年

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