發(fā)布時間：2017-09-24 15:48

  本文關(guān)鍵詞：某乘用車排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)強度分析與改進

  更多相關(guān)文章： 排氣系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)強度 懸掛位置 模態(tài)耦合分析 局部結(jié)構(gòu)耐久分析

【摘要】：排氣系統(tǒng)是內(nèi)燃機汽車的重要組成部分,負責(zé)燃燒廢氣的凈化和排氣噪聲的降低。其工作環(huán)境極其惡劣,要承受發(fā)動機的機械振動、路面不平度激勵,還要承受排放氣體和道路污水的腐蝕作用。若其結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理,將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的過早破壞,影響其排放和降噪的功能。本文結(jié)合某車型排氣系統(tǒng)的開發(fā)過程,運用CAE分析技術(shù),對該車型排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)強度進行分析與改進。建立了以殼單元為主,體單元和一維單元為輔的排氣系統(tǒng)有限元模型;通過數(shù)值自由模態(tài)與試驗自由模態(tài)的模態(tài)頻率和模態(tài)振型的對比,驗證了所建立有限元模型的準(zhǔn)確性。利用Patran軟件計算了整個排氣系統(tǒng)所有單元的平均驅(qū)動自由度位移值,結(jié)合空間布置等初步確定排氣系統(tǒng)的懸掛位置,并通過靜力學(xué)分析對懸掛位置進行驗證。針對排氣系統(tǒng)在重力作用下5#掛鉤受力超過工程要求的問題,通過改變掛鉤的布置方向使5#掛鉤的受力從52.3N降至45.9N,同時掛鉤的受力均衡性也得到改善;4g加速度作用下引起的應(yīng)力值均小于材料屈服極限,掛鉤的一階模態(tài)都大于250Hz,結(jié)果滿足工程要求。對排氣系統(tǒng)進行約束模態(tài)分析,通過試驗保證了約束模態(tài)結(jié)果的可靠性。分析發(fā)現(xiàn)在發(fā)動機怠速激勵頻率24Hz-25.7Hz,經(jīng)濟轉(zhuǎn)速激勵頻率80Hz,路面的X向主要激勵頻率12.84Hz,路面的Y向主要激勵3.19Hz和Z向主要激勵頻率8-10Hz附近未出現(xiàn)排氣系統(tǒng)的模態(tài)頻率,據(jù)此判斷排氣系統(tǒng)不會與周邊激勵耦合共振。使用模態(tài)瞬態(tài)分析法計算了排氣系統(tǒng)與路面主要激勵頻率耦合與不發(fā)生耦合兩種狀況下的應(yīng)力曲線,驗證了耦合情況下將產(chǎn)生更大的應(yīng)力,強調(diào)考慮路面激勵頻率的必要性。結(jié)合排氣系統(tǒng)局部結(jié)構(gòu)的試驗裝置,確定局部結(jié)構(gòu)的分析模型,進行局部結(jié)構(gòu)的疲勞耐久分析,針對后消聲器進口區(qū)域耐久次數(shù)只有7.98萬的問題,通過添加支架加強了其結(jié)構(gòu)強度,使仿真次數(shù)達到了44萬。通過試驗驗證了局部結(jié)構(gòu)的合理性,并與仿真結(jié)果進行了對比,說明仿真分析能較準(zhǔn)確的預(yù)測開裂位置且仿真次數(shù)較接近試驗次數(shù)。
【關(guān)鍵詞】：排氣系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)強度 懸掛位置 模態(tài)耦合分析 局部結(jié)構(gòu)耐久分析
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(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5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 研究背景和意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容16-18
• 第二章 排氣系統(tǒng)有限元建模及模型驗證18-34
• 2.1 有限元分析概述18-19
• 2.2 排氣系統(tǒng)有限元模型建立19-26
• 2.2.1 催化器19-20
• 2.2.2 法蘭與法蘭連接20-21
• 2.2.3 消聲器21-22
• 2.2.4 掛鉤和排氣管路22-23
• 2.2.5 波紋管和吊耳23-25
• 2.2.6 焊縫結(jié)構(gòu)25
• 2.2.7 動力總成25-26
• 2.3 排氣系統(tǒng)模型驗證26-33
• 2.3.1 模態(tài)分析基本理論26-27
• 2.3.2 數(shù)值自由模態(tài)27-28
• 2.3.3 試驗自由模態(tài)28-30
• 2.3.4 試驗結(jié)果與仿真結(jié)果對比30-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第三章 排氣系統(tǒng)懸掛位置選取34-44
• 3.1 懸掛位置選取理論基礎(chǔ)34-35
• 3.2 懸掛位置的初步確定35-37
• 3.3 懸掛位置的驗證37-41
• 3.3.1 重力分析37-38
• 3.3.2 掛鉤布置方向改善38-40
• 3.3.3 極限工況應(yīng)力分析40-41
• 3.4 掛鉤模態(tài)分析41-42
• 3.5 本章小結(jié)42-44
• 第四章 排氣系統(tǒng)模態(tài)耦合分析44-59
• 4.1 排氣系統(tǒng)激勵源介紹44-45
• 4.2 發(fā)動機的機械振動激勵45-46
• 4.3 路面激勵46-50
• 4.3.1 汽車零部件動態(tài)載荷獲取方法46-47
• 4.3.2 排氣系統(tǒng)試驗場耐久試驗47
• 4.3.3 路面激勵主要頻率分析47-50
• 4.4 排氣系統(tǒng)模態(tài)耦合分析50-58
• 4.4.1 約束模態(tài)分析50-55
• 4.4.2 模態(tài)耦合分析55-56
• 4.4.3 路面激勵對應(yīng)力影響分析56-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 第五章 排氣系統(tǒng)局部結(jié)構(gòu)強度分析與改進59-69
• 5.1 疲勞分析概述59-60
• 5.2 有限元疲勞分析法60
• 5.3 局部結(jié)構(gòu)的疲勞分析與改進60-68
• 5.3.1 局部結(jié)構(gòu)分析模型61-62
• 5.3.2 焊縫區(qū)域疲勞耐久計算62-65
• 5.3.3 后消進口的結(jié)構(gòu)加強65-66
• 5.3.4 耐久試驗驗證66-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論69-72
• 總結(jié)69-70
• 展望70-72
• 參考文獻72-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果76-77
• 致謝77-78
• 附件78

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