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温度影响下汽车排气系统振动疲劳研究
| 论文题名： | 温度影响下汽车排气系统振动疲劳研究 |
| 关键词： | 排气系统;振动疲劳;温度载荷;波纹管 |
| 摘要： | 排气系统是影响车辆NVH性能的重要结构，主要由薄壁管和薄壁挡板组成，与发动机通过排气歧管连接，直接承受着发动机振动和高温废气的影响。在发动机交变应力作用下，排气系统容易发生裂纹萌生和扩展，最终导致疲劳破坏。尤其在高温作用下，零件材料物理性能的显著变化会影响其疲劳寿命。但目前高温作用下材料物理性能的变化对振动疲劳寿命的影响研究较少，因此有必要对其进行研究，以提高排气系统的可靠性。 本文以汽车排气系统为研究对象，对温度作用下的振动疲劳进行了研究。首先在ABAQUS软件中对已有的排气系统三维数模进行了离散化和简化处理，通过仿真模态与试验模态对比，验证所建立模型的合理性。其次，为获取实际工作状态下排气系统的壁面温度，利用STAR–CCM+软件对其进行了流场分析，并讨论了流体在排气系统内的流动状态。最后，在充分考虑温度作用下材料的非线性特性，通过热固耦合的方式，分别得到排气系统在发动机常用工况下，常温和工作温度时的应力分布，并根据名义应力法通过FATIGUE疲劳软件对其进行了振动疲劳寿命计算。为了进一步研究温度对疲劳的影响作用，以及考虑波纹管在排气系统中的重要性，还对波纹管部分进行了单独分析，在不同温度作用下，从是否考虑材料屈服强度随温度的变化两方面进行了讨论。 结果分析表明：相对于热应力，发动机振动所引起的排气系统应力较小，但其交变特性对疲劳寿命有着明显影响，设计时应避免最大振动应力与最大热应力位置相近。对波纹管而言，随着温度的升高，无论是否考虑材料的屈服强度变化，其疲劳寿命都呈现先升高后降低的趋势，在某一温度下存在寿命最大。在设计中波纹管材料的选择应考虑温度因素，尽可能使其最大寿命温度范围与工作温度对应，减少温度对寿命的不利影响。 因此，温度对排气系统总成疲劳的影响不容忽视。在设计中，应对温度的影响给予足够的重视。 |
| 作者： | 姜广志 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 黄泽好 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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