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轻型车排气系统振动模态分析与优化
| 论文题名： | 轻型车排气系统振动模态分析与优化 |
| 关键词： | 排气系统;振动模态;轻型车;E数值模型 |
| 摘要： | 随着科学技术的不断发展，汽车零部件的设计已经越来越依赖于CAE虚拟分析。对于排气系统的设计，迫切希望通过设计初期完整准确的CAE分析取代大量繁杂的台架试验来评价系统的振动特性，从而预测并且优化系统模态，使其尽可能避开发动机常用转速对应的频率，避免由此造成的NVH问题。然而，在实际产品开发过程中经常会因CAE数值模型建立方法的不准确而导致模态计算结果与实测结果偏差较大，由此带来的后果是需要投入大量的人力和物力用于系统结构的设计更改与优化。因此如何确保通过CAE软件建立的数值模型能更加精确的反映排气系统的振动特性成为摆在开发人员面前最亟待解决的首要问题。 本课题基于一款1.4T轻型乘用车，对其排气系统进行模态分析与优化。文中根据排气系统各零部件材料特性，结合其结构设计，选用有限元软件HyperMesh进行排气系统网格划分。本文详细阐述了排气系统中所使用的刚性材料、弹性材料及不同子系统零部件的网格划分方法和参数设定原则。利用求解器ABAQUS中的Lanczos法对发动机工作频率范围20Hz~200Hz内的排气系统自由及约束模态进行计算，最终获得了排气系统在各阶模态下的固有频率和振型。 为了验证数值模型的准确性，依照整车排气系统的布置条件，使用钢架结构搭建模态试验台架,并通过LMS系统信号采集及处理器，采用多点激励多点响应（MIMO）的试验方法获取了排气系统自由及约束状态下实测固有频率和系统振型。运用模态置信因子（MAC）法对模拟计算和试验实测获得的排气系统固有频率和振型进行比较。 分析结果显示，建立的排气系统有限元模型计算结果与台架试验结果一致性较高，可很好的反映实际系统振动特性，从而证明了文中所述数值模型创建方法和参数设定的准确性。 最后，利用ABAQUS软件，计算排气系统在发动机点火频率20~200Hz以内的所有系统模态，并通过FEMTOOLS软件，采用平均驱动自由度位移（ADDOFD）法对排气系统挂钩位置重新进行优化，选取最佳挂钩点位置。同时，通过调整排气系统柔性节动刚度值来优化排气系统的固有频率，使其避开发动机常用转速工况，达到优化系统NVH性能的目的。 通过本课题研究工作总结出的排气系统数值模型建立方法以及参数设定原则在实际运用中能较好反映排气系统的振动特性，同时在后期的耐久分析上也有较高的准确度。本课题的研究为后续的其它排气系统开发项目建立了一套行之有效的分析方法，从而大大减少开发周期，降低了开发成本。 |
| 作者： | 刘旻 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 张建武 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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