原文传递
基于仿生的汽车排气歧管温度场及振动特性分析
| 论文题名： | 基于仿生的汽车排气歧管温度场及振动特性分析 |
| 关键词： | 汽车发动机;排气歧管;温度场;振动特性;仿生学设计 |
| 摘要： | 排气歧管是汽车发动机排气系统的重要组成部分，它的工作环境极其恶劣，需要长时间承受高温废气的热冲击和发动机的剧烈振动，在使用中经常出现法兰盘开裂，气道口变形等问题，严重影响排气系统的正常工作。因此，对排气歧管进行性能分析，具有非常重要的意义。 本文以一款2V排气歧管为研究对象，分析了其结构特点和性能并对其所承受的传热性能和振动特性进行有限元分析，寻找该类型排气歧管的薄弱环节或者失效位置，并采用仿生学设计理念对排气歧管进行优化设计。 在热场分析过程中，选用Solid90实体对排气歧管进行热单元划分。在明确歧管传热原理的基础上，采用第三类边界条件，通过ANSYS分析获得了排气歧管温度场分布云图，并以此为已知条件，计算歧管的热应力和热变形，确定歧管在使用过程中的热应力集中处，为该类型排气歧管的设计改进提供了依据。 在排气歧管振动分析过程中，介绍了模态分析的原理和模态的提取方法，采用Solid95单元对其进行网格划分，通过进行排气歧管的模态分析，获得各阶固有频率和振型等特性，并对歧管的动态特性进行了分析评估。通过对排气歧管的一阶固有模态与发动机的第一弯曲模态比较，确定了其共振频率。对歧管的各阶振型和振幅分析计算可知，歧管在出气道法兰处存在明显的变形，该处被认为是排气歧管的薄弱环节，为后续优化设计奠定了基础。 引入仿生学概念，将人体肺气管结构作为仿生对象，采用一种全新的歧管设计方案，以肺气管树分形结构的数学模型为基础重新建立2V排气歧管模型，并进行有限元温度场及振动特性分析。通过对不同壁厚仿生歧管模型的有限元分析，获得壁厚变化与歧管特性之间的规律。通过与原2V排气歧管比较，发现这种仿生学方法旱有可行性，所获得的结果为实际生产设计提供了理论基础。 |
| 作者： | 赵阳 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 李言 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安理工大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
