基于有限元分析的发动机排气歧管优化设计

摘要

车辆在试验或正常行驶的过程中，如果排气歧管的结构不合理，发动机的振动就很容易导致其断裂，致使车辆出现漏气现象。漏气不仅会导致发动机功率下降，而且还有可能引起整车自燃。所以，排气歧管作为发动机重要的外围零部件之一，其结构强度的合理性直接影响着发动机的性能和整车的安全性。因此，排气歧管的优化设计具有重要的意义。 本文针对某型号发动机在台架试验中出现的排气歧管断裂现象，以工程振动理论为基础，运用有限单元法，通过对排气歧管动态特性进行分析、研究，探明了其发生断裂的主要原因是由于排气歧管的前两阶固有频率落在了发动机正常工作转速所对应的频率范围之内，从而在发动机正常工作过程中，发动机产生的谐波激励引起了排气歧管共振，导致了排气歧管的断裂。在此基础上，提出了以提高排气歧管的固有频率为目的，从排气歧管的材料和结构两方面进行优化的技术方案。优化后的仿真分析和工程实际应用表明，该优化方案有效地解决了由于发动机激励而造成的排气歧管断裂现象。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.1.1有限元技术的发展概况及研究现状

1.1.2有限元技术在发动机领域的应用现状

1.1.3发动机排气歧管断裂分析现状

1.2课题的提出及研究内容

1.2.1问题的提出

1.2.2研究内容

第二章振动理论及有限元法基础

2.1振动理论基础

2.1.1振动研究的基本问题

2.1.2振动分析的力学模型

2.1.3多自由度系统的振动

2.2有限元法基础

2.2.1有限元法的基本思想及其优点

2.2.2有限元法的弹性力学基础

2.2.3有限元动态分析的基本概念和求解步骤

第三章排气歧管有限元模型的建立

3.1实体模型的建立

3.1.1 UG建模思路

3.1.2排气歧管的建模思路

3.2排气歧管有限元模型的建立

3.2.1 ABAQUS软件简介

3.2.2单元的选择

3.2.3模型网格划分

3.2.4模型材料特性

3.2.5模型的边界约束

第四章排气歧管的模态分析及优化

4.1结构模态分析概述

4.2排气歧管模态分析及优化

4.2.1模态计算阶次的选择

4.2.2排气歧管原模型的模态分析

4.2.3排气歧管优化措施

第五章排气歧管的谐响应分析

5.1简谐振动的基本原理

5.1.1振动微分方程

5.1.2稳态强迫振动

5.2排气歧管的谐响应分析

5.2.1动态分析方法的选择

5.2.2谐响应分析的步骤

5.3排气歧管谐响应分析结果

第六章总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间所获奖励及论文发表情况