柴油机动力学特性研究

论文摘要

柴油机正在向大功率、轻量化、降低燃油消耗率以及降低排放等方向发展,振动和噪声问题日益突出。因此本文对柴油机组合结构进行动力学特性研究,进而来了解、分析柴油机表面的振动。研究结果对于柴油机的整体振动噪声分析和控制具有一定的借鉴和参考价值。本文首先对国内外柴油机动力学的研究现状以及相应的研究方法与软件进行了阐述。然后在UG软件里建立柴油机机体、汽缸盖的三维实体模型;在Hypermesh软件里将之进行有效合理的网格划分,转换为有限元模型;在ABAQUS软件中,模拟实际工作状态,将机体和汽缸盖两者组合,进行自由模态、约束模态分析,计算得出各阶固有频率和振型。找出了柴油机的振动薄弱环节,为柴油机的强度设计提供借鉴,也为后面柴油机动态特性的研究打下基础。并基于试验模态技术利用比利时LMS公司的模态测试设备对机体进行模态试验,把得到的数据和有限元计算得到的数据进行比较,结果表明两者吻合较好,验证了有限元模型的正确性。可以用来作为进一步动态特性分析的基础。最后在柴油机模态分析的基础上,采用模态叠加法对柴油机进行了稳态动力学分析。得出柴油机表面的动力响应曲线,找到了共振频率;同时得出柴油机表面的振动速度分布,预测了主要噪声源,并针对噪声源提出了减振降噪措施。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究意义
• 1.3 国内外的研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本论文的主要内容
• 2 动力学特性分析的理论基础
• 2.1 引言
• 2.2 有限元分析的基本理论
• 2.2.1 有限元法简介
• 2.2.2 有限元法一般求解思路
• 2.2.3 动力学特性分析的有限元法
• 2.3 UG软件介绍
• 2.4 Hypermesh软件介绍
• 2.5 ABAQUS软件介绍
• 2.5.1 ABAQUS软件应用
• 2.5.2 ABAQUS/CAE模块介绍
• 2.5.3 ABAQUS软件的功能特点
• 2.5.4 ABAQUS软件与ANSYS软件的对比分析
• 3 柴油机组合结构的有限元模态分析
• 3.1 引言
• 3.2 柴油机结构有限元模型的建立
• 3.2.1 对有限元模型的要求
• 3.2.2 柴油机机体有限元模型的建立
• 3.2.3 柴油机气缸盖有限元模型的建立
• 3.2.4 柴油机组合结构有限元模型的建立
• 3.3 柴油机组合结构的自由模态分析
• 3.3.1 柴油机组合结构在ABAQUS中的分析流程
• 3.3.2 柴油机组合结构的自由模态固有频率
• 3.3.3 柴油机振动分类
• 3.3.4 柴油机组合结构的自由模态结果分析
• 3.4 柴油机组合结构的约束模态分析
• 3.4.1 边界条件的施加
• 3.4.2 柴油机组合结构的约束模态固有频率
• 3.4.3 柴油机组合结构的约束模态结果分析
• 3.4.4 柴油机组合结构自由模态与约束模态的比较
• 3.5 本章小结
• 4 柴油机机体的模态试验分析
• 4.1 引言
• 4.2 模态试验分析的基础
• 4.2.1 模态试验发展
• 4.2.2 模态试验原理
• 4.2.3 模态试验设备
• 4.2.4 系统假设
• 4.3 模态试验分析的过程
• 4.3.1 试验方法的确定
• 4.3.2 支撑方式的选择
• 4.3.3 激励方式的选择
• 4.3.4 降低测量过程中噪声的影响
• 4.4 机体模态试验分析
• 4.4.1 测点布置
• 4.4.2 试验频段选取
• 4.4.3 试验前准备
• 4.4.4 试验过程
• 4.5 机体模态试验结果
• 4.5.1 柴油机机体试验频率与计算频率对比
• 4.5.2 柴油机机体的计算自由模态振型图
• 4.5.3 柴油机机体的试验自由模态振型图
• 4.5.4 柴油机机体试验模态与计算模态对比
• 4.5.5 柴油机机体试验结果与计算结果分析
• 4.6 本章小结
• 5 柴油机组合结构的有限元动态响应
• 5.1 引言
• 5.2 动态响应分析的理论
• 5.2.1 柴油机的动力学分析
• 5.2.2 ABAQUS中的动态响应分析
• 5.3 柴油机组合结构的有限元动态分析
• 5.3.1 柴油机响应计算的载荷边界条件
• 5.3.2 柴油机组合结构的动态响应计算
• 5.3.3 柴油机组合结构的动态响应结果分析
• 5.4 柴油机的表面振动分析
• 5.4.1 柴油机表面振动速度
• 5.4.2 柴油机的振动控制
• 5.4.3 声与振动的关系
• 5.4.4 柴油机表面噪声的预测
• 5.4.5 柴油机的减振隔声措施
• 5.5 本章小结
• 6 结论
• 参考文献
• 作者攻读硕士学位期间发表的论文
• 作者攻读硕士学位期间参与完成的项目