某车型排气系统疲劳耐久性分析

论文摘要

随着我国汽车工业的高速发展,对汽车各部件的性能日益关注,其中,疲劳耐久性就是部件性能的重要组成部分之一。排气系统,作为汽车上必不可少的重要部件,它的疲劳寿命问题已经逐渐成为人们关注的重点。鉴于国内排气系统在这方面研究较少,与国外同期研究水平差距极大,所以,有必要加强该领域的研究,以尽快弥补我国在这方面的不足,所得到的研究成果将对该领域有一定程度的补充,可作为排气系统疲劳耐久性分析整体建模的参考。本文在国内外汽车排气系统疲劳耐久性CAE分析技术领域的相关研究成果基础上,运用有限元分析方法,在Hypermesh 8.0中完成了某车型排气系统有限元网格划分及模型建立,并参照通用汽车GMW14202汽车排气系统评价分析流程,利用NASTRAN对所建有限元模型进行了计算模态分析,同时利用LMS测试仪器系统完成了实体的试验模态分析,然后将两者的分析结果进行对比以检验模型的置信度,置信度合格的模型才能用于后续计算分析。基于模态置信度检验后的高准确度模型,在Hypermesh 8.0中建立起了有限元应力分析模型,对排气系统模型施加载荷后完成了模型的应力分析,获得了排气系统的应力分析结果。然后将该结果导入到MSC.Fatigue中,完成材料S—N曲线和载荷特性的设定后,利用Palmgren-Miner损伤累积理论完成了该排气系统的疲劳寿命分析。由于疲劳分析结果显示并未满足设计要求,有必要对排气系统进行改进。完成对改进方法的讨论与取舍后,选择了先改动波纹管刚度,而后对吊钩位置进行调整的方法.按照疲劳分析过程对修改后模型进行了分析,结果显示改进效果良好,已基本达到设计要求,说明该方法行之有效,可尝试用于指导解决工程实际问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究目的和研究内容
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 主要研究内容
• 第二章 排气系统疲劳耐久性分析流程及理论依据
• 2.1 概述
• 2.2 排气系统疲劳耐久性分析的技术流程
• 2.2.1 基础数据获取流程
• 2.2.2 疲劳耐久性分析总体流程
• 2.3 排气系统疲劳失效与安全判据
• 2.3.1 结构寿命评估的应力分析
• 2.3.2 疲劳累积损伤理论
• 2.3.3 分析法方法确定
• 2.4 本章小节
• 第三章 排气系统CAE模型建立
• 3.1 概述
• 3.2 排气系统有限元模型建立
• 3.2.1 排气系统参数设定
• 3.2.2 排气系统构件简化
• 3.2.3 有限元模型建立
• 3.3 排气系统模态分析
• 3.3.1 计算模态分析
• 3.3.2 试验模态分析
• 3.4 模型置信度检验
• 3.5 本章小结
• 第四章 排气系统疲劳耐久性分析
• 4.1 概述
• 4.2 MSC.FATIGUE软件及材料S-N模型
• 4.2.1 MSC.Fatigue疲劳分析软件
• 4.2.2 材料S-N模型
• 4.3 排气系统结构应力计算
• 4.3.1 应力计算有限元模型参数获取
• 4.3.2 载荷信息
• 4.3.3 分析模型建立
• 4.3.4 分析结果
• 4.4 疲劳耐久性分析及结果
• 4.4.1 载荷信息
• 4.4.2 材料的疲劳属性
• 4.4.3 分析结果
• 4.5 本章小结
• 第五章 排气系统改进设计
• 5.1 概述
• 5.2 改进设计方法比较与选择
• 5.2.1 改进设计方法
• 5.2.2 改进设计方法选择
• 5.3 波纹管刚度调整
• 5.3.1 灵敏度分析理论
• 5.3.2 波纹管刚度变化对模态影响分析
• 5.4 排气系统掉挂钩位置调整
• 5.5 分析结果及方法总结
• 5.5.1 改进后分析结果与效果对比
• 5.5.2 改进设计方法总结
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表论文、获奖情况及参加的科研项目