基于仿生的汽車排氣歧管溫度場及振動(dòng)特性分析.pdf

1、排氣歧管是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的重要組成部分，它的工作環(huán)境極其惡劣，需要長時(shí)間承受高溫廢氣的熱沖擊和發(fā)動(dòng)機(jī)的劇烈振動(dòng)，在使用中經(jīng)常出現(xiàn)法蘭盤開裂，氣道口變形等問題，嚴(yán)重影響排氣系統(tǒng)的正常工作。因此，對(duì)排氣歧管進(jìn)行性能分析，具有非常重要的意義。
　　本文以一款2V排氣歧管為研究對(duì)象，分析了其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能并對(duì)其所承受的傳熱性能和振動(dòng)特性進(jìn)行有限元分析，尋找該類型排氣歧管的薄弱環(huán)節(jié)或者失效位置，并采用仿生學(xué)設(shè)計(jì)理念對(duì)排氣歧管進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)

2、。
　　在熱場分析過程中，選用Solid90實(shí)體對(duì)排氣歧管進(jìn)行熱單元?jiǎng)澐?。在明確歧管傳熱原理的基礎(chǔ)上，采用第三類邊界條件，通過ANSYS分析獲得了排氣歧管溫度場分布云圖，并以此為已知條件，計(jì)算歧管的熱應(yīng)力和熱變形，確定歧管在使用過程中的熱應(yīng)力集中處，為該類型排氣歧管的設(shè)計(jì)改進(jìn)提供了依據(jù)。
　　在排氣歧管振動(dòng)分析過程中，介紹了模態(tài)分析的原理和模態(tài)的提取方法，采用Solid95單元對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，通過進(jìn)行排氣歧管的模態(tài)分析，獲

3、得各階固有頻率和振型等特性，并對(duì)歧管的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了分析評(píng)估。通過對(duì)排氣歧管的一階固有模態(tài)與發(fā)動(dòng)機(jī)的第一彎曲模態(tài)比較，確定了其共振頻率。對(duì)歧管的各階振型和振幅分析計(jì)算可知，歧管在出氣道法蘭處存在明顯的變形，該處被認(rèn)為是排氣歧管的薄弱環(huán)節(jié)，為后續(xù)優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。
　　引入仿生學(xué)概念，將人體肺氣管結(jié)構(gòu)作為仿生對(duì)象，采用一種全新的歧管設(shè)計(jì)方案，以肺氣管樹分形結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)重新建立2V排氣歧管模型，并進(jìn)行有限元溫度場及振動(dòng)特性分