周新_汽车排气系统耐久性分析

Altair 2012 HyperWorks技术会议论文-1-汽车排气系统汽车排气系统的耐久性分析周新惠松王蒙上海天纳排气系统有限公司r&d中心上海201814摘要：摘要：本文利用Altair的软件HyperMesh对汽车排气系统进行了网格划分，基于此网格类型的随机关键词：关键词：排气系统随机激励耐久性优化设计0介绍汽车排气系统是汽车的重要组成部分，其中一端连接到汽车引擎，另一端通过挂钩和流道连接到汽车底盘。在设计方面，汽车排气系统有质量保证、耐久性要求。排气系统的耐久性与使用过程中施加的力载荷有关。整个排气系统通常可以分为弹性节前有热端，弹性节后有冷却端的热端和冷却端。一般来说，排气系统的热端刚度较大，温度也较高，热端的耐久性问题主要是由发动机的振动引起的；在冷端系统中，热端和冷端之间有灵活的部分，可以减缓发动机的振动，因此排气系统的冷端耐久性通常由道路载荷决定。本文使用Altair的软件模块HyperMesh和RADIOSS分析了汽车排气系统的冷端消声器排气歧管。1 1根据道路测试数据道路测试数据汽车耐久性要求，汽车车身和各部件在批量生产前需要多种道路的跑车检测。图1显示了当约60%的汽车排气系统完成耐久性路面时，消声器对机构断裂的图示。图1消声器出口机构破裂照片Altair 2012 HyperWorks技术会议论文-2-2有限元分析有限元分析图2是汽车排气系统的有限元模型。该模型由灵活部分、一个消声器、三个挂钩和排气管组成。其中，灵活的节段弹性装置模拟，消声器外壳和排气管模拟为壳体装置，实际核钩模拟为实体装置。图2汽车排气系统的有限元模型被称为道路测试数据。排气系统损坏的位置在消声器出口侧，中断位置在灵活部分的后面，因此该计算主要考虑道路载荷是否是故障的原因。由于汽车排气系统的道路测试和未来使用过程中任意时间点的道路载荷数据不确定，因此该计算在最坏的道路测试阶段收集排气系统的数据集，然后处理数据，对排气系统的随机响应激励进行分析。通过排气流道进行随机激励和发动机安装，以启动排气系统。对于排气系统，由于每个零部件是焊接件，并且通常发生疲劳疲劳疲劳疲劳疲劳故障的位置是焊接区域，因此该有限元计算结果提取了每个主要部分的应力值，如图2中的位置1-9所示。图3中的Baseline是收集的随机激励下每个主要部分的最大等效应力值。rms stress distribution comparison under random analysis 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200位置执行流(MPa)Baseline 3808770对Baseline模型消声器内部结构的进一步分析结果：在Baseline模型中，消声器出口管道类似于悬臂梁的设计，如图4所示。为了减少消声器出口端管的应力并提高耐久性，在不改变声学特性的情况下将消声器排气装置延伸到挡板，如图5所示。变更的模型从图3中的Iteration1数据中可以看出，在随机激励下，关键零件的应力值减少了72%，而挂钩2所在位置的应力值没有明显减少，存在耐久性失败的危险。为了降低挂钩2和管焊缝连接的耐久性风险，在挂钩2上添加了支撑挂钩，在消声器出口侧设计变更后，随机激励应力响应图2中的Iteration2表明，与基线相比，挂钩2的最大应力减少了80%。因此，基于相关疲劳理论和Baseline当前道路测试数据信息，该设计可以通过道路测试要求来判断排气系统的耐久性。图4 Baseline消声器出口管道内部结构图5 Iteration1消声器出口管道内部结构3结论本文以汽车排气系统消声器排气机破损事件为研究对象，利用Altair公司提供的相位关闭软件进行分析和研究，成功解决消声器损坏引起的系统故障问题，通过模拟进行排气挂钩优化设计，为解决这些问题提供了思路。4参考资料1 Altair engineering，“无线电训练材料”。2开平州月潭惠丰等编辑HyperMesh从入门开始，科学出版社2005.5 3方剑合华等汽车噪音和振动-理论与应用，北京：北京工业大学出版社。2006.6 Altair 2012 HyperWorks技术会议随笔-4-duration analysis of vehicle exhaust system Zhou xinzh hui Miao Wang abstract : I N this paperAlso，hanger duration character