柴油机排气歧管的振动疲劳分析

发布时间：2017-08-22 03:18

  本文关键词：柴油机排气歧管的振动疲劳分析

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【摘要】：柴油机排气歧管虽然不是柴油机的核心部件,但它是增压器安装在柴油机上的直接支撑,其可靠性直接影响增压器甚至柴油机的正常工作,对发挥柴油机的性能起着非常重要的作用。本文主要对连接增压器与柴油机的排气歧管进行研究,针对其失效形式进行分析,发现其在静载状况下的破坏很少见,而疲劳破坏是其主要的失效形式。通过分析发现,产生疲劳破坏的原因主要是承受交变冲击载荷。所以,通常对其进行有限元静强度分析远远不能满足设计的需求,必须从动响应、疲劳强度等多方面对其进行研究。首先运用有限元前处理软件ANSA对排气歧管三维模型进行前处理,然后基于模态理论和频响分析理论对其进行模态法频率响应分析,把分析结果导入到疲劳分析软件MSC.FATIGUE中。选择Goodman法对平均应力进行修正,采用应力准则为von Mises,设计准则为存活率50%,运用Drilik法对排气歧管进行振动疲劳计算。主要包括载荷谱的时频转化及其相关性处理和疲劳特性曲线的生成。通过分析可知,增压器工作时引起的振动载荷谱是造成排气歧管振动疲劳失效的主要原因,并计算得到了排气歧管的最大疲劳损伤,预测了其振动疲劳寿命。最后,对振动疲劳寿命的影响因素进行分析研究,为排气歧管的振动疲劳设计提供理论参考,从而一方面可以降低研发成本,另一方面还可以大大缩短产品的研发周期,提高设计效率。
【关键词】：排气歧管 频响分析 功率谱密度 振动疲劳寿命 振动疲劳分析
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK423
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 课题研究的背景10-11
• 1.2 课题研究的意义11
• 1.3 国内外研究现状11-15
• 1.3.1 疲劳理论研究现状11-13
• 1.3.2 振动疲劳研究现状13-15
• 1.4 本文研究的内容15-17
• 2 排气歧管疲劳分析理论17-29
• 2.1 疲劳设计方法17-18
• 2.2 疲劳累积损伤理论18-21
• 2.2.1 线性疲劳累积损伤理论18-19
• 2.2.2 双线性疲劳累积损伤理论19
• 2.2.3 非线性疲劳累积损伤理论19-21
• 2.2.4 概率疲劳损伤理论21
• 2.3 材料的疲劳特性21-27
• 2.3.1 S-N曲线21-24
• 2.3.2 疲劳寿命的影响因素24-26
• 2.3.3 S-N曲线的平均应力修正方法26-27
• 2.4 振动疲劳分析流程27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 3 排气歧管有限元建模与模态分析29-40
• 3.1 有限元原理29-30
• 3.2 排气歧管有限元建模30-33
• 3.2.1 模型简化处理31
• 3.2.2 网格划分31-32
• 3.2.3 约束定义32-33
• 3.3 模态分析理论33-36
• 3.4 排气歧管的模态分析36-39
• 3.5 本章小结39-40
• 4 排气歧管频响分析40-48
• 4.1 频响分析理论40-42
• 4.2 频响分析求解方法的选择42-43
• 4.3 频响分析的影响因素43-44
• 4.3.1 载荷频率对频响结果的影响43
• 4.3.2 结构阻尼对频响结果的影响43-44
• 4.4 排气歧管的频响分析44-47
• 4.5 本章小结47-48
• 5 排气歧管振动疲劳分析48-66
• 5.1 MSC.FATIHUE软件简介48
• 5.2 振动疲劳分析方法48-52
• 5.2.1 窄带法49-50
• 5.2.2 宽带法50
• 5.2.3 Dirlik法50-51
• 5.2.4 三区间法51-52
• 5.3 振动疲劳分析52-62
• 5.3.1 排气歧管振动疲劳分析技术流程52-53
• 5.3.2 振动载荷谱分析53-54
• 5.3.3 振动载荷谱处理54-58
• 5.3.4 材料疲劳特性58-59
• 5.3.5 振动疲劳计算设置59-60
• 5.3.6 振动疲劳分析结果60-62
• 5.4 振动疲劳寿命影响因素研究62-65
• 5.5 本章小结65-66
• 6 总结和展望66-68
• 6.1 总结66-67
• 6.2 展望67-68
• 参考文献68-72
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果72-73
• 致谢73-74

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