考虑冲压成形的排气歧管热结构分析

发布时间：2020-08-25 12:24

【摘要】：冲压成形工艺具有操作便捷、质量稳定、互换性好等优点,同时使用这种工艺能减轻整车重量和节约制造成本,故汽车生产厂商广泛采用冲压成形工艺来制造排气歧管。排气歧管结构复杂并长期承受高低温循环的温度作用,工作环境极其恶劣,需对排气歧管进行精确的结构性能分析。目前学者们在排气歧管热结构性能方面展开了众多研究,但考虑冲压成形导致结构厚度变化对排气歧管热结构性能的影响还未见相关报道。因此,为提高仿真精度,将冲压导致结构厚度变化因素考虑其中是非常有必要的。根据上述背景简介,本文以某企业提供的一款新型排气歧管为研究对象,对冲压成形前后的歧管结构进行了热结构性能分析,其主要目的是考察冲压成形导致结构厚度变化对排气歧管综合性能的影响。本文运用计算机数值模拟的方法对排气歧管实际情形进行模拟,前期对歧管进行内流场分析,验证歧管结构设计的合理性后结合固体域传热分析获取温度场分布,后期热结构分析内容包括结构模态分析、热应力、热应变计算及等效塑性应变四个方面。主要工作内容如下:(1)根据该企业提供的模型和数值参数,运用Fluent软件计算排气歧管内流场特性,分析模型设计的合理性,并获得壁面温度数据和换热系数。结合Abaqus软件进行热力学分析,得到排气歧管固体域的温度场分布。(2)以(1)得到的固体域温度场为基础即作为温度预定义场,计算并分析该排气歧管的冷热约束模态;在高温低温交替作用下,对该排气歧管结构的热应力、热变形、等效塑性应变进行仿真分析,分析结果满足使用要求。(3)根据歧管形状和参数进行冲压分析,得到冲压后附有冲压效应的几何信息,并将其中厚度信息和2D几何信息提取生成新的3D模型。(4)对新的3D模型进行热结构分析,结果显示,排气歧管的热应力和热变形较大,等效塑性应变超过企业要求,不满足歧管的使用要求。(5)对冲压成形工艺进行不断优化调整,得到冲压厚度分布更为合理的冲压结果,重复(3)中的步骤再次得到新的3D模型,对此模型进行热结构分析。结果表明:相对于未考虑冲压工艺的结构分析情况来说,等效塑性应变增大,但数值仍在企业要求范围内,满足歧管使用要求。分析结果表明:在保证冲压质量良好的前提下,通过冲压工艺成形的排气歧管满足使用要求,但结构厚度的变化对排气歧管结构性能有很大的影响。结构分析时,将制造工艺考虑到结构分析中对提高模型模拟仿真精度是很有意义和参考价值的,同时此类研究方法具有推广价值。本文将冲压成形制造工艺导致部件厚度变化考虑到排气歧管结构分析中的分析方法,同样可适用于任何其他冲压件的结构分析研究,为今后研究设计人员提供可以借鉴的思路和参考依据。
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U464.134.4

【参考文献】

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本文编号：2803690