亚洲一区人妻,久久三级免费,国模少妇无码一区二区三区,日韩av动漫

國內(nèi)或國外 期刊或論文

您當前的位置:發(fā)表學(xué)術(shù)論文網(wǎng)建筑論文》 乘用車排氣凈化器頻響分析方法> 正文

乘用車排氣凈化器頻響分析方法

所屬分類:建筑論文 閱讀次 時間:2019-07-11 10:41

本文摘要:摘要:基于發(fā)動機試驗和頻響分析,以某乘用車排氣凈化器為例,研究振動強度的評價方法,考慮排氣高溫對結(jié)構(gòu)強度的影響,選擇頻響分析的位移和應(yīng)力作為驗證和評價的指標,分析獲得的出氣法蘭峰值加速度與試驗結(jié)果具有很好的一致性。上、下蚌殼焊縫處為凈化器

  摘要:基于發(fā)動機試驗和頻響分析,以某乘用車排氣凈化器為例,研究振動強度的評價方法,考慮排氣高溫對結(jié)構(gòu)強度的影響,選擇頻響分析的位移和應(yīng)力作為驗證和評價的指標,分析獲得的出氣法蘭峰值加速度與試驗結(jié)果具有很好的一致性。上、下蚌殼焊縫處為凈化器結(jié)構(gòu)的高風(fēng)險區(qū)域,該區(qū)域的應(yīng)力水平是決定凈化器結(jié)構(gòu)強度的關(guān)鍵指標。研究結(jié)果認為:在分析采用的載荷和溫度輸入條件下,該凈化器結(jié)構(gòu)強度滿足可靠性要求。

  關(guān)鍵詞:排氣凈化器;振動;強度;頻響;模態(tài);發(fā)動機試驗

機械工程師論文

  中圖分類號:U464.134

  0 引 言

  汽車排氣凈化器承受高溫載荷和劇烈振動,其結(jié)構(gòu)可靠性一直是重要的研究內(nèi)容。[1-5]自2000年以來,國內(nèi)學(xué)者在排氣凈化器強度分析方面進行大量的研究和應(yīng)用。陳東興等[6]利用Abaqus對常溫下排氣歧管進行模態(tài)分析,得到排氣歧管總成的振動頻率和固有振型;劉志恩等[7]探討發(fā)動機熱負載對排氣歧管模態(tài)的影響,將高溫環(huán)境引入到排氣歧管的模態(tài)分析中。胡國強等[8]和楊超等[9]將模態(tài)分析方法成功應(yīng)用到排氣歧管的故障分析中,拓寬模態(tài)分析在排氣凈化器領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。

  本文在已有研究成果的基礎(chǔ)上,考慮外界載荷(高溫和振動)對排氣凈化器結(jié)構(gòu)強度的影響,結(jié)合發(fā)動機掃頻試驗數(shù)據(jù),研究排氣凈化器的頻響分析方法,通過應(yīng)力分布確定凈化器結(jié)構(gòu)的薄弱區(qū)域,認為可以將其作為評價排氣凈化器結(jié)構(gòu)強度的關(guān)鍵指標。

  1 凈化器頻響分析流程

  凈化器頻響分析實施流程見圖1,具體包括發(fā)動機試驗、傳熱分析和頻響分析等。

  (1)進行發(fā)動機試驗,獲得加速掃頻過程中發(fā)動機的排氣溫度和振動加速度信號,作為后續(xù)分析的輸入和對標數(shù)據(jù)。

  (2)將發(fā)動機試驗獲得的溫度邊界作為分析的輸入條件,進行有限元建模和傳熱分析,獲得凈化器的溫度場分布。

  (3)輸入發(fā)動機掃頻采集的振動加速度進行頻響分析,并對位移分析結(jié)果與試驗結(jié)果進行對標。

  (4)對頻響分析獲得的應(yīng)力結(jié)果進行綜合分析,評價凈化器結(jié)構(gòu)的耐久性能。

  2 試驗過程

  2.1 發(fā)動機掃頻試驗

  在發(fā)動機掃頻試驗過程中,將發(fā)動機轉(zhuǎn)速設(shè)定為1 000~5 000 r/min,油門開度設(shè)置為100%,加速時間設(shè)置為100 s,加速度測試位置為發(fā)動機缸蓋、出氣法蘭和發(fā)動機缸體(近支架處)等。發(fā)動機掃頻試驗布置見圖2,發(fā)動機缸蓋z向振動加速度掃頻曲線見圖3。由此可知,發(fā)動機缸蓋的4階和6階振動加速度相對較小。由于高階次(高頻率)振動對凈化器本體的結(jié)構(gòu)耐久性能影響較小,因此選取發(fā)動機2階振動為凈化器頻響分析的輸入載荷。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速上升時,發(fā)動機本體的2階振動加速度保持線性上升,發(fā)動轉(zhuǎn)速為5 000 r/min時,發(fā)動機2

  階振動加速度為3.2g。

  2.2 溫度測試

  對凈化器產(chǎn)品進行發(fā)動機溫度測試,傳感器布置見圖4。監(jiān)測發(fā)動機排氣歧管出口溫度,測試轉(zhuǎn)速間隔為100 r/min,發(fā)動機轉(zhuǎn)速范圍為1 000~6 000 r/min,測試獲得發(fā)動機加速過程中的排氣溫度曲線,見圖5。由此可以看出,在發(fā)動機加速過程中,排氣溫度線性升高,最高排氣溫度為820 ℃。

  3 頻響分析理論

  頻響分析又稱穩(wěn)態(tài)動力學(xué)分析,即在周期正弦振蕩載荷作用下,計算結(jié)構(gòu)對每一個計算頻率的動態(tài)響應(yīng)。頻響分析具有穩(wěn)定、快速和準確等特點,廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)承受旋轉(zhuǎn)機械載荷、周期載荷的設(shè)計分析領(lǐng)域。

  根據(jù)振動分析理論,排氣凈化器結(jié)構(gòu)振動與結(jié)構(gòu)本身的固有特性和外在激勵載荷相關(guān),其中結(jié)構(gòu)本身的固有特性包括固有頻率、振型和阻尼等。多自由度線性系統(tǒng)的振動方程[10-11]為

  式中:M為質(zhì)量矩陣;C為阻尼矩陣;K為剛度矩陣;X··為加速度向量;X·為速度向量;X為位移向量,R(t)為外在激勵載荷向量。

  4 分析建模及結(jié)果評價

  4.1 分析建模

  排氣凈化器包括進氣法蘭、蚌殼、筒體、出氣端蓋、出氣法蘭、支架、隔熱罩等結(jié)構(gòu),各子部件支架采用焊接工藝連接在一起,法蘭之間、支架之間采用螺栓連接。

  選擇Abaqus進行網(wǎng)格劃分,生成的網(wǎng)格總數(shù)為49 952個,凈化器網(wǎng)格模型及關(guān)鍵點標注見圖6。

  凈化器大部分結(jié)構(gòu)(包括蚌殼、隔熱罩、管子和支架等)采用四邊形殼體單元S4;進、出氣法蘭采用六面體實體單元C3D8I;發(fā)動機為凈化器的振源,對測點(圖6中TP1、TP2和TP3點)進行固定約束,發(fā)動機主體采用剛體單元MPC-BEAM。為方便后續(xù)評價分析,對排氣凈化器的關(guān)鍵區(qū)域進行標注,見圖6b),其中:A區(qū)域為上、下進氣蚌殼右側(cè)焊縫,B區(qū)域為上、下進氣蚌殼左側(cè)焊縫,C區(qū)域為支架與筒體焊縫,D區(qū)域為支架安裝孔。

  排氣凈化器結(jié)構(gòu)采用SUH441不銹鋼。該材料具有較好的高溫強度和抗氧化性能,其彈性模量隨溫度的變化曲線見圖7,材料屈服應(yīng)力隨溫度的變化曲線見圖8。隨著溫度的上升,材料的彈性模量和屈服應(yīng)力都會明顯下降,符合實際情況。材料常溫下的彈性模量為201 GPa,在800 ℃時彈性模量下降到85 GPa。

  4.2 結(jié)果評價

  4.2.1 溫度結(jié)果

  將發(fā)動機排氣溫度作為傳熱分析的輸入溫度,考慮熱對流和熱輻射的影響,獲得排氣凈化器的溫度分布云圖(圖9),可以看出:排氣歧管表面最高溫度為765 ℃,位于進氣歧管蚌殼上。傳熱分析獲得的溫度場可作為后續(xù)頻響分析的溫度輸入,確保分析更貼近實際工況。

  凈化器各關(guān)鍵區(qū)域溫度對比見圖10,其中:A、B區(qū)域溫度最高,達到760 ℃以上;C區(qū)域溫度為543 ℃;D區(qū)域為104 ℃。因此,A、B區(qū)域?qū)Σ牧系母邷貜姸忍岢龈鼑栏竦囊,?yīng)重點關(guān)注。

  推薦閱讀:工程機械維修師怎么發(fā)表論文

轉(zhuǎn)載請注明來自發(fā)表學(xué)術(shù)論文網(wǎng):http:///jzlw/19751.html