基于仿生的汽車排氣歧管溫度場及振動特性分析.pdf

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

2、。
　　在熱場分析過程中，選用Solid90實體對排氣歧管進行熱單元劃分。在明確歧管傳熱原理的基礎上，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，計算歧管的熱應力和熱變形，確定歧管在使用過程中的熱應力集中處，為該類型排氣歧管的設計改進提供了依據(jù)。
　　在排氣歧管振動分析過程中，介紹了模態(tài)分析的原理和模態(tài)的提取方法，采用Solid95單元對其進行網(wǎng)格劃分，通過進行排氣歧管的模態(tài)分析，獲

3、得各階固有頻率和振型等特性，并對歧管的動態(tài)特性進行了分析評估。通過對排氣歧管的一階固有模態(tài)與發(fā)動機的第一彎曲模態(tài)比較，確定了其共振頻率。對歧管的各階振型和振幅分析計算可知，歧管在出氣道法蘭處存在明顯的變形，該處被認為是排氣歧管的薄弱環(huán)節(jié)，為后續(xù)優(yōu)化設計奠定了基礎。
　　引入仿生學概念，將人體肺氣管結構作為仿生對象，采用一種全新的歧管設計方案，以肺氣管樹分形結構的數(shù)學模型為基礎重新建立2V排氣歧管模型，并進行有限元溫度場及振動特性分