单缸柴油机排气管疲劳开裂的仿真分析

单缸柴油机排气管疲劳开裂的仿真分析

论文摘要

针对单缸柴油机排气管的开裂问题,提出了基于等效振动和材料温度效应的热机耦合方法,利用有限元法计算排气管的温度和应力,并依据修正的Miner法则和线性累计损伤理论,考虑应力梯度、表面粗糙度和温度的影响,预测排气管结构的疲劳危险位置。结果表明:排气管失效的原因是由于上下方向刚度不足,存在热模态共振风险,疲劳安全系数不足导致开裂;原失效和增加支撑的排气管疲劳安全系数分别为1.06和1.6,仿真预测结果与实际符合一致。

论文目录

  • 引言
  • 1 疲劳计算方法
  • 2 计算模型
  •   2.1 有限元模型
  •   2.2 稳态传热分析
  •   2.3 热模态及振动等效分析
  •   2.4 热机耦合分析
  •   2.5 振动疲劳分析
  •     (1) 考虑应力梯度对安全系数的修正, 用如下应力梯度影响系数模型[11]
  •     (2) 考虑结构表面粗糙度对安全系数的修正, 用如下表面粗糙度影响系数模型[12-13]
  •     (3) 据FKM标准, 针对球铁材料, 温度对安全系数的修正系数[13-14]可按下式计算
  • 3 改进方案及验证
  •   3.1 改进方案
  •   3.2 热模态验证结果
  •   3.3 疲劳安全验证
  • 4 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 张华兵,李丽婷,苗伟驰,焦亚飞,梁刚,乔信起

    关键词: 柴油机,排气管,疲劳分析,热模态,热机耦合

    来源: 机械强度 2019年02期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑

    专业: 动力工程

    单位: 上海交通大学机械与动力工程学院,上海船用柴油机研究所研发中心

    基金: 国家自然科学基金项目(91441124)资助~~

    分类号: TK423

    DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.02.028

    页码: 430-435

    总页数: 6

    文件大小: 480K

    下载量: 162

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