基于ABAQUS的发动机排气歧管低周疲劳分析

测试试验　汽车实用技术　ＡＵＴＯＭＯＢＩＬＥ　ＡＰＰＬＩＥＤ　ＴＥＣ｝ｊＮ０Ｉ　ＯＧＹ　２０ｌ　７年第１５期　２０ｌ　７　ＮＯ．１５　１０．１６６３８／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７１—７９８８．２０１７．１５．０４４　基于ＡＢＡＱＵＳ的发动机排气歧管低周疲劳分析　代兴筋　（　做　Ｉ　：　集团股份有限公　技术中心，安徽合肥２３０６０１）　摘要：　发劬机运转过　－ｌｌ１　Ｌ歧悖温度会产生　期变化，会导致排气歧竹发，¨　Ｊ疲劳破坏，艾章基丁　阍疲劳分析，研宄排气歧管的低刷疲劳嚣命　ＡＢＡＱＵＳ对　发动机的排　歧竹进　关键词：排气歧管；低周疲劳：ＡＢＡＱＵＳ软件　中图分类号：Ｕ４６３．６文献标识码：Ａ文章编号：１　６７１—７９８８（２０１　７）１　５—１　２Ｏ一０２　Ｔｈｅ　Ｅｘｈａｕｓｔ　ｍａｎｉｆｏｌｄ　ＬＣＦ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＡＢＡＱＵＳ　Ｄａｉ　Ｘｉｎｇｗｅｉ　（Ａｎｈｕｉ　Ｊ　ｉａｎｇｈｕａｉ　Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｅｎｔｅｎ　Ａｎｈｕｉ　Ｈｅｆｅｉ　２３０６０　Ｉ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｒｉｎｇ　ｅｎｇｉｎｅ　ｏｐｃｔ‘ａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｅｘｈａｕｓｔ　ｍａｎｉｆｏｌｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｗｉｌｌ　ｐｒｏｄｕｃｅ　ｐｅｒｉｏｄｉｃ　ｃｈａｎｇｅｓＴｈｉｓ　ｗｉｌｌ　ｃａｕｓｅ　ｔｈｅ　．ｅｘｈａｕｓｔ　ｍａｎｉｆｏｌｄ　ＯＣＣＵｌ’ｒｅ￣ｃｅ　ｏｌ、ｌｏｗ　ｃｙｃｌｅ　ｆａｔｉｇｕｅ　ｄａｍａｇｅ．Ｔｈｅ　ｌｏｗ　ｃ￣ｖｌｅ　ｔｈｔｉｇｕｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆｅｘｈａｕｓｔ　ｍａｎｉｔｂｌｄ　ｗｉｌｌ　ｂｅ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ａｂａｑｕｓ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅ　ｘ：Ａｎｄ　ｔｏ　ｓｅａｒｃｈ　ｔｈｅ　ｌｏｗ　ｃｙｃｌｅ　ｆａｔｉｇｕｅ　ｌｉｆｅ　ｏｆｔｈｅ　ｅｘｈａｕｓｔ　ｍａｎｉｆｏｌｄ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｅｘｈａｕｓｔ　ｍａｎｉｆｏｌｄ；Ｌｏｗ　ｃｙｃｌｅ　ｆａｔｉｇｕｅ；ＡＢＡＱＵＳ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ＣＬＣ　ＮＯ．：Ｕ４６３．６　Ｄｏｃｕｍｅｎｔ　Ｃｏｄｅ：Ａ　Ａｒｔｉｃｌｅ　ＩＤ：１６７１—７９８８　ｆ２０１７）１５—１２０－０２　随着发动机技术的发展，以及排放法姚、油耗法规的加　盖水套以及缸套，拿速仝负荷丁况燃烧室部位的温度及换热　严，排气歧管的设汁已经开始集成在缸盖ｆ　，不仪可以降低　系数如图２、３所示，其他部位不一・列出。　油耗以及排放，　『｝］于缸盖水　冷　的原　，排气歧管部　分的温度会有。定程度的降低，ｆｆ｛…Ｊ：材料　般为铝合金材　料，强度也有一定的下降，　此还是仃必要对排气歧管部位　的低周疲劳性ｚＨ￣　ｋｓ进，ｆ　评　，本　Ｊ　ＡＢＡＱＵＳ软件，对某　发动机的排气歧管　分进仃　』Ｉ｝Ｊ　劳分析，汁算低周疲劳寿　命　一１有限元模型及边界条件　Ｊ　是排气歧竹集成住缸　此排气歧管低周疲劳　分析模　包括以下部件：缸体、　盖（集成排气歧管）、缸垫、　缸盖螺栓、增压器蜗壳以及蜗先螺栓等。使川Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ埘　｛＝ｃ｛掣进　格划分，单　类犁　Ｉ氆采ＪｌＪ　ＧＫ３Ｄ１２ＭＮ，其余　采川Ｃ３Ｄ１０Ｍ。有限几模　如　ｌ所，Ｊ　。温度场分析需要ＣＦＤ　分析提供热边界，土要包括令迎个偾简ｌ：况和怠速Ｔ况下的　气体的温度及换热系数．部他　燃烧窜、近排气道、缸体缸　作者简介：代兴伟，就Ｈｊ　Ｊ　奠徽ｆ　汽１　糙份有Ｉｊｌ｛＝公　ｄ　图２燃烧室部位温度　ｌ２ｌ　汽车实用技术　２０１７年第１５期　Ｆ●ｃ］　２温度场分析　温度场分析低周循环工况如图４所示，进行瞬态分析，　共进行五个循环，第一循环从室温到全速全负荷，然后下降　到怠速工况，后四个循环重复从怠速工况到全负荷工况，再　到怠速工况。第五个循环时全速全负荷工况温度场如图５所　示。　图４温度循环工况　图５全速全负荷工况温度场　３应力应变分析　应力应变分析循环如图６所示，由于排气歧管低周分析　主要考虑温度的影响，因此应力循环与温度循环基本一致，　即分析温度循环状态下的应力应变变化，同样分为五个循　环，前两个循环为初始循环，此循环应力应变状态没有稳定，　在第三个循环全速全负荷工况时保持３０小时，主要是为了　考虑材料的蠕变特性，后两个循环为稳定循环，此时部件　的应力应变基本趋于稳定，使用第五个循环进行低周疲劳寿　命分析。　图６应力应变循环工况　４低周寿命分析结果　排气歧管低周疲劳寿命如图７所示，可以看出排气歧管　外表面的低周疲劳安全系数均在４．５以上，图８为某一截面　的安全系数分布，最小安全系数为４．５，整体模型不存在风险。　图７排气歧管低周疲劳安全系数　图８某截面安全系数分布　５结论　通过有限元的方法计算瞬态温度场分析，得到怠速工况　到全速全负荷工况过程的温度场分布，并基于温度结果进行　应力应变分析，分析中考虑了材料的蠕变特性，使用最后的　稳定循环进行低周疲劳分析，结果显示寿命较高，不存在风　险。　参考文献　［Ｉ】Ｓｕｒｅｃｈ，Ｓ．Ｆａｔｉｇｕｅ　ｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ［Ｍ］．围防工、ｆ　出版社，Ｉ９９３，３８９．４０４．　【２］聂宏．Ｍｉｎｅｒ公式和Ｍａｎｓｏｎ．Ｃｏｆｆｉｎ公式的能燎基础　．皖空学　报，１９９３，１４（５）：３１Ｏ．３ｌ２．　［３】赵帅帅，陈永洋等．基于修正Ｃｏｆｆｉｎ．Ｍａｎｓｏｎ模型的加速寿命试验　设计与评估［Ｊ］＿强度与环境，２０１３，４０（４）：５２—５８．