周新_汽车排气系统振动有限元分析
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排气系统振动分析和悬挂点位置优化
刘名;翁建生
【期刊名称】《噪声与振动控制》
【年(卷),期】2010(030)005
【摘要】本文采用有限元法对某车型排气系统进行模态分析与谐响应分析.通过模态分析得到排气系统的固有频率并找到振型节点,得到吊挂垂向刚度对排气系统固有频率的影响规律.根据振型节点优化排气系统吊挂位置,有效地减少排气系统通过吊挂传递到车身底板的力,改善了车辆乘坐舒适性提高了整车NVH性能.
【总页数】4页(P95-97,131)
【作者】刘名;翁建生
【作者单位】南京航空航天大学车辆工程系,南京210016;南京航空航天大学车辆工程系,南京210016
【正文语种】中文
【中图分类】O241.21
【相关文献】
1.客车排气系统振动特性分析及悬挂位置优化 [J], 詹斌;马龙山;李振
2.汽车排气系统振动特性分析及悬挂点位置优化 [J], 蒙传伟;夏新富
3.基于振动传递函数的排气系统悬挂点位置优化 [J], 廖芳;高卫民;顾彦;王承
4.排气系统振动分析和悬挂点位置优化 [J], 高超; 王文龙
5.汽车排气系统振动模态分析与悬挂位置优化 [J], 高琦;庞茂
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汽车排气系统模态仿真与试验分析殷俊;张冰蔚;周鑫;孙小芹;才明嵩;赵彦翔【期刊名称】《江苏科技大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2017(031)002【摘要】在NASTRAN软件环境下,利用有限元方法建立排气系统分析模型,进行汽车排气系统模态仿真,得到汽车排气系统的多阶模态固有频率、振型等参数.运用LMS b软件进行汽车排气系统模态试验,并采用最小二乘复频域法进行试验模态参数识别,最后,将试验结果与数值模拟结果进行对比分析其模态振型和固有频率.结果表明:数值模拟结果和试验结果吻合度很高;在产品开发前期可以利用合理的排气系统仿真模型缩短产品开发周期,减少后期物理样机试验次数;同时也可以为后续的复杂结构开发研究提供依据.%In the NASTRAN software environment,using the finite element method to simulate the vehicle exhaust system mode,the natural frequency and vibration mode of the vehicle exhaust system are obtained.The modal test of the vehicle exhaust system is carried out by using LMS b software.And the modal parameters are identified by using the PolyMAX method.Finally,the experimental results and numerical simulation results are compared and analyzed,and the mode shapes and natural frequencies are compared.The results show that the numerical simulation results and experimental results are in a high degree of agreement.Reasonable exhaust system simulation model can be used to shorten the product development cycle in developing a new product and to reduce late physical prototype testtimes.At the same time,it can provide the basis for the future complex structure research and development.【总页数】5页(P167-171)【作者】殷俊;张冰蔚;周鑫;孙小芹;才明嵩;赵彦翔【作者单位】江苏科技大学机械工程学院,镇江 212003;江苏科技大学机械工程学院,镇江 212003;江苏科技大学机械工程学院,镇江 212003;江苏科技大学机械工程学院,镇江 212003;上海红湖排气系统有限公司,上海 201805;上海红湖排气系统有限公司,上海 201805【正文语种】中文【中图分类】U46【相关文献】1.某型爪极发电机的模态仿真与试验分析 [J], 张浩;贺岩松;徐中明;张志飞2.基于ABAQUS的汽车方向盘模态仿真与试验分析 [J], 徐小剑;段伟3.铁路信号继电器模态仿真与试验分析 [J], 张高廷;曹云东;刘炜4.某型火箭弹模态仿真与试验分析 [J], 刘苗苗;胡晓东;李文武;赵双双;蒋学乔;赵保全;吴树雄5.鱼雷湿模态仿真与试验分析 [J], 赵琪;郭君;曹栋;王红瑞;单志雄因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
汽车排气总管的振动控制
周志革;武一民;崔根群;董正身
【期刊名称】《汽车工程》
【年(卷),期】2003(025)002
【摘要】为减小某轻型货车排气总管在发动机怠速情况下的振动,利用
MSC/NASTRAN有限元分析软件对其进行模态分析.分析结果表明:怠速下发动机的激励频率与该排气总管的固有频率发生耦合,引起了共振.针对实际生产情况,通过改进发动机与排气总管的连接方式改变了排气总管的固有频率,降低了振动.
【总页数】2页(P160-161)
【作者】周志革;武一民;崔根群;董正身
【作者单位】河北工业大学,天津,300132;河北工业大学,天津,300132;河北工业大学,天津,300132;河北工业大学,天津,300132
【正文语种】中文
【中图分类】U463
【相关文献】
1.汽车排气总管的静力分析和模态分析 [J], 吴永桥;鄢奉林
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汽车排气系统模态及悬挂点布置分析Modal and Hanger Location Analysis of VehicleExhaust System郭维清李翠霞雷应锋王纯崔保石(长安汽车北京研究院北京100195)摘要:为减小汽车排气系统吊挂点位置对整车NVH性能的影响,本文采用HyperMesh软件对某汽车排气系统进行了有限元建模,通过模态分析结果,利用平均驱动自由度位移法对排气系统吊挂位置进行布置,并对排气系统进行频率响应分析,将计算出来的理论吊挂位置与该车实际吊挂位置的频率响应分析结果相对比,考察两次分析结果中振动响应的区别,为今后的研究提供经验参考。
关键词:汽车排气系统;悬挂位置;模态分析;HyperMesh; 频率响应分析Abstract: To reduce the vibration in the NVH performance of the vehicle from the hanger location of exhaust system, finite modeling on a vehicle's exhaust system is performed by HyperMesh, and with the result of modal analysis, the ADDOFD method is used to assign hanger location. Furthermore, through frequency response analysis of the exhaust system, comparing results of theoretical hanger location and actual hanger location, investigating the difference between two results of vibration analysis, experience and reference for further research is provided.Key words: vehicle exhaust system, hanger location, modal analysis, HyperMesh, frequency response analysis1 引言随着社会的发展和技术的进步,人们对汽车的要求越来越高。
排气系统与车身匹配优化研究黄东杰【摘要】排气系统是汽车振动的重要来源.排气系统设计的好坏会关系到汽车的NVH性能.其中,橡胶悬置是将排气系统连接到车身最重要的部分,将直接影响排气系统传递到车身的振动以及能量的多少.从振动传递的角度阐述排气系统吊点位置的重要性,利用平均驱动自由度位移方法来确定排气系统的悬挂位置.通过平均驱动自由度位移方法确定排气系统吊点位置的仿真结果,能够在汽车开发前期给出指导性的建议,并在后续车型改进方面给予方向性修改指导.【期刊名称】《汽车零部件》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】3页(P17-19)【关键词】排气系统;平均驱动自由度位移方法;模态分析;吊点位置优化【作者】黄东杰【作者单位】东风柳州汽车有限公司乘用车技术中心,广西柳州545000【正文语种】中文【中图分类】U464.134+.4随着人们生活水平的提高,汽车越来越普及,人们对汽车有越来越严格的要求。
在汽车满足安全性能的前提下,消费者越来越重视车辆的乘坐舒适性,因此,就需要汽车有优良的NVH (Noise,Vibration,Harshness)性能。
排气系统是汽车主要的振动来源,排气系统的振动在整车的振动中是一个很重要的部分。
汽车排气系统性能的好坏对整车的NVH性能有着相当重要的影响。
通过针对排气系统吊耳位置的分析,来减少排气系统传递到车身的振动。
之所以要进行排气系统吊点位置布置,是为了将排气系统吊点布置到排气系统振动较小的位置,最终减小传递到车身的振动。
虽然理论上把排气系统吊点布置在排气系统的节点位置是最理想的状态,但是由于空间以及工艺的因素导致无法将吊点布置到节点位置。
就目前所用的方法来说,平均驱动自由度位移方法是最直观、最有效的排气系统吊点布置方法。
平均驱动自由度位移方法是在排气系统自由模态的基础上进行的,通过模态分析计算出排气系统0~200 Hz的全部自由模态,通过平均驱动自由度位移(Average Driving Degrees of Freedom Displacement,ADDOFD)方法的公式加权得到平均驱动自由度位移值。
2022年6月第45卷第3期Jun.2022Vol.45No.3 Large Scale Nitrogenous Fertilizer Industry压缩机管道振动有限元分析施程鳧(中石化宁波工程有限公司,浙江宁波315103)摘要:通过对往复式压缩机出口管线振动原因分析可知,气柱共振和结构共振是引起管道共振的主要原因。
本文利用有限元分析软件对管道气柱固有频率和管系的固有频率进行分析,得到了气柱固有频率和管系的固有频率均避开了压缩机激发频率的共振区,验证该管系结构设计合理,不会发生共振。
关键词:往复式压缩机气柱共振结构共振有限元分析1概述往复式压缩机因具有适用压力范围广、工作效率高等特点而被广泛应用于石油、化工和冶金等行业⑷。
但在使用中,往往存在机械振动大等问题。
管道若长期受到振动将会产生疲劳破坏,进而发生管道断裂、介质外泄,引起严重的生产事故。
生产中遇到的压缩机振动绝大多数是由气流脉动引起的共振。
研究由气流脉动引起的管道共振时,将遇到两个同时存在的振动系统:气柱共振和管道结构共振。
气柱就是管道系统中可以膨胀和压缩的气体。
由于气柱是一个具有一定质量的弹性振动系统,因此具有一系列的固有频率。
当气体的某一阶固有频率跟压缩机的激发频率相重合时,则气柱发生对应于该频率的共振,管道呈现出强烈的振动响应。
管道结构共振是一个复杂的弹性振动系统,是由纵横交错的管道及其附加结构构成的管道系统,因此它也具有一系列的固有频率。
当某一阶的管系固有频率跟压缩机的激发频率相重合时,管道便会剧烈振动,产生结构共振。
本文利用有限元方法,对某煤气化项目的两台氮气压缩机的吸气管道进行建模,计算了管道气柱固有频率,并作出相应的模态分析,得到管道系统的固有频率。
这对避免气柱共振和强烈的管道振动具有十分重要的意义S3〕。
2基本理论2.1无阻尼波动方程假设管道内气体是无黏性、可压缩的,在同一截面上流体参数(压力、密度、速度等)相等切。
在不计阻力的情况下,气流的运动方程为:驴+時亠竽(1)ot dx po dx气体的声速可以表示为:c^kRg:"常数⑵当平均流速“。
Altair 2013技术大会论文集
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汽车排气系统振动有限元分析
Vibration Finite Element Analysis of Vehicle Exhaust
System
周新 郑慧淼 王猛 刘艳
(上海天纳克排气系统有限公司研发中心 上海 201814)
摘 要:
本文运用Altair公司提供的软件模块HyperMesh以及RADIOSS对某汽车排气系统进行了
网格划分,并进行了全系统振动分析。分析复现了试验失效模式,模拟与试验结果相吻合。基于上
述模型对提高排气系统耐久特性进行了优化设计,成功解决了排气系统振动耐久设计问题。
关键词:
排气系统 振动分析 耐久特性 HyperMesh RADIOSS
Abstract:
In this paper, HyperMesh and RADIOSS were employed to do simulation for a vehicle
exhaust system. Vibration was analyzed, which correlated well with the test result, and a muffler
inlet pipe welding seam crack durability issue was solved successfully.
Keywords: Exhaust system, vibration analysis, durability characteristic, HyperMesh, RADIOSS
1 引言
汽车排气系统是汽车的重要组成部分,其一端与汽车发动机相连,其它部件通过吊钩、吊耳与
汽车底盘相连。汽车排气系统设计需要考虑发动机振动激励对其耐久性的影响,对于发动机振动激
励模拟试验,实验室通常都是简化为单轴振动试验。其实验规范为:1) 将排气系统与发动机连接端
固定在振动台上,在关键部位贴上应变片做扫频分析,找到响应最大的频率点; 2)在上述频率点
进行定频振动试验,观察各焊缝位置在1000万次振动下是否会失效。本文针对该振动试验发生的
耐久失效,运用Altair公司提供的软件模块HyperMesh与RADIOSS对其进行了振动模拟仿真分析
并提供了优化设计,成功解决了失效问题。
图1汽车排气系统振动试验图
图1所示为汽车排气系统振动试验图:排气系统进气法兰与振动台连接,其它部件通过吊钩吊
振动台
排气系统
吊耳
Altair 2013技术大会论文集
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耳与试验台架进行连接。
2 试验结果
按照前述试验方法,先对排气系统进行了扫频分析,发现该系统在120Hz时,各关键部位响应
最大,固在定频振动试验阶段选择了120Hz作为激励频率;并且在振动台输入了垂直方向0.0928mm
的位移激励。如图2为试验消声器进气管失效图。试验进行到180万次振动时消声器进气管焊缝处
发现裂纹。
图2 消声器进气管失效图
3 有限元分析
为了评判该设计的耐久特性对其进行了有限元分析,如图3为汽车排气系统有限元模型,该模
型通过HyperMesh划分网格并设置连接方式。模型由两个消声器、五个吊钩吊耳以及排气管等组成。
其中消声器壳体及排气管用壳体单元模拟,实芯吊钩、法兰用实体单元模拟,橡胶吊耳用弹性单元
模拟。
图3 汽车排气系统有限元模型
Altair 2013技术大会论文集
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由前述试验知:振动失效位置为编号为7的焊缝处。通过在HyperMesh中设置求解,运用
RADIOSS求解器对排气系统进行了频率响应分析。分析表明,有限元模型中最大频率响应点发生
在128.9Hz,故在后续分析中,输出了排气系统在128.9Hz时,各焊缝处最大应力,计算结果如表
1。由计算数据可知:编号为7的焊缝处应力最大,与试验失效位置匹配。
表1 排气系统振动激励下焊缝处最大应力
为了减小编号为7的焊缝处最大应力,提高排气系统耐久特性,对排气系统进行了优化设计,
如图4所示,给消声器进气管增设了一个支架,并且将进气管的厚度由1.5mm增加到了1.8mm。
图4 排气系统优化方案
优化设计后,系统最大响应频率点偏移到130.1Hz,排气系统各焊接部位最大应力如表2所示。
表2 优化排气系统振动激励下焊缝处最大应力
Altair 2013技术大会论文集
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对比表2与表1编号为7处的应力,可以发现:最大应力从57.4Mpa减小到了40.6Mpa,应
力减小了29.3%,由疲劳寿命公式:N
2/N1
=(57.4/40.6)5.5=6.6可知,寿命可以提高6.6倍。结合当
前的设计寿命,其疲劳振动次数可以达到11.88百万次,满足设计要求。
4 结论
本文运用Altair公司提供的软件模块HyperMesh与RADIOSS成功模拟分析了汽车排气系统振
动耐久失效问题。结果表明:模拟方法以及软件有很高的可靠性,可以为类似问题的解决提供参考。
5 参考文献
[1] Altair Engineering, “RADIOSS Training Material”.
[2] 于开平,周传月,谭惠丰等. HyperMesh从入门到精通[M]. 科学出版社. 2005.
[3] 庞剑,谌刚,何华等. 汽车噪声与振动-理论与应用. 北京:北京理工大学出版社. 2006.
[4] Yung-Li Lee Jwo Pan. Fatigue Testing and Analysis. Elsevier Inc, 2005.