含裂紋車輛排氣系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性研究.pdf

1、排氣系統(tǒng)作為車輛正常行駛的一個(gè)重要組成部分，其工作環(huán)境十分惡劣，不但要經(jīng)歷發(fā)動(dòng)機(jī)高溫高壓廢氣對(duì)其產(chǎn)生的流體沖擊，而且還要受到發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體振動(dòng)和車體振動(dòng)等激勵(lì)的作用，在這種復(fù)雜激勵(lì)環(huán)境下，排氣系統(tǒng)勢(shì)必產(chǎn)生激烈振動(dòng)。而排氣系統(tǒng)長時(shí)間的振動(dòng)又使其容易產(chǎn)生疲勞裂紋，當(dāng)裂紋擴(kuò)展到一定程度時(shí)，就會(huì)影響到排氣系統(tǒng)的效率和使用壽命，使其不能正常工作。因而，為了確保車輛安全可靠運(yùn)行，對(duì)含裂紋車輛排氣系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性等深層次問題進(jìn)行深入研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意

2、義。本文的研究目的就是要解決在復(fù)雜激勵(lì)環(huán)境下含裂紋車輛排氣系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的一些問題。主要內(nèi)容包括:
　　應(yīng)用有限元位移法構(gòu)建含裂紋管單元的動(dòng)力學(xué)模型。首先，根據(jù)斷裂力學(xué)理論，推導(dǎo)出含裂紋管單元的動(dòng)能表達(dá)式以及包含裂紋所釋放的附加應(yīng)變能的裂紋管單元?jiǎng)菽鼙磉_(dá)式，然后，應(yīng)用拉格朗日方程建立含裂紋管單元的動(dòng)力學(xué)方程，為進(jìn)一步建立含裂紋車輛排氣系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程奠定基礎(chǔ)。
　　將排氣管用若干管單元的組合進(jìn)行模擬，其中既包含無裂紋的管單元，

3、也包含有裂紋的管單元。通過建立廣義坐標(biāo)系，計(jì)算各管單元的坐標(biāo)協(xié)調(diào)矩陣和轉(zhuǎn)換矩陣，將無裂紋的管單元和有裂紋的管單元進(jìn)行整合，從而構(gòu)建并得到含裂紋排氣系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)方程。
　　根據(jù)路面隨機(jī)激勵(lì)特性、裂紋故障激勵(lì)特性和發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)激勵(lì)特性對(duì)含裂紋排氣系統(tǒng)的影響，利用多尺度法對(duì)含裂紋排氣系統(tǒng)非線性振動(dòng)特性進(jìn)行分析。研究表明，系統(tǒng)非線性振動(dòng)主要來源于發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)激勵(lì)和路面隨機(jī)激勵(lì)以及它們分別與呼吸裂紋故障激勵(lì)共同作用下的參強(qiáng)振動(dòng)。