發(fā)動(dòng)機(jī)鎂質(zhì)氣缸體的NVH及熱負(fù)荷性能預(yù)測(cè)研究.pdf

1、汽車的輕量化對(duì)汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性以及環(huán)保性能都有著重要的影響，是當(dāng)今汽車發(fā)展的主要方向之一。鎂合金作為“21世紀(jì)的綠色工程材料”，具有密度小、比強(qiáng)度和比剛度高、阻尼減振等特點(diǎn)，在汽車上的應(yīng)用逐漸增多，在汽車輕量化方面發(fā)揮了較大的作用。但鎂合金在發(fā)動(dòng)機(jī)等高溫組件的應(yīng)用較為少見。隨著高溫鎂合金的發(fā)展，鎂合金在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用勢(shì)必會(huì)越來越多。缸體作為發(fā)動(dòng)機(jī)最大的零部件，鎂合金的應(yīng)用將會(huì)帶來明顯的輕量化效果。因此，針對(duì)鎂合金缸體的NVH與熱負(fù)荷

2、性能開展預(yù)研有著重要的工程意義和學(xué)術(shù)價(jià)值。本文以有限元方法、邊界元方法和流固耦合方法為基礎(chǔ)，研究了鎂合金缸體對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)噪聲性能的影響，分析了鎂合金缸體的溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力場(chǎng)，并和傳統(tǒng)的鑄鐵缸體發(fā)動(dòng)進(jìn)行對(duì)比分析。主要內(nèi)容包含以下兩個(gè)方面。
　　以某車用發(fā)動(dòng)機(jī)為例，建立了整機(jī)的多體動(dòng)力學(xué)模型和聲學(xué)模型，通過多體動(dòng)力學(xué)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力學(xué)載荷，通過結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)計(jì)算缸體的振動(dòng)響應(yīng)，通過聲學(xué)計(jì)算預(yù)測(cè)整機(jī)的表面輻射噪聲，并且對(duì)照了鑄鐵缸體的實(shí)驗(yàn)和

3、仿真結(jié)果。結(jié)果表明，同等條件下，鎂合金缸體發(fā)動(dòng)機(jī)的表面振動(dòng)和整機(jī)輻射噪聲會(huì)比鑄鐵缸體發(fā)動(dòng)機(jī)的要大。鎂合金缸體發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)輻射聲功率級(jí)為108.1dB(A)，鑄鐵缸體發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)輻射聲功率級(jí)為107.3dB(A)。雖然鎂合金缸體NVH性能弱于鑄鐵缸體，但其重量減輕了75％。
　　基于流固耦合方法，對(duì)鎂合金缸體進(jìn)行了熱負(fù)荷分析，其中包括溫度場(chǎng)、熱應(yīng)力和熱變形，并和鑄鐵缸體進(jìn)行了對(duì)比。兩者溫度分布云圖和熱應(yīng)力分布云圖基本一致。鎂合金缸體最高

4、溫度為519.03K，略微低于鑄鐵缸體的最高溫度523.00K；鎂合金缸體第一主應(yīng)力的最大值為177.4MPa，鑄鐵缸體的最大值為202.2MPa，比鎂合金缸體大24.8MPa；鎂合金缸體的第三主應(yīng)力最大值為150.5MPa，鑄鐵缸體的最大值為174.5MPa，比鎂合金缸體的大了24.0MPa。在變形量分布云圖上，兩者有著較大差別，鎂合金缸體較大變形量集中在缸體后端，最大變形量為0.54mm，鑄鐵缸體的主要分布在缸體上表面，最大變形量為