柴油機后處理系統(tǒng)有限元分析及結構優(yōu)化.pdf

1、近年來，我國汽車行業(yè)發(fā)展迅猛，隨之而來的空氣污染、噪聲污染等問題也愈發(fā)嚴重。汽車后處理系統(tǒng)作為排氣系統(tǒng)的重要組成部分，在減排、降噪等方面起到不可或缺的作用。后處理系統(tǒng)在實際運行中，受發(fā)動機及路面激勵的共同作用，同時又受到發(fā)動機高溫廢氣的沖擊，很容易發(fā)生失效，因此對后處理系統(tǒng)進行有限元分析與結構優(yōu)化設計具有重要的工程意義，也為系統(tǒng)結構的研發(fā)設計提供了一定的理論依據(jù)。
　　基于某柴油機后處理系統(tǒng)，本文通過相關有限元分析軟件對系統(tǒng)進行了

2、模態(tài)分析、流固耦合計算和道路譜試驗基礎上的結構強度與疲勞分析。本文的主要工作內(nèi)容如下:
　　(1)建立后處理系統(tǒng)有限元分析模型，對后處理系統(tǒng)進行模態(tài)分析，根據(jù)仿真結果分析實際運行中系統(tǒng)產(chǎn)生破壞的原因。通過結果判斷后處理系統(tǒng)在第2、3階模態(tài)下產(chǎn)生共振導致結構發(fā)生失效。隨后通過平均驅動自由度方法對后處理系統(tǒng)支架安裝位置進行預測設計，并對不同設計方案分別做靜力分析和全約束模態(tài)分析，最終得出合理的設計方案。
　　(2)根據(jù)實際結構，

3、建立后處理系統(tǒng)的CFD分析模型，通過企業(yè)提供的數(shù)據(jù)進行邊界條件設定，隨后對結構進行流固耦合仿真分析，計算得到結構內(nèi)、外壁面的溫度分布和對流換熱系數(shù)，并對結構中各載體溫度和流速分布進行評價，分析得各載體內(nèi)部溫度、流速分布均勻，滿足一般使用要求。再根據(jù)已計算好的壁面溫度和換熱系數(shù)，將其映射到后處理系統(tǒng)結構有限元模型上，迭代計算得到后處理系統(tǒng)結構的溫度場并分析結構的熱應力。
　　(3)考慮后處理系統(tǒng)在實際工作過程中受溫度作用，結合溫度場

4、仿真結果對后處理系統(tǒng)結構進行熱模態(tài)分析，根據(jù)冷、熱模態(tài)計算結果之間存在的差異，確定更接近實際情況的結構優(yōu)化方案。
　　(4)由于后處理系統(tǒng)所受路面?zhèn)鬟f的載荷具有隨機性，且在不同實車運行工況下結構受力也不相同，故對試驗車輛在試驗路段進行道路譜試驗，并對試驗數(shù)據(jù)進行相應預處理與一致性校驗，確保采集信號的真實性，結合垂向載荷與行車方向結構受力情況，為結構強度和疲勞計算提供輸入。
　　(5)根據(jù)道路譜試驗結果對系統(tǒng)進行熱負荷與機械負