排气歧管紧固螺栓失效分析与设计改进

某发动机的排气歧管紧固螺栓在耐久试验中出现失效。本文采用不同试验手段,从产品性能、预紧力校核、装配工艺等角度,对失效件进行了详细分析,认定是其预紧力过小而导致出现疲劳断裂。另外,在分析过程中还发现了设计上的诸多问题,如材料选择不当、产品摩擦系数未作规定等。通过有针对性的改进,重新交样于客户。经反馈,耐久试验顺利通过。

基于ANSYS的发动机排气歧管结构设计及模态分析

排气歧管在发动机排气系统中起着至关重要的作用,排气歧管结构设计将影响发动机的排气效率和使用寿命,不同结构布置形式和歧管长度设计对排气性能有着不同的影响。文章主要对发动机排气歧管进行结构设计及模态分析,经过分析可以得出排气歧管并没有因发动机振动、路面不平引起振动等因素而发生共振。该设计可提高排气歧管使用寿命,同时为排气歧管仿真分析研究提供了参考。

集成排气歧管低周疲劳寿命研究

集成排气歧管的设计使排气部分收到高低温载荷的反复冲击,因此在局部区域会产生较大的应力集中,超过材料的屈服强度,产生塑性变形,会有低周疲劳破坏的风险。本文基于有限元的方法,计算某冲击循环的瞬态温度场结果,并基于此结果进行交变工况下的应力应变分析,研究排气部位危险位置的温度、应力和应变的变化规律,并基于局部应力应变法得到该位置的疲劳寿命,为缸盖设计提供一种分析方法。

排气芯骨在水冷排气歧管生产中的应用

探讨了工艺孔数量及位置对水冷排气歧管铸造性能的影响。使用一种新型排气和支撑两用的芯骨,解决了工艺孔设置较少的排气歧管产品的断芯、呛火、起皮等铸造缺陷,保证铸件的生产,提高了排气歧管产品的铸造成品率,得到客户的认可,并取得良好的效果。

硅钼球墨铸铁排气歧管缩松的解决

用原有球墨铸铁浇注工艺生产的硅钼耐热球墨铸铁排气歧管铸件,由于硅钼耐热球墨铸铁的流动性更差,排气歧管壁厚差大,孤立热节多,补缩困难。因此在铸件多个孤立螺栓根部产生缩松,缩松达到100%,在均衡凝固浇注系统工艺设计指导下,利用接触热节和靠近热节生产出质量优良的排气歧管,缩松得以消除。

某型排气歧管精密铸造工艺研究

对排气歧管精密铸造工艺进行设计,采用ProCAST软件仿真分析铸件充型、凝固过程以及预测缺陷的分布情况,发现在管道交接处存在少量缺陷。考虑铸件的形状特点和提高工艺出品率,分别在两主管道交接处增设补缩冒口,在各歧管与主管道交接处设置外冷铁。经仿真计算,铸件内部缺陷已完全消除。

某汽车增压发动机排气歧管开裂原因及优化方法探究

某汽车增压发动机在进行耐久试验与热循环试验过程中,排气歧管位置容易发生开裂失效现象。该文采用故障树分析方法,分析汽车增压发动机排气歧管气道出现裂纹的原因,得出造成气道开裂的主要因素有零件质量问题、振动偏大及热负荷偏大。排查结果显示,零件质量符合标准要求,引起排气歧管开裂的原因为发动机排气热端模态偏低,振动较大,以及开裂位置热应力较为集中,重点针对这两个方面进行优化。

发动机排气歧管疲劳强度性能分析

发动机排气歧管作为排气系统的重要部件,前部与发动机气缸连接,后部与三元催化转换器连接,在高低温交变载荷下运行易产生疲劳破坏,排气歧管的热负荷容易接近材料的承载极限。据此,通过研究排气歧管的疲劳累积损伤和疲劳特性,采用三维设计软件对排气歧管进行设计优化,将设计好的模型导入有限元分析软件并进行流热固耦合分析,再将结果映射到疲劳强度分析工具中,分别从寿命、损坏、安全系数、等效交变应力和疲劳敏感性等对排气歧管进行疲劳强度分析验证,结果表明符合样件寿命预测。

发动机排气歧管热疲劳开裂试验优化设计

介绍了通过台架试验或投放市场的方法验证排气歧管热疲劳强度的缺点:验证成本高,验证周期长,无法有效快速反映排气歧管的改进效果,影响排气歧管质量改进的时效性。针对这一问题,根据发动机排气歧管工作状态和特点,设计了一种简易排气歧管热疲劳试验装置,模拟排气歧管正常工作的状态,验证排气歧管在不同的工况下的热疲劳性能。同时,依据各式排气歧管结构,灵活制作不同的加热装置,提升排气岐管试验温度场与实际应用温度场的符合性。该方法可快速验证排气歧管的热疲劳性能,准确了解排气歧管的改进效果,减少排气歧管的验证时间,并降低生产成本。

瞬态流固耦合作用下天然气发电内燃机排气歧管结构优化设计

天然气发动机用于发电用途后,工作时间长,排气温度高。车用柴油机改制成燃气发电内燃机后,为了进一步改善燃油经济性和提高排气歧管的可靠性,通过一、三维仿真建模对排气歧管结构进行优化。研究认为原机排气歧管为了兼顾低转速的性能,管径设计较小,在1500 r/min时排气背压较大,不适宜应用在改制后的燃气发电内燃机。本研究经过一维数值计算,通过优化管径可以降低线工况下的燃气消耗,并且提高了工作功率。其次通过逆向建模方法和Fluent UDF模块建立流固耦合瞬态仿真模型,耦合计算了5个工作循环中的3个时间点,并且提出了2种排气歧管的结构优化方法,进行了排温瞬变过程中的热负荷分析和对比。结果表明增加加强筋结构的方案在节省材料的基础上可进一步减少热变形量,有利于提高排气歧管的寿命,满足燃气发电内燃机的设计要求。建模和优化方法可为燃气发电内燃机排气管的设计提供参考。

基于Abaqus的某柴油发动机排气歧管可靠性分析

针对某柴油发动机用排气歧管,利用HypemLab和HyperMesh软件进行网格划分,采用FIRE流体软件对排气歧管进行温度场计算。将温度分析结果、各相关零部件的材料属性、排气管垫片的压弹特性曲线作为边界,运用流、固耦合方法及传热学理论计算排气歧管的热边界条件,计算出排气歧管在不同载荷工况下的温度场及应力分布情况。将计算结果导入疲劳分析软件FEMFAT软件中,使用TransMAX方法进行高周疲劳分析并求解,获得排气歧管的热疲劳强度性能、排气歧管垫片线压、紧固螺栓衰减等数据结果。对通过CAE仿真分析的零件进行试制并装配样机,进行相应的可靠性试验验证。排气歧管通过相应试验,且计算结果与试验结果吻合,表明此CAE仿真计算方法可较好的预估排气歧管热强度性能。

发动机排气歧管热流固耦合分析

发动机在正常工作时所产生的高温废气直接与排气歧管内壁管道接触,因而会对排气歧管造成较大的热变形,严重时甚至导致破坏。该文重点对某四缸发动机排气歧管受热情况进行了分析,通过采用有限元法设定了边界条件和外部环境参数,模拟了排气歧管的正常工作情况。为了探究影响排气歧管温度变化的因素,改变内部流体温度和速度以及对流换热系数的数值,观察排气歧管温度变化的情况,并对可能影响排气歧管受热的因素进行了分析与比较。

基于COMSOL的发动机排气歧管气流冲蚀特性分析

以某发动机排气歧管为研究对象,基于有限元仿真软件COMSOLMultiphysics对管内气流流动特性以及三种冲蚀模型下的冲蚀速率进行仿真分析,从气流对排气歧管内壁面冲蚀的角度进行强度分析。仿真结果表明,发动机尾气在排气歧管弯管外侧速度最小,弯管内侧速度最大达到180m/s;出口速度分布均匀性分析结果表明,距弯管越远均匀性越好,可获得更好的尾气过滤效果;冲蚀分布云图表明,冲蚀区域主要发生在排气歧管弯管外侧,集中在中心轴线两侧;Finnie冲蚀模型表现出更高的冲蚀速率,DNV冲蚀模型最低,为不同冲蚀模型的应用提供了一定参考。

柴油机排气歧管热疲劳试验加热装置的设计开发

试验温度场与柴油机排气歧管工作的温度场尽可能一致,则可快速验证柴油机排气歧管的改进效果。为了快速验证柴油机排气歧管的优化改进效果,设计开发了一款模拟柴油机排气歧管工作温度场的试验装备。装备采用电磁场分布加热方法,以及通过高温风冷和低温雾冷方式实现柴油机排气歧管实际工况的模拟,这有助于缩短柴油机排气歧管开发周期,降低其开发成本。结果表明:通过改变电源的功率,可以控制加热线圈的加热速率;通过调整加热线圈的磁力线密度,可以改变加热线圈的加热效率,以有效调控柴油机排气歧管的温度场。

基于ANSYS的发动机排气歧管流热固耦合性能分析

发动机排气歧管运行在高低温交变载荷下局部存在热应力集中引起塑性形变,易产生疲劳破坏,影响使用寿命。运用ANSYS workbench模块对排气歧管进行了流热固耦合性能分析,通过对高温高压废气流动模拟得出排气歧管的管道流场、应力场和温度场,确定了排气歧管塑性形变集中位置,验证了排气歧管设计,同时对排气歧管结构性能进行了分析。

基于模态试验的排气歧管参数修正研究

对某12V柴油机单侧排气歧管进行模态试验得到试验模态参数,使用ABAQUS软件计算排气歧管的自由模态并与试验结果进行对比。首先,分析了排气管在膨胀连接处干涉偏移量设置和接触刚度对固有频率的影响,结果表明膨胀连接处接触刚度对固有频率的影响较为显著;其次,采用局部到整体的策略,通过调整材料属性和接触设置修正排气歧管有限元模型,修正后的有限元模型振型与试验振型一致,固有频率相差小于10%,得到了满足工程计算需求的有限元模型;最后,开展温度和接触刚度双因素下的排气歧管模态分析,确定了排气歧管连接刚度随温度的修正策略。

基于Fluent的排气歧管热应力仿真分析

发动机排气歧管工作环境恶劣,在持续高温环境下,排气歧管受热应力作用,容易出现变形甚至开裂等问题,严重影响到发动机的运行状况。为了降低排气温度、提高发动机的安全性和可靠性,首先将某型号发动机排气歧管的材料由碳素钢Q235更换为不锈钢409;然后基于Fluent对排气歧管的工作过程进行仿真计算,分析了2种材料在相同的流固耦合作用下对排气歧管热变形以及热应力分布情况的影响;最后对不锈钢409排气歧管的结构进行了优化设计,有效减小了排气歧管所承受的热应力。

增压发动机排气歧管开裂原因分析

在某汽油增压发动机耐久试验及热循环试验中,多次发生排气歧管开裂问题。针对该问题从产品质量、振动过大、热负荷过大方面展开原因排查,确定开裂原因为:排气热端模态过低;开裂部位存在热应力集中。应用质量功能展开和普氏矩阵两个工具,确定解决排气热端模态过低最佳措施为增加三元催化器支架;针对热应力集中,局部优化气道圆角,减小内凹结构。优化后方案模态提升至点火频率以上,经过耐久试验和热循环试验验证,开裂问题得到改善。

某柴油发动机排气歧管的热强度分析

文章基于流固耦合方法,应用Star ccm+软件对某柴油发动机的排气歧管内流场及外流场进行模拟分析,得到流体域及固体域的温度分布及表面热传递系数;采用Ramberg-Osgood方法拟合了高温时材料的塑性应力应变曲线;将温度场导入Abaqus软件中作为温度载荷计算温度影响下的歧管热应力和热应变;最终,找出存在应力集中和塑性变形的区域.结果表明:排气歧管温度场的分析值与试验值基本吻合,且通过了相关试验的验证.

某型发动机排气歧管内流场仿真分析

为提高发动机排气性能,探究某型发动机排气歧管内流道结构的合理性,首先根据发动机参数建立排气歧管三维模型,借助CFD软件对排气歧管进行内流场分析。结果表明,当某一进气口进气时,会在相邻或间隔的进气管道内产生涡流,且出气口管道横截面上速度分布差值较大。当排气频率增加时,各歧管内的废气将相互影响,导致废气不能及时排出,影响发动机性能。