基于低周疲劳分析的半壳式排气歧管结构优化

针对某不锈钢半壳焊接式排气歧管提出了6种结构方案。首先应用流固耦合方法计算排气歧管温度边界,进而根据该边界计算冷热交变循环下模型的应力和应变状态;再搭建发动机台架,用冷热交变循环工况测试各方案耐久时间,确定开裂位置。试验结果表明,热疲劳开裂位于第二、三支管过渡位置,与计算得到的最大ΔPEEQ位置一致。下移氧传感器减缓半壳轮廓变形趋势,增加支管间连接横筋,增大冲压过渡圆角等设计特征可以降低开裂区域的低周疲劳风险。最优方案排气歧管的最大ΔPEEQ降低了88.8%,冷热交变循环耐久时间增加了260%。