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基于OptiStruct的发动机进气系统动态响应分析

作者:Simwe    来源:Altair    发布时间:2013-06-14    收藏】 【打印】  复制连接  【 】 我来说两句:(0逛逛论坛

基于OptiStruct的发动机进气系统动态响应分析

张贝, 黄鹏程, 陈凯
(泛亚汽车技术中心有限公司、上海、201201)


摘要:本文基于OptiStruct的模态分析和稳态动力学分析功能,分析了某发动机进气系统在台架实验振动激励下的动态应力,并计算了节气门体的加速度峰值。文章首先介绍了发动机进气系统结构分析方法,然后通过对比三种进气系统设计方案,讨论了不同的支架设计对进气歧管和节气门体结构性能的影响,为设计开发提供了合理的建议,最后通过了试验验证。

关键词: OptiStruct  进气歧管  节气门  动态响应

1、引言

进气系统是指将空气或者混合气导入发动机汽缸内的零部件集合,包含进气岐管、节气门、进气门机构等。进气系统的功能是为发动机提供清洁、干燥、温度适当的空气进行燃烧,以最大限度的降低发动机磨损并保持最佳的发动机性能,在合理的保养间隔内有效的过滤灰尘并保持进气阻力在规定的限制内。

由于进气端的温度较低,复合材料开始成为热门的进气岐管材质,其质轻而内部光滑,能有效减小阻力,增加进气的效率。然而,因为轻量复合材料的使用,使进气系统的固有频率比金属进气岐管低,因此需要校核进气岐管在工作状态下的强度,同时节气门体需要满足振动加速度的要求。本文以某发动机项目为例,对塑料进气岐管和节气门体进行了动态响应分析。

在某轿车用发动机项目的开发早期,为校核进气系统的结构强度,确定节气门体的支架设计方案,通过CAE分析结构动态响应来评价各种预备方案下,进气歧管本体的强度和节气门体的振动加速度,以为设计提供指导。开发阶段的后期,通过试验与CAE仿真结果的对比,验证了分析方法的可行性。

2、仿真模型与边界条件

仿真思路

首先,通过模态计算检验三个进气系统模型的固有频率是否能达到目标值。如果模态能满足要求,说明结构总体刚度具有一定余量,无须进行后续动态计算;如果模态不能满足要求,则进行动态响应分析,校核结构动态强度和振动加速度,并进行优化,选择一个能达到目标的方案。具体仿真流程见图2。

 
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