用于排气系统的振动强度分析方法技术方案

本发明专利技术提供种用于排气系统的振动强度分析方法，包括以下步骤：输入模型信息、温度信号、振动信号；振动信号采用振动加速度随转速的关系曲线；设定耐久指标；进行传热分析，通过有限元分析方法，输入温度信号，来获得排气系统结构的温度场分布；进行模态分析，导入传热分析产生的温度场分布，通过有限元分析方法，获得高温状态下排气系统结构的模态特征；进行阶次振动分析，对振动信号的各个主要阶次的振动加速度进行对应的振动分析，从而获得排气系统结构的振动加速度、应力的响应信号；进行分析对标，进行应力值叠加；最后进行分析结果评价。本发明专利技术能够更加科学的评价预测排气系统产品的可靠性水平。

Vibration intensity analysis method for exhaust system

The invention provides a vibration intensity analysis method for exhaust system, which includes the following steps: input model information, temperature signal and vibration signal; vibration signal adopts the relationship curve of vibration acceleration with rotational speed; setting endurance index; conducting heat transfer analysis; input temperature signal through finite element analysis method to obtain the vibration signal. The temperature field distribution of the exhaust system structure is obtained; the modal analysis is carried out, and the temperature field distribution generated by heat transfer analysis is introduced. The modal characteristics of the exhaust system structure at high temperature are obtained by the finite element analysis method; the order vibration analysis is carried out, and the vibration acceleration of each main order of the vibration signal is correspondingly vibrated. Through analysis, the response signals of vibration acceleration and stress of exhaust system structure are obtained, and the stress values are superimposed by analyzing the standard. Finally, the analysis results are evaluated. The invention can evaluate and predict the reliability level of the exhaust system products more scientifically.

【技术实现步骤摘要】
用于排气系统的振动强度分析方法
本专利技术涉及排气系统强度分析领域，具体涉及一种用于排气系统的振动强度分析方法。
技术介绍
随着国家环保法规的加严，排气温度的不断提升，排气系统产品的轻量化趋势，对产品结构可靠性提出了越来越严格的要求。在排气系统可靠性分析领域，通常停留在模态分析、传热分析阶段，这种分析方法过于单一，对产品结构强度的预测也过于片面，无法准确定量的预测结构的可靠性。因此，有必要综合考虑实际工况载荷，来建立更加科学合理的排气系统强度分析方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种用于排气系统的振动强度分析方法，能够更加科学的评价预测排气系统产品的可靠性水平。本专利技术采用的技术方案是：一种用于排气系统的振动强度分析方法，包括以下步骤：步骤S1，输入模型信息；所述模型信息，是通过三维建模软件生成的排气系统数模结构；步骤S2，输入温度信号，作为分析模型的温度场边界；；步骤S3，输入振动信号；振动信号采用振动加速度随转速的关系曲线；步骤S4，设定耐久指标；所述耐久指标，是指根据目标耐久寿命，制定出相应的应力限值，作为强度评价的标准；步骤S5，进行传热分析，通过有限元分析方法，输入温度信号，来获得排气系统结构的温度场分布，并保存；步骤S6，进行模态分析，导入传热分析产生的温度场分布，通过有限元分析方法，获得高温状态下排气系统结构的模态特征；步骤S7，进行阶次振动分析，通过有限元分析方法，对振动信号的各个主要阶次的振动加速度进行对应的振动分析，从而获得排气系统结构的包括振动加速度、应力的响应信号；步骤S8，进行分析对标，通过阶次振动分析的结果与试验测试的振动信号进行对比分析，然后通过对分析参数进行修正，使得阶次振动分析的结果趋近试验测试的振动信号；完成阶次振动分析的标定工作；步骤S9，进行应力值叠加，在阶次振动分析结果修正后的基础上，对获得的排气系统结构的应力值进行叠加；步骤S10，最后进行分析结果评价，通过标定好的阶次振动分析结果，来评价产品结构强度是否满足设定的耐久指标；满足则通过本次振动强度分析评价，不满足则需要对输入的模型信息进行结构优化。进一步地，步骤S6中，高温状态下排气系统结构的模态特征包括固有频率、和模态振型。进一步地，步骤S8中，采用的标定指标为振动加速度。进一步地，步骤S8中修正的分析参数为阻尼参数。进一步地，步骤S9中，选择指标为Mises应力值，采用线性叠加或寿命修正叠加方法。本专利技术的优点在于：本专利技术综合考虑了客观环境信号（温度、振动），耐久指标、结构特性，进行了深入的理论探讨尝试，最大程度上考虑影响排气系统产品结构强度的各个影响因素，能够更加科学的评价预测排气系统产品的可靠性水平。附图说明图1为本专利技术的分析方法流程图。图2为本专利技术的振动信号实例曲线。图3为本专利技术的分析对标实例曲线。图4为本专利技术的应力结果实例曲线。具体实施方式下面结合具体附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本专利技术提出的一种用于排气系统的振动强度分析方法，包括以下步骤：步骤S1，输入模型信息；所述模型信息，是通过三维建模软件生成的排气系统数模结构，一般采用stp格式；进行模型处理、网格划分、进行分析参数设置，包括：边界条件、载荷、材料参数、分析步设置等；步骤S2，输入温度信号，作为分析模型的温度场边界；温度信号是来自于发动机台架试验、或整车试验过程中，测试获得的温度信号，保存为Excel格式；步骤S3，输入振动信号；振动信号采用振动加速度随转速的关系曲线；如图2所示，图2中自上而下三条曲线分别代表Z向、Y向、X向的振动加速度曲线；振动信号是来自于发动机台架试验、或整车试验过程中，测试获得的振动加速值。一般采用振动加速度随转速的关系曲线，通常采用1000rpm～6000rpm来作为转速参考区间，并且通过信号采集仪自动生成主要阶次的振动加速度信号，保存为Excel格式；步骤S4，设定耐久指标；所述耐久指标，是指根据目标耐久寿命，制定出相应的应力限值，作为强度评价的标准；步骤S5，进行传热分析，通过有限元分析方法，输入温度信号，来获得排气系统结构的温度场分布，并保存；传热分析结果保存为odb格式文件；温度场分布作为后续分析的边界输入；步骤S6，进行模态分析，导入传热分析产生的温度场分布，通过有限元分析方法，获得高温状态下排气系统结构的模态特征；高温状态下排气系统结构的模态特征包括固有频率、和模态振型，模态分析结果可以作为产品强度评价的关键指标，可以帮助产品结构设计能够有效避开共振现象；模态分析结果，可以作为后续阶次振动分析的输入信息；步骤S7，进行阶次振动分析，通过有限元分析方法，对振动信号的各个主要阶次的振动加速度分别进行振动分析。对于三缸机而言一般是1.5、3、4.5阶为主要振动阶次，对于四缸机而言一般是2、4、6阶为主要振动阶次，一般根据振动信号的特征来具体判别。阶次振动分析，可以获得排气系统结构的振动加速度、应力等响应信号；步骤S8，进行分析对标，通过阶次振动分析的结果与试验测试的振动信号进行对比分析，一般采用的标定指标为振动加速度，然后通过对分析参数（一般是阻尼参数）进行修正，使得阶次振动分析的结果趋近试验测试的振动信号；即图3中，使得阶次振动分析结果的曲线a接近试验测试的振动信号曲线b；以此完成阶次振动分析的标定工作；步骤S9，进行应力值叠加，在阶次振动分析结果修正后的基础上，可以获得的排气系统结构的应力值，然后对应力值进行叠加；选择指标为Mises应力值，一般采用线性叠加、或寿命修正叠加等方法；步骤S10，最后进行分析结果评价，通过标定好的阶次振动分析结果，来评价产品结构强度是否满足设定的耐久指标；满足则通过本次振动强度分析评价，不满足则需要对输入的模型信息进行适当结构优化，以达到设定的耐久指标；图4为本专利技术中应力结果实例曲线，曲线c为支架焊缝的应力结果曲线，曲线d为蚌壳焊缝的应力结果曲线，耐久指标20MPa，结构强度满足设定的耐久指标，完成本次振动强度分析。本专利技术提出的用于排气系统的振动强度分析方法，流程清晰合理，结果科学可靠，针对性强、覆盖面广，能够满足排气系统产品的振动强度评价要求。最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制，尽管参照实例对本专利技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本专利技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本专利技术的权利要求范围当中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于排气系统的振动强度分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，输入模型信息；所述模型信息，是通过三维建模软件生成的排气系统数模结构；步骤S2，输入温度信号，作为分析模型的温度场边界；；步骤S3，输入振动信号；振动信号采用振动加速度随转速的关系曲线；步骤S4，设定耐久指标；所述耐久指标，是指根据目标耐久寿命，制定出相应的应力限值，作为强度评价的标准；步骤S5，进行传热分析，通过有限元分析方法，输入温度信号，来获得排气系统结构的温度场分布，并保存；步骤S6，进行模态分析，导入传热分析产生的温度场分布，通过有限元分析方法，获得高温状态下排气系统结构的模态特征；步骤S7，进行阶次振动分析，通过有限元分析方法，对振动信号的各个主要阶次的振动加速度进行对应的振动分析，从而获得排气系统结构的包括振动加速度、应力的响应信号；步骤S8，进行分析对标，通过阶次振动分析的结果与试验测试的振动信号进行对比分析，然后通过对分析参数进行修正，使得阶次振动分析的结果趋近试验测试的振动信号；完成阶次振动分析的标定工作；步骤S9，进行应力值叠加，在阶次振动分析结果修正后的基础上，对获得的排气系统结构的应力值进行叠加；步骤S10，最后进行分析结果评价，通过标定好的阶次振动分析结果，来评价产品结构强度是否满足设定的耐久指标；满足则通过本次振动强度分析评价，不满足则需要对输入的模型信息进行结构优化。...

【技术特征摘要】
1.一种用于排气系统的振动强度分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，输入模型信息；所述模型信息，是通过三维建模软件生成的排气系统数模结构；步骤S2，输入温度信号，作为分析模型的温度场边界；；步骤S3，输入振动信号；振动信号采用振动加速度随转速的关系曲线；步骤S4，设定耐久指标；所述耐久指标，是指根据目标耐久寿命，制定出相应的应力限值，作为强度评价的标准；步骤S5，进行传热分析，通过有限元分析方法，输入温度信号，来获得排气系统结构的温度场分布，并保存；步骤S6，进行模态分析，导入传热分析产生的温度场分布，通过有限元分析方法，获得高温状态下排气系统结构的模态特征；步骤S7，进行阶次振动分析，通过有限元分析方法，对振动信号的各个主要阶次的振动加速度进行对应的振动分析，从而获得排气系统结构的包括振动加速度、应力的响应信号；步骤S8，进行分析对标，通过阶次振动分析的结果与试验测试的振动信号进行对比分析，然后通过对分析参数进行修...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小东，李东晗，齐冬亮，赵宁，
申请(专利权)人：无锡威孚力达催化净化器有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32