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1、 XX消音器分析报告人机工程研究所分析人员： XXX 日期： 20131120 分析报告编号：2013112101一、 问题提出 QJ125-26消音器模型见图1，现对其强度及模态进行校核分析，寻找结果薄弱点并相应改进。 消音器模型及重心如下图所示：材料力学性能：挂板： 08F b=295MPa s=175MPa管件、钣金件：409L b=365MPa s=175 MPa二、 模型建立 假定材料满足弹性力学的4个假定，将消音器模型离散为单元尺寸为3mm的矩形单元。模型如下图2.1所示： 图2.1 消音器有限元模型及边界条件示意图边界条件： 竖直静载工况： 约束挂点的自由度12345，约束排气管
2、螺栓孔自由度123456。 施加竖直惯性力10g。三、 计算分析 建立有限元模型，分别计算该消音器的约束模态、静强度、频率响应，分析其静态、动态强度。3.1 约束模态计算约束与发动机连接进气口、吊挂点的6个自由度，吊挂点约束自由度12345，连接进气口约束自由度123456。模态振型如图3.1 ：第一阶：频率110Hz，振型为上下摆动 第二阶：频率353.0Hz，振型为左右扭转图3.1 消音器前2阶约束模态3.2 静强度校核约束进气口、吊挂点，施加10g的惯性力载荷，得受力图3.2：应力37MPa安全系数4.7应力44MPa安全系数4.0图3.2 应力分布图分析表明，挂板有部分应力集中，挂板与
3、筒体连接处、排气管与筒体连接处以及排气管弯角均有有应力集中情况，但应力值较小。因此静强度安全。3.3 频响分析释放上述约束的Z方向的自由度，并在这些约束点上施加10g的加速度载荷，计算0Hz至400Hz范围的频率响应，得频响应力分布，其中110Hz时的排气管拐角处应力最大，为160MPa，安全系数1.11.5，需要提高管壁处强度。应力分布如下图3.3: 应力132MPa安全系数1.21.5应力157MPa安全系数1.01.5应力160MPa安全系数1.11.5图3.3 110Hz应力分布图四、 结构改进 根据上述分析结果，针对频率响应分析中排气管拐弯处应力集中严重，结构较为薄弱这一现象，现将管
4、厚由1.0mm增加至1.2mm加以强化。管壁加厚至1.2mm图4.1 排气管壁加厚图 改进后，管壁强度显著提高，消音器的静强度应力分布图、频率响应应力分布图分别如下图4.2、4.3所示：应力42MPa安全系数4.21.5应力28MPa安全系数6.31.5图4.2 静强度应力分布图应力65MPa安全系数2.71.5应力71MPa安全系数2.51.5图4.3 频率响应应力分布图五、总结 根据以上分析结果，在模型上施加10倍自重的静载，最大应力仅44MPa，远远小于不锈钢的屈服强度约为175Mpa；但是频率响应分析显示排气管壁处应力集中严重，最大应力达到160MPa，安全系数1.11.5，需要提高管
5、壁处强度。将管壁厚度增加至1.2mm后，频率响应分析排气管壁处应力为75MPa，安全系数2.51.5，符合要求。评价内容边界条件指标理论计算值结论消音器强度分析模态(1)整体式消音器计算约束模态：约束进气端的自由度1234、挂点的位移自由度123 ； (2)分体式消音器计算自由模态：分别计算自由模态，各阶模态需相互避开； 注：若有橡胶衬套的弹性挂点，应赋予相应的刚度。1、if:fn83Hz 30Hzfn83Hz (非常用转速内频率要求) 2、if:83Hzfn150Hz fn/fn-11.5 (常用转速内频率要求) 3、fn150Hz fn为第n阶模态频率123Hz合格370Hz静强度载荷：在重力方向施加10g的惯性载荷,约束条件同上安全系数2.54.2合格频响分析释放约束点重力方向的自由度， 在重力方向施加加速度载荷，加速度大小为10g，在30Hz-250Hz范围内扫频，间隔为5Hz危险点的最大动应力的安全系数1.52.5合格
