内燃机镁、铝铸件NVH性能比较研究

以某型号汽油机油底壳为例,运用有限元/边界元法对相同体积的镬、铝合金结构各自的NVH性能进行对比分析.首先运用自由悬挂的支撑方式对油底壳进行了模态识别试验,并对结构进行了表面振动测试和噪声识别,发现结构在1400 Hz左右振动最为剧烈.仿真方面,用有限元法计算了铝合金油底壳模态频率,计算值和试验值吻合较好,而相同结构镁舍金油底壳固有频率比原油底壳稍低;频响计算结果表明,相同激励下镁合金油底壳由于材料优良的阻尼性能结构响应小于铝合金油底壳;最后运用边界元法进行噪声辐射分析结果显示,镁合金油底壳噪声总声功率级低于铝合金油底壳噪声总声功率级.     

面向多目标拓扑优化的薄壁件辐射噪声优化设计

为了研究薄壁件辐射噪声对内燃机噪声的影响,以冲压油底壳为研究对象,将拓扑优化、有限元分析、频响分析、辐射噪声仿真以及消声室振动测试结果集成一体,取油底壳安装位置振动载荷作为输入,进行流固耦合模态参与因子、振动响应计算,获得声辐射频谱;以改善油底壳辐射噪声声压级为最终目标,选取贡献量大的多阶模态固有频率和共振频率下多振动响应峰值为目标关联序列,归一化处理确定加权因子,多目标形貌优化使全频段整体优化效果提升;通过对油底壳结构优化方案进行验证,证明该方法切实可行。结果表明:面向多目标拓扑优化的方法避免了传统设计的单纯依赖设计经验或模仿竞品柴油机结构的盲目性,可用于指导柴油机噪声、振动与声振粗糙度的正向设计。     

基于有限元的某发动机油底壳的NVH优化分析

针对某发动机在NVH测试中出现的振动问题,以油底壳为研究对象,基于有限元软件分析其固有频率及频响,而后以降低油底壳的振动响应值为目标进行优化设计。根据优化结果设计了新油底壳,其固有频率得到显著提升,油底壳各端面频率响应峰值得到降低,有效改善了油底壳振动性能。经试验验证,优化后的油底壳结构振动速度级减小约7.8 dB,减振降噪效果明显。     

基于形貌优化的柴油机油底壳减振设计

油底壳的振动作为发动机噪声的主要来源,其振动特性直接影响发动机整体噪声性能。通过对柴油机油底壳计算模态与试验模态比较分析,验证有限元模型正确性,结合形貌优化分析方法,对油底壳进行改进。结果表明:优化后油底壳1阶模态振幅明显降低,且振动区域相对于优化前趋于均匀。油底壳结构优化后频率明显提高,其中1阶频率提高幅度最大,提高幅值达到89 Hz,比例达到32.2%。优化后油底壳刚度有大幅度增加,其中1阶增加比例达到75.6%,9阶以及10阶增加幅度达66.6%与57.7%。     

内燃机结构模态分析的谱均衡瞬态随机激励

减小内燃机缸体振动,将减小由缸体本身、油底壳和安装在它上面的其它部件的辐射噪声。实验模态分析是预测缸体结构振动和辐射噪声的有效手段。由测量数据估计频响函数是缸体结构实验模态分析的前期步骤,最终的预测结果在很大程度上依赖于频响函数的估计精度。本文提出使用谱均衡瞬态随机激励方法,以改善结构频响函数的估计精度。文中给出的内燃机缸体试验结果表明,使用这种激励可以得到这类结构频响函数的最佳线性估计。     

柴油机油底壳NVH分析及试验

通过有限元法对工程机械用柴油机油底壳的动态特性进行分析,获得了油底壳的模态频率及振型,根据分析结果提出对油底壳的结构改进措施,并对改进后的油底壳进行了模态分析,模态分析结果表明:改进后的油底壳由于增加了刚度使模态频率密度减小,因而减少了发生共振的可能性.发动机整机振动与噪声的测试结果证明了有限元分析的结论.     

风力机旋转风轮振动模态分析

对水平轴风力机旋转风轮振动模态计算分析方法和影响固有频率计算结果的因素进行了研究。应用多体动力学的方法，探讨了旋转叶片动力刚化效应产生的原因；考察了叶片动力刚化效应以及玻璃钢／复合材料的各向异性性质对叶片振动模态的影响；通过自行开发的前处理软件建立叶片实体模型，运用ANSYS结构分析软件对所设计的600kW风力机旋转风轮的振动模态作了仿真分析，得到了风力机复合材料叶片动力刚化效应振动模态数值分析结果，并对结果进行了分析比较。     

焊接油底壳开裂问题研究及优化设计

在发动机耐久试验过程中,某大型柴油机油底壳挡板焊缝处发生开裂,造成油底壳漏油故障。采用瞬态动力学仿真计算、振动测试等方法对油底壳进行分析研究。研究结果表明,焊缝的应力幅超出许用限值、焊接处振动大是造成油底壳开裂的主要原因。通过改变油底壳外形结构、增加加强筋的方式来提高油底壳侧壁刚度,以降低油底壳挡板焊缝处的应力幅和焊接位置的振动水平。改进后的油底壳通过验证试验,未发生开裂故障,说明改进措施有效。     

基于有限元的柴油机油底壳加强板的振动分析与结构控制

本文采用有限元分析和实验模态分析方法对带有加强板的油底壳的振动进行分析。在该模型基础上，通过改变该模型的加强板结构来进行改进。结果表明，改变加强板结构可以减小油底壳的振动，进而降低了发动机的噪声。     

某柴油机附件支架仿真优化与试验

利用ABAQUS与FEMFAT软件对柴油机附件支架进行结构应力、接触面滑移、结构模态以及高周疲劳分析.根据分析结果,对支架不满足限值项进行优化并再次仿真分析,直到满足设计要求.为验证仿真分析结果,对支架进行了柴油机台架试验,测试支架上各个测点的振动加速度.将支架上各个测点的振动加速度整理为X,Y,Z方向的colormap图进行了分析,试验结果表明,附件支架测试最大加速度为12.45 g低于仿真分析边界载荷15 g;模态一阶频率仿真分析结果为141 Hz,样件试验结果为130 Hz,误差为7.7％,测试结果进一步验证了仿真分析的可靠性.     

基于模态分析的船用柴油机油底壳结构优化

以某船用柴油机油底壳为研究对象,采用有限模态分析方法,研究单因素结构变化对比分析不同结构布置及参数对动态特性的影响,为结构优化提供参考,证明并利用了模态振型的正交性,完成了油底壳的优化设计。针对优化后油底壳开展了有限元与试验模态分析方法,相应模态振型的模态频率偏差较小,装机状态油底壳具有良好的动态特性,模态频率能完全避开柴油机最高转速的激励频率,避免了发动机运行时共振的可能。     

基于频响函数综合的并车齿轮箱振动仿真分析

以某并车齿轮箱为研究对象,使用有限元方法进行并车齿轮箱模态分析,并基于模态求解其不同位置点处的频响函数;同时,采用试验方法测试安装基座模型的频响函数,采用计算量少、更适于工程计算的频域直接综合方法,将仿真和试验测试的频响函数连接,形成考虑安装基座结构动力学特性的并车齿轮箱综合模型。以多体动力学仿真得出的动态力作为直接激励加载到综合模型上,求解出并车齿轮箱的振动响应。研究表明:此方法可直接求解出并车齿轮箱的振动响应,与仅考虑并车齿轮箱自身振动相比,计算偏差更小更接近工程实测值。     

基于虚拟材料法建模的柴油机振动噪声分析

为精确模拟螺栓连接,并实现柴油机复杂结构的快速高效建模,提出了一种基于虚拟材料模拟螺栓连接的动力学参数化建模方法.结合工程数据,详细介绍了虚拟材料法动力学建模的过程;通过对比机体装配体的计算模态和试验模态,并结合计算模态保证判据(MAC),结果发现:基于虚拟材料法的计算和试验前三阶模态振型完全对应、MAC值全部大于0.9,且模态频率相差在5%以内,初步验证了其用于装配体模态计算具有较高的精度.将整机运用虚拟材料法和绑定约束法分别建模进行了振动噪声计算,结果表明:基于虚拟材料法的整机振动加速度计算值为146.3 dB,接近试验值的145.6 dB;整机辐射噪声A计权计算值为109.5 dB,与试验值108.0 d B相差较小;且振动和噪声计算与测试曲线贴合较好,进一步验证了此法用于整机振动噪声计算也具有较高精度,其相较于绑定约束法整机振动响应计算效率也显著提高.     

基于结构刚度灵敏度分析的油底壳结构改进

采用结构参数灵敏度分析的方法,对油底壳部分区域进行了模态频率变化的考察,并根据考察结果进行了结构改进和试验研究.结果表明:结构灵敏度分析方法能够快速准确地判断结构参数的主要影响因素,结构改进后的油底壳能够降低噪声1 dB(A)左右,表面振动同样具有不同程度的下降.     

柴油机机体模态分析与结构改进

为降低机体的表面结构振动和噪声辐射,采用ANSYS有限元分析软件建立了495型柴油机机体的有限元模型,对其进行自由模态分析,并对机体进行了试验模态分析。通过有限元结果和试验结果比较,验证了计算模型的准确性。根据模态分析结果,得出机体的固有振动特性。在该模型的基础上,增加了梯形加强板结构,使其固定于机体油底壳法兰底部。计算结果表明,铝制加强板能提高机体裙部刚度,抑制机体裙部的开合振动,有效地提高机体的固有频率。     

某种重型柴油机焊接油底壳设计

重型柴油机的润滑系统所需机油量高且整机振动强烈,因此对油底壳的容量与强度提出了较高的要求。本文详细介绍了某重型柴油机焊接油底壳的设计过程:通过结构设计,保证了油底壳的支撑强度;在保证油底壳存储容量的基础上,充分验证了机油在上下限液位时的使用安全性;最后通过模态计算,确保了油底壳的振动安全性。为高强度大容量油底壳的设计提供了参考。     

排气管断裂故障的分析及改进

柴油机排气管的受力状态较为复杂,既因为高温排气影响承受较大热应力,又因为支撑增压器等零部件而承受较大的振动载荷,所以破坏风险较大。本文对某轻型柴油机耐久试验中出现的排气管断裂故障进行了详细分析,结合仿真分析方法及材料分析方法,系统地阐述了排气管断裂的产生原因。最后提出了改进建议,并对改进方案进行了仿真和试验验证,为今后排气管的设计提供了参考依据。     

采用实验模态扩展技术研究油底壳的辐射噪声

采用了振动实验数据的模态扩展技术研究油底壳的辐射噪声.通过油底壳的少量振动测量数据和油底壳有限元模态分析相结合的方法计算了油底壳的振动响应,减小了单独采用有限元法计算结构振动响应时由激励和阻尼等参数引入的误差,提高了油底壳振动响应的计算精度;确认了油底壳振动响应计算的可靠性后,通过边界元方法计算得到了油底壳的辐射噪声.     

基于LMS Virtual.Lab的油底壳辐射噪声预测分析

随着以仿真计算为主的振动噪声控制技术应用于产品结构设计的日益成熟,仿真技术对发动机油底壳的表面辐射噪声预测分析起到了越来越大的作用.本文根据油底壳实体模型建立了有限元分析模型,通过模态分析确定了主要振动位置,利用ANSYS谱分析得到了表面振动位移,采用直接边界元法利用LMS Virtual.Lab软件分析了油底壳外场辐射噪声,并探讨了油底壳含油量及肋板结构对辐射噪声的影响.     

船用增压器系统模态分析及优化

为提升船用增压器系统的可靠性,以零部件的固有模态属性为基础,利用Abaqus软件对现有某6缸中速柴油机的增压器及相关零部件模型进行仿真模态分析,并通过试验对仿真结果进行校验。结果表明:基于仿真的模态分析满足精度要求,增压器系统一阶模态频率为67.36 Hz,低于设计要求的90 Hz,且转速为1150～1300 r/min时,共振倾向明显。根据仿真模态分析结果提出相应的优化解决方案,通过优化增压器支架结构形式,增加整个增压器及相关零部件的支撑刚度。试验结果表明:增压器系统的一阶模态频率提高到90.8 Hz,避免增压器系统在发动机运行区间内发生共振,提升了柴油机整机的运行可靠性,优化方案满足设计要求。