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Altair 2009 HyperWorks 技术大会论文集



基于 HyperMesh 二次开发的排气系统分析
李朕彭江华杨国雄
















上海世科嘉车辆技术研发有限公司
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Altair 2009 HyperWorks 技术大会论文集
基于 HyperMesh 二次开发的排气系统分析

李朕彭江华杨国雄
(上海世科嘉车辆技术研发有限公司)


摘要:排气系统设计过程中需要同时满足多个设计目标。本文利用 HyperMesh 建立了某
车型排气系统有限元模型,分析了该排气系统的强度和自由模态,然后通过频响分析得到了
系统吊挂点力的传递函数。根据以上三种分析作业流程,利用 Tcl/Tk 语言开发了排气系统
分析标准模块。
关键字: Tcl/Tk,自由模态,强度分析,频率响应分析,HyperMesh
Abstract: Exhaust system design need to meet multi-object. In this article a FEM model
was built and strength, free mode, frequency response analysis were conducted. Finally a
standard module was developed use Tcl/Tk script base on three analysis above.
Key words: Tcl/Tk, free mode, strength, frequency response, HyperMesh

1 概述
车辆排气系统设计过程受到刚度、强度以及振动等多个设计目标的约束。为了加快产品
研发周期,在设计过程中普遍采用 CAE(计算机辅助工程)来预测产品性能。
Altair 公司的 HyperWorks 是一套优秀的 CAE 软件包,它提供了高效的前后处理器以
及强大的求解器,能够帮助工程师极大提高工作效率。该软件支持 Tcl/Tk 语言进行二次开
发,便于用户将标准的分析作业流程化。
本文利用 HyperWorks 完成了某车型排气系统的有限元建模分析,并利用 Tck/Tk 语言
开发了排气系统分析标准模块。

2 排气系统有限元分析
建模
该排气系统模型中主要包括预催化器、主催化器、波纹管以及前后消声器。有限元建模
在 HyperMesh 下完成。管道和消声器等薄壁件用壳单元进行结构离散化;法兰等壁厚较大
的零件采用实体单元进行结构离散;波纹管和悬置采用弹簧单元模拟,离散化的有限元模型
如图 1 所示。下面具体说明排气系统有限元分析流程。

图 1 排气系统有限元模型

排气系统设计中最关注的三个目标分别是:
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1) 在加减速、转向和跳动工况下最大应力值不超过材料屈服强度;
2) 自由模态固有频率和发动机怠速点火频率错开;
3) 在发动机振动激励下吊点力峰值不大于目标值。