基于NASTRAN的某皮卡排气系统耐久性能 仿真优化研究

朱小文，钟根丁，刘敏，李想

（江铃汽车股份有限公司 产品开发技术中心，江西 南昌 330001）

1 引言

随着国民经济快速发展和各主要城市对于皮卡进城限制政策解禁，商用车尤其皮卡车型销量得到迅猛增长，而用户对于皮卡车型的NVH和耐久可靠性能要求也越来越高。排气系统是整车的重要组成系统部件，其主要由催化器转化器、消声器、排气管、吊钩等零部件构成，良好的结构强度性能，优异的温度场性能及耐久性能对该系统有效降低噪声、减少排放污染等功能具有基础性影响，其性能优劣直接影响整车NVH性能[1-4]，故研究排气系统耐久力学性能指标具有重要的经济和社会意义。

本文采用NASTRAN和HyperMesh软件，对某商用车皮卡基础方案和优化方案的排气系统进行了CAE模态、温度场和强度分析，多方面校核了排气系统耐久力学性能，结果显示排气系统优化方案避开了发动机怠速共振频率，温度场性能分布均匀，耐久性能满足设计目标。

2 排气系统CAE模态分析

2.1 模态分析理论

结构系统固有模态频率及振型是分析结构振动特性基础，通过模态分析可确定结构的振动特性[5]。 排气系统的振动方程为[5]：

式（1）中，[M]为结构总质量矩阵；C为阻尼矩阵；[K]为总刚度矩阵； 为加速度向量；{q}为位移向量。

2.2 排气系统有限元模型

本文采用Hyperworks和Nastran有限元软件，对某商用皮卡车型排气系统基础方案和优化方案进行建模，网格尺寸大小4mm，模型质量分别为42kg和44kg，排气系统本体材料为Q235，波纹管的动静刚度参数如表1，排气系统 FEA模型如图1所示。……