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1、上海交通大学硕士学位论文摘要车辆排气系统的模态分析及振动优化摘要车辆排气系统与发动机和车体相连，它的振动是车辆NVH的重要指标，对车辆的舒适性和排气系统各组成部件及吊挂件的寿命都会产生很大影响。由于发动机在运行过程中产生的振动构成振源，所以排气系统在工作过程中不可避免的会产生振动。同时由于排气系统的结构包括了复杂的弹性悬挂和刚性连接，属多自由度复杂的系统振动，传统的理论方法难以对其进行描述，因此对于排气系统振动分析和优化需要更有效的理论建模和分析方法。本文针对排气系统复杂振动的特点，结合排气系统的结构设计，以该系统工作过程的振动为研究对象，采用有限元软件
2、ANSYS中的Lanczos法分别对车辆排气系统在自由状态和约束状态两种边界约束条件下的振动情况进行模态分析，得到了系统在各阶模态下的主要固有频率和振型。然后，通过实验模态分析获得了车辆排气系统在这些状态下的振动固有频率及振型，并对数值计算和实验模态分析结果获取的排气系统固有频率和振型（采用MAC评价）进行了对比。数值和实验模态分析的比较结果显示，数值模型能够很好的描述实际排气系统，但是由于模型的简化该方法仍然存在一定的偏差。最后，使用优化方法描述了排气系统结构模态优化的过程，并对排气系统关键组件参数进行了灵敏度分析，减低了排气系统设计难度，并为优化设计奠
3、定了基础。关键词：排气系统，振动，有限元法，模态分析，模态验证，模态优化第IV页上海交通大学硕士学位论文ABSTRACTModalAnalysisandVibrationOptimizationoftheVehicleExhaustSystemABSTRACTThevibrationofvehicleexhaustsystemisakeyfactorofvehicleNVH,anditplaysanimportantroleinthefatiguelifeoftheexhaustcomponents.Whentheengineworks,itgener
4、atesvibrationgreatly.Andthevibrationwillbetransferredtotheexhaustsystem.Theexhaustsystemiscomposedofdifferentelastichangersandrigidconnectors,soitisamulti-DOFvibrationsystem,soitisverydifficulttoresearchitbyusingsometraditionalmethod.Therefore,itisnecessarytofindaneffectivemethodt
5、oanalyzeandcontrolthevibrationoftheexhaustsystemintheprocessoftheoptimumdesign.Sincetheexhaustsystemisacomplicatedvibrationsystem,LanczosmethodinANSYS(anFEAsoftware)isusedinthispapertoanalysethemodalofthesysteminbothfreeandrestrictedstatus,andgetthenaturalfrequencyandtheamplitudeo
6、feverymodal.Then,learntheactualnaturalfrequenciesandcorrespondingamplitudesofthesysteminthosestatus,andcomparethemwiththetheoreticalcalculatedresultsbyusingMACmethod.Theverificationshowsthatthemodelcandescribetheactualsystemverywell.However,becauseofthesimplificationofthemodel,thi
7、smethodisstillnotthataccurate.Finally,usetheoptimizationmethodtodescribetheprocessofthesystemoptimization,andanaylsethesensitivityofthekeycomponentsinthesystem,whichlowerthedifficultiesofdesigningtheexhaustsystem.Keywords:Exhaustsystem,Vibration,Finiteelementmethod,Modalanalysis,R
8、esultverification,Modaloptimizati
