Ermüdungsanalyse eines Abgaskrümmers aus Edelstahl mithilfe der Flüssigkeits-Feststoff-Kopplungsmethode

Die Methode der Flüssigkeits-Feststoff-Kopplung simuliert und analysiert die dynamischen Auswirkungen der Flüssigkeitsströmung auf die Feststoffstruktur, indem die Wechselwirkungsbeziehung zwischen der Flüssigkeitsdomäne und der Feststoffdomäne ermittelt wird. Bei der Ermüdungsanalyse von Auspuffkrümmer aus Edelstahl Mit dieser Methode können die thermischen Spannungseffekte des Hochtemperatur- und Hochdruckgasstroms im Abgaskrümmer auf die Krümmerstruktur sowie die dadurch verursachten Ermüdungsschäden erfasst werden.
Anwendungsschritte der Fluid-Feststoff-Kopplungsmethode
Modellerstellung: Entsprechend der tatsächlichen Struktur des Edelstahl-Auspuffkrümmers wird dessen dreidimensionales geometrisches Modell erstellt. Gleichzeitig werden der Flüssigkeitsbereich und der Feststoffbereich definiert und das Gitter geteilt. Der Flüssigkeitsbereich umfasst normalerweise den Gasströmungsbereich innerhalb des Abgaskrümmers, während der Feststoffbereich den Krümmer selbst und seine Verbindungsteile umfasst.
Fluiddynamik-Analyse: Die Gasströmung im Abgaskrümmer wird mithilfe von Fluiddynamik-Software (z. B. CFD-Software) simuliert und analysiert. Der Konvektionswärmeübergangskoeffizient und die Temperaturverteilung der Innenwand des Abgaskrümmers werden durch Berechnung als Eingangsbedingungen für die anschließende Analyse der Feststoffmechanik ermittelt.
Analyse der Feststoffmechanik: Die aus der Analyse der Fluiddynamik erhaltenen thermischen Randbedingungen werden auf das Analysemodell der Feststoffstruktur angewendet und der Abgaskrümmer wird mithilfe von Software für die Feststoffmechanik (z. B. Abaqus, ANSYS usw.) einer thermischen Spannungsanalyse unterzogen. Das Temperaturfeld, das Spannungsfeld und das Dehnungsfeld des Abgaskrümmers werden berechnet, um dessen Ermüdungsverhalten zu bewerten.
Bewertung der Ermüdungslebensdauer: Basierend auf den Ergebnissen der Analyse der Feststoffmechanik und in Kombination mit den Ermüdungseigenschaften des Materials (wie Wöhlerkurve, Ermüdungsgrenze usw.) wird die Ermüdungslebensdauer des Abgaskrümmers aus Edelstahl bewertet. Die Ermüdungslebensdauer und der Ermüdungsschadensgrad des Verteilers werden berechnet, um eine Grundlage für eine gute Konstruktion zu schaffen.