吴杰 黄思良

（1.华南理工大学，广州 510641；2.广东省汽车工程重点实验室，广州 510641）

主题词：排气系统 有限元分析 超弹性 包络分析

1 前言

汽车排气系统开发需进行运动包络面仿真分析，以确保典型和极限工况下其与周围零部件不发生运动干涉。韦宝侣等[1]计算了车辆动力总成悬置系统运动包络，在通用公司28种典型工况下，较准确地预测动力总成的运动位移，为发动机周围部件的布置提供了设计依据。何森东等[2]提出了一种排气系统运动包络面仿真方法，并对运动干涉进行了校核。顾彦等[3]通过定义吊耳的线性接触，提出了排气系统运动包络计算方法，对排气系统施加车辆行驶工况载荷，得到用于运动干涉检查的排气系统包络面。吴杰等[4]建立了动力总成-排气系统刚柔耦合仿真模型，可以更加合理且直观地判断排气系统的运动是否与其他零部件发生干涉。

针对某汽车排气系统，本文采用自由模态试验验证其有限元模型精度。极限工况下，连接排气系统与车身的橡胶吊耳刚度处于非线性工作段[5]，因此，将吊耳简化为三向线性刚度弹簧的传统方法不能模拟吊耳非线性刚度特性，故本文基于美国通用公司10 种极限工况[6]，采用超弹性Mooney-Rivlin模型表征橡胶材料的本构关系，根据吊耳不同极限工况下的接触特性建立相应的接触关系，计算排气系统非线性运动包络面，并与传统线性包络面计算结果进行对比分析。

2 排气系统模态分析及精度验证

2.1 排气系统自由模态分析及试验验证

主要采用壳单元进行排气系统有限元网格划分，有限元网格模型包含85 230 个节点和79 645 个单元，如图1所示。……