3 有限元模拟结果与强度判断
    3.1模拟结果
    将上面定义好的材料属性、单元属性、接触体、载荷工况作为输人，进行非线性有限元计算。因垂直于地面方向和侧向（即驾驶员左右侧方向）的激励对消声器的强度影响较大，下面主要分析消声器在这两个方向振动加速度下的应力分布情况，其分析结果分别如图7、 8所示。



    从图7、 8可知，消声器在承受垂直、侧向两个方向的振动惯性加速度极限载荷工况下，应力主要集中在前悬挂支撑板上，前悬挂与筒体焊接周边区域为应力相对集中位置，在这两种工况下的最大应力分别为130 MPa、 158 MPa、最大应力点在整个迭代过程中的应力变化历程如图9、 10所示。



    从图中可以看出，在外载作用下结构的应力变化是非线性的，其原因正是由于橡胶材料的非线性以及结构之间的接触作用而引起的。结构在侧向载荷作用下应力在持续增加；而在垂直载荷作用下起始阶段应力变化比较明显，之后应力变化很小。这是由于在侧向载荷作用时，减震橡胶处于径向压缩状态；在垂直载荷作用时，减震橡胶处于轴向压缩状态，橡胶材料的径向刚度大干轴向刚度而引起的。

    3.2强度判断
    本次分析主要关注消声器主体结构的强度是否满足强度要求，根据材料力学的强度公式可知，当结构只产生弹性变形时，即结构的应力小于材料的许用应力时能

    式中，[ σs]为材料的屈服强度极限，ns为材料的安全系数。
    本文分析的消声器主体结构所选用的材料为ST12，通过材料力学性能试验获得屈服强度为220 MPa。由干上述强度分析采用极限工况法，根据工程经验判断，当安全系数ns取1.3～1.5倍时，即许用应力为147 MPa～170 MPa。从上面最大应力点在各方向受载工况下的应力值来判断，该结构能满足强度使用要求。
    4 试验验证
    将经过有限元分析论证的消声器部件按正常工作位置安装在振动试验台上进行单品试验。根据国内行业标准QC/T235-1997《摩托车和轻便摩托车排气消声器技术条件》要求，消声器结构经振动频率为50 Hz，振动加速度为98 m/s2，振动时间为10h的振动试验后，零部件不允许产生裂纹、松动、变形和异常现象。该消声器经过10h的振动试验后经检查结构完好并没有发现失效，故该部件在发动机振动激励下能满足强度使用要求。
    5 结论
    本文应用非线性有限元分析法建立了消声器结构的有限元仿真模型，选取Mooney-Rivilin超弹性本构模型获得减震胶套的墓本力学参数，并通过整车台架振动测试获得消声器悬挂支撑板在发动机整个转速范围内的振动加速度值。在此基础上，采用动静法和极限工况法模拟消声器在发动机常用转速下的应力分布趋势，从而判断该结构的强度能满足用户使用要求，并通过单品台架试验验证了该方案的可行性。该分析方法（包括材料非线性和边界非线性）的应用对其他零部件局部强度分析起到借鉴作用。
 

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