摘要：发动机排气歧管在动态热负荷与整机振动载荷耦合作用的恶劣环境中工作,在热负荷单独作用时其部分区域就已经发生塑性变形,而整机振动载荷的耦合作用将使其疲劳失效问题更为严峻.为量化整机振动载荷对排气歧管低周疲劳损伤的影响,以某三缸增压发动机为研究对象,首先,基于流固耦合方法获得了排气歧管在标定工况和怠速工况下内外流场的换热边界,并联合增压器、催化器等部件温度和换热边界对两工况下排气系统的温度场进行计算.然后,根据温度场计算结果,耦合螺栓预紧力的作用,对怠速工况下的弹性应力场以及标定工况下的弹性和弹塑性应力场进行了计算,并基于标定工况下的弹塑性应力场,应用模态瞬态动力学对标定工况下的整机振动载荷作用下的动应力进行分析.最后,依据标定和怠速工况下的弹性应力场、标定工况下的动应力场结果,参照发动机低周疲劳试验标准分别建立了排气歧管常规高温低周疲劳与整机振动热耦合低周疲劳分析模型,引人Neuber准则对两者的载荷谱进行应力一应变修正后采用主应变法进行疲劳寿命评估.结果表明：排气歧管疲劳破坏风险点主要位于高温拉应力区域,叠加振动载荷会使整体疲劳寿命下降接近252%,部分区域下降幅度甚至高达57%.研究结果为排气歧管整机瞬态振动热耦合低周疲劳寿命预测提供了一定的理论依据和参考。

关键词：流固耦合 neuber准则 低周疲劳 振动载荷 

单位：天津大学内燃机研究所; 天津300072; 天津大学机械工程学院; 天津300072