多体动力学与有限元仿析：发动机失火故障特征

"基于有限元与多体动力学仿真发动机失火故障特征提取研究 (2012年)" 本文探讨了一种结合有限元方法（Finite Element Method, FEM）与多体动力学（Multi-Body Dynamics, MBD）的新型仿真技术，用于分析发动机失火故障的特征。该技术的核心在于通过模拟发动机的动态行为，特别是振动信号的变化，来识别和提取故障特征。论文由华南理工大学和广东技术师范学院的研究人员共同完成。 在研究过程中，研究人员利用了AVL EXCITE这一专业的工程仿真软件，构建了一个具有高精度悬挂系统的四缸发动机动力总成的有限元多体动力学模型。他们模拟了发动机在不同工况下，如稳态转速和加速状态下的运行情况，并特别设置了失火故障参数。通过计算缸体和缸盖位置的振动加速度响应信号，然后对这些信号进行频谱、阶次和小波分析，以揭示正常工作状态与失火故障状态之间的差异。 频谱分析可以揭示信号中的频率成分，帮助识别不同工况下的振动模式；阶次分析则能够揭示发动机内部运动部件间的相互作用和故障对系统动态特性的影响；小波分析则能捕捉信号的时间-频率局部特性，对于瞬态故障特征的识别尤其有用。通过对比正常状态和故障状态下的分析结果，研究人员成功地提取了失火故障的特征。 实车失火故障试验的对比验证了该仿真方法的有效性，显示了仿真结果与实际试验数据的一致性。这表明，基于多体动力学和有限元模型的故障仿真分析不仅能准确地模拟故障状态，还能为实际的发动机故障诊断提供指导，具有重要的工程应用价值。 关键词：有限元；多体动力学；仿真；失火；故障特征 本文的研究为发动机故障诊断提供了新的理论依据和技术手段，对于提高发动机性能、降低维护成本以及保障行车安全具有重要意义。通过这种方法，工程师可以在早期阶段识别并解决潜在的失火问题，从而优化发动机的设计和维护策略。