要旨

本研究では，設計段階での適用が可能な，二輪車の排気システムの疲労耐久性の予測手法を構築した．この予測手法では，振動応力，熱応力，部品の組み付けにより発生する応力，高温時における材料の疲労限度の低下が同時に考慮される．振動応力の予測には，車両全体の振動特性とエンジン振動による加振力を精度良くモデル化するために，フレキシブルマルチボデーダイナミクスの手法を用いた．また熱応力の予測には，有限要素法に基づく熱伝導解析と熱変形解析を用いた．熱応力の予測に必要となる温度分布については，１次元のエンジンサイクルシミュレーション技術と，３次元CFDによる車両周りの空気流れ解析技術を組み合わせた伝熱解析技術を用いて予測をおこなった．本研究の妥当性を調査するために，振動応力，温度分布，熱応力，疲労安全率のそれぞれについて，予測値と実験結果の相関検証を実施した．提案した手法による予測値は実験結果と高い相関性を示し，本手法の有効性が確認された．さらに，本研究にて構築した技術の製品開発プロセス内での適用事例を紹介する．設計初期段階で本手法を活用することにより，疲労破損が予想される部位に対し設計段階で対策をおこなうことが可能となった．本手法の確立により，排気システムの効率的な開発が可能となった．

参考文献

1. （１） Wan, D., Simms, C.: Dynamic Analysis of a Full System Durability Test in Vehicle Exhaust Systems, SAE Technical Paper 2001-01-1438, (2001)
2. （２） Michiue, M., Nishio, K., Sugiura, H., Kawasaki, T., Inamura, F., Morikawa, M.: Prediction of Vibration Fatigue Life for Motorcycle Exhaust Systems, SAE Technical Paper 2011-32-0642, (2011)
3. （３） Kim, H., Park, S.: The Analysis of Crack Mechanism and Estimate of Life Time by the Vibration Measurement of Stainless Exhaust Manifold in Firing Condition, SAE Technical Paper 2013-01-2643, (2013)
4. （４） Meda, L., Lawrenz, H., Romzek, M., Gilmer, D.: Structural Durability Evaluation of Exhaust System Components, SAE Technical Paper 2007-01-0467, (2007)
5. （５） Ghasemi, A., Dong, M., Meda, L., Romzek, M.: CAE Dynamic Durability Simulation of Exhaust System, SAE Technical Paper 2013-01-0510, (2013)
6. （６） Function Bay, Inc.: RecurDyn User’s manual
7. （７） Ueda, S., Suzuki, T., Kamiya, M., Niino, T.: Development of Gear Train Behavioral Analysis Technologies Considering Non-linear Elements, SAE Technical Paper 2002-32-1838, (2002)
8. （８） Murakami, H., Nakanishi, N., Ono, N., Kawano, T.: New Three-dimensional Piston Secondary Motion Analysis Method Coupling Structure Analysis and Multi Body Dynamics Analysis, SAE Technical Paper 2011-32-0559, (2011)
9. （９） Horikawa, H., Kido, H., Iijima, S., Murakami, Y.: Prediction Technology of Output Power and Intake-Exhaust Noise Using 1D-Simulation for Small-Displacement Motorcycles, SAE Technical Paper 2010-32-0004, (2010)
10. （10） Gamma Technologies, Inc.: GT－SUITE Flow Theory Manual
11. （11） Holman, J., P.: Heat Transfer, (1989)

著者(所属)

• 栗原 博（二輪R&Dセンター）
• 中村 健一郎（二輪R&Dセンター）
• 堀川 博史（二輪R&Dセンター）
• 寺口 尚志（二輪R&Dセンター）
• 永田 登章（二輪R&Dセンター）
• 北村 大介（二輪R&Dセンター）

掲載情報

Honda R&D Technical Review　Vol.29 No.1 収録 (129 - 143)

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引用情報