某船用柴油机热交换系统模态分析和结构优化

黄珍; 石晓川; 贾承涛; 王玉帅; 刘子铭

doi:10.19471/j.cnki.1673-6397.2026.04.008

内燃机与动力装置 ›› 2026, Vol. 43 ›› Issue (4) : 60 -65. DOI: 10.19471/j.cnki.1673-6397.2026.04.008

某船用柴油机热交换系统模态分析和结构优化

黄珍, 石晓川, 贾承涛, 王玉帅, 刘子铭

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摘要

针对某船用柴油机热交换器筒体与底座连接处在开发过程中出现的裂纹故障，建立热交换系统有限元模型，采用SimLab软件进行网格划分，利用Abaqus软件进行模态仿真分析，确定裂纹故障原因；对系统进行结构优化，并通过模态敲击试验、膨胀水箱有水状态空载升速试验和膨胀水箱有水状态满负荷振动试验，验证优化方案的有效性。仿真结果表明：膨胀水箱无水状态下，热交换系统的第二阶模态频率接近柴油机主激励频率，产生共振从而导致裂纹故障。采取以下优化措施：将热交换器支架的加强筋由2根增加至4根，并将其延长连接到底板，支架上、下板的厚度由10 mm增加至12 mm,底座和筒体连接板的厚度由3 mm增加至5 mm。优化后的试验结果表明：热交换系统的前三阶试验模态频率均大于主激励频率的1.2倍；系统x、y、z 3个方向测点均未检测到主激励频段的共振现象；热交换器顶部测点x方向的振动速度最大，为79.2 mm/s,但低于设计许用振动限值。优化后有效解决了热交换系统裂纹故障，提高了系统可靠性。