随着发动机技术的发展成熟,排放法规的严格,动力性需求的不断提高,发动机的有效压力和缸内燃烧温度不断增加,最终致使排气温度越来越高,造成排气歧管的热负荷越来越接近其承受极限。排气歧管受到热负荷、振动负荷、气流冲击、材料性能变化等影响而产生疲劳损伤。本文针对六缸柴油机排气歧管出现开裂故障问题,采用流固耦合方法对排气歧管的热负荷和机械负荷进行研究,最终探索排气歧管开裂故障原因。首先利用三维CAD软件Pro-E建立排气歧管的几何模型,将模型导入三维CFD软件Fire中进行排气歧管模拟计算,得出气流的温度场和换热系数,作为排气歧管内壁面的有限元计算换热边界条件;然后采用有限元分析软件ABAQUS中进行排气歧管管壁的热传递分析和热应力分析;基于热应力分析结果,应用ManSon-Coffon公式对排气歧管进行疲劳寿命估计;最后对排气歧管有限元模型进行模态分析,判断排气歧管开裂故障是否受到共振影响。研究结果表明,排气歧管在安装约束和排气下温度的影响下产生热应力、热应变,从而导致了排气歧管应力集中处的疲劳损伤;排气歧管七阶模态固有频率和八阶模态固有频率在发动机基频范围内,受到发动机共振影响在非应力集中部位产生开裂故障。通过改进排气歧管结构可以有效避免排气歧管受热负荷而产生的塑性应变,从而避免排气歧管的疲劳损伤;改变排气歧管的材料和约束条件可以有效的避免排气歧管收发动机运行而产生的振动损伤。