دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 16 2 2026 06 22 Investigating the effect of confluence geometry on optimizing the low-cycle fatigue life of the exhaust manifold بررسی اثر ‌هندسه همریختگاه در بهینه‌سازی عمر خستگی کم‌چرخه منیفولد دود 169 181 3875 10.22044/jsfm.2026.16979.4016 FA حجت عاشوری گروه مکانیک، واحد ورامین-پیشوا، دانشگاه آزاد اسلامی، ورامین، ایران 0000-0002-0983-4795 Journal Article 2025 10 14 Fatigue caused by thermomechanical loading plays a decisive role in causing damage and reducing the life of the exhaust manifold. The aim of this research was to evaluate the effect of geometric modification and optimization of the manifold confluence on its low-cycle fatigue (LCF) life. In this research, the LCF life analysis of the exhaust manifold was performed using the finite element method and ANSYS software to predict temperature and stress, and then the low-cycle fatigue life by using Smith-Watson-Topper theory and ANSYS NCode Design Life software. Mechanical properties of gray cast irons obtained by LCF tests at different temperatures. Numerical results showed that the maximum temperature in the original and modified exhaust manifold is 706.67 and 673.09°C, respectively, which can be seen in the area of the exhaust manifold confluence. Based on the results of thermo-mechanical analysis, the optimized exhaust manifold withstands about 24MPa less stress than the original exhaust manifold. The results of the low-cycle fatigue life analysis showed that optimizing the exhaust manifold will increase its fatigue life by about 5980 cycles or 50%. To verify the accuracy of the results of the thermo-mechanical analysis and LCF life, the simulated results were compared with the real sample of the damaged exhaust manifold and it was shown that the critical region corresponds well to the rupture region in the real sample. خستگی ناشی از بارگذاری ترمومکانیکی نقش تعیین کننده‌ای در ایجاد آسیب و کاهش عمر منیفولد دود دارد. هدف این پژوهش ارزیابی اثر اصلاح هندسی و بهینه‌سازی همریختگاه منیفولد بر عمر خستگی کم‌چرخه آن است. در این پژوهش، تحلیل عمر خستگی کم‌چرخه منیفولد دود با استفاده از روش اجزای محدود و نرم‌افزار انسیس به منظور پیش‌بینی دما و تنش و سپس عمر خستگی کم‌‌چرخه با استفاده از تئوری اسمیت-واتسون-تاپر و نرم‌افزار انسیس ان‌کد دیزاین انجام شده است. خواص مکانیکی چدن خاکستری با استفاده از تست‌های خستگی کم‌چرخه در دماهای مختلف بدست آمده است. نتایج عددی نشان داد که ماکزیمم دما در منیفولد دود اولیه و اصلاح شده به-ترتیب 706.67 و 673.09 درجه سانتیگراد است که در ناحیه همریختگاه منیفولد دود قابل مشاهده است. براساس نتایج تحلیل ترمومکانیکی، منیفولد دود بهینه‌سازی شده در مقایسه با منیفولد دود اولیه درحدود 24 مگاپاسکال تنش کمتری را تحمل می‌کند. نتایج تحلیل عمر خستگی‌کم‌چرخه نشان داد که بهینه‌سازی منیفولد دود باعث افزایش عمر خستگی آن در حدود 5980 سیکل یا 50 درصد خواهد شد. برای بررسی صحت نتایج تحلیل ترمومکانیکی و عمر خستگی کم‌چرخه، نتایج شبیه‌سازی شده با نمونه‌ واقعی منیفولد دود آسیب دیده مقایسه گردید و نشان داده شد که ناحیه بحرانی مطابقت مناسبی با ناحیه گسیختگی در نمونه‌ واقعی دارد. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_3875_f0558366afe5c8e253686b1aae4cdcd0.pdf