随着我国汽车工业的快速发展,对汽车各方面性能的指标也在不断地提高,这直接促进了排气歧管的研究。排气歧管与发动机缸盖直接相连,接收发动机内燃料燃烧排放出的高温气体,在激冷激热的交变载荷作用下,很容易形成热疲劳失效。同时,随着CAE技术的不断发展,其越来越多的应用在于机械制造领域。通过模拟仿真可以有效预测机械零件在制造及服役过程中产生的缺陷,进而可以在设计阶段对可能发生的缺陷进行改进。从而降低生产成本,缩短产品的生产周期,极大的提高了效率。本文针对企业提供的排气歧管图纸在UG软件中建模,通过查找相关铸造工艺手册及文献,确定浇注系统和冒口的基本尺寸,而后绘制相应的三维模型并进行装配。装配后导入到ProCAST铸造模拟软件中进行模拟计算,通过观察分析铸件充型及凝固过程中的温度场、速度场、应力场,预测铸造阶段可能产生的缺陷。而后利用有限元分析软件ABAQUS和专业的疲劳分析软件Fe-safe对排气歧管进行热应力分析和疲劳分析,找出寿命较低的部位,改进排气歧管的结构。本文的研究表明,通过合理的设计排气歧管的浇注系统和冒口,在铸造模拟时通过分析速度场和温度场发现铸造缺陷产生的可能性降低;排气歧管浇注凝固时在750℃铸造等效应力最大约为48MPa小于材料在该温度下的屈服强度,同时通过使用快速浇注的工艺可以进一步降低铸造等效应力;排气歧管的热疲劳模拟结果与排气歧管高温台架试验后产生裂纹的位置相互吻合,热疲劳模拟结果可靠;热疲劳模拟结果中寿命低的位置多是铸造时等效应力较高的位置,排气歧管的铸造等效应力可能会加速服役时疲劳裂纹的产生;针对5处热疲劳寿命较低的位置对排气歧管结构进行改进,对改进前后的热应力场、疲劳寿命和安全因子等的对比分析,发现其热疲劳寿命增加。