【摘要】：純電動(dòng)汽車(PEV)的發(fā)展是汽車產(chǎn)業(yè)向著智能化、電動(dòng)化、輕量化方向轉(zhuǎn)型的重要環(huán)節(jié)。汽車產(chǎn)業(yè)在第三次工業(yè)革命的影響下,將會(huì)在汽車選材、生產(chǎn)制造方式以及能源信息等方面產(chǎn)生顛覆性、革命性的變化。目前,純電動(dòng)汽車的發(fā)展還處于早起階段,汽車市場(chǎng)依然被傳統(tǒng)燃油車所占據(jù);但是,隨著技術(shù)的發(fā)展和環(huán)境的變化,純電動(dòng)汽車的社會(huì)需求量會(huì)越來(lái)越大。純電動(dòng)汽車在動(dòng)力系統(tǒng)、能源系統(tǒng)方面與傳統(tǒng)車存在較大差異,因此對(duì)其整車結(jié)構(gòu)形式包括車身結(jié)構(gòu)都需提出新的設(shè)計(jì)要求。研究概念設(shè)計(jì)階段電動(dòng)汽車車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法對(duì)于提高整車性能,縮短設(shè)計(jì)周期有著重要意義。本文的研究主要以車身剛度性能為主導(dǎo),采用了新型碳纖維復(fù)合材料(CFRP)對(duì)非承載式純電動(dòng)汽車車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。碳纖維復(fù)合材料是實(shí)現(xiàn)車身輕量化的理想材料;采用非承載式車身的純電動(dòng)汽車,其車身承受的載荷較小,便于輕型材料的使用和車身個(gè)性化設(shè)計(jì),能夠更好的滿足社會(huì)需求。本文詳細(xì)分析了碳纖維復(fù)合材料各向異性的力學(xué)特性,參考某款成熟電動(dòng)汽車車身結(jié)構(gòu)建立車身簡(jiǎn)化模型,確定了18個(gè)主斷面的位置及參數(shù);通過(guò)計(jì)算得到了車架傳遞到車身的載荷大小,采用傳遞矩陣法建立了車身剛度鏈計(jì)算模型,準(zhǔn)確描述了復(fù)合材料電動(dòng)車車身主斷面屬性與剛度的關(guān)系;以復(fù)合材料的鋪層參數(shù)為優(yōu)化變量,車身剛強(qiáng)度為主要約束條件,車身質(zhì)量最小為目標(biāo)函數(shù)利用遺傳算法進(jìn)行求解,得到了滿足車身剛強(qiáng)度要求的復(fù)合材料電動(dòng)汽車車身主斷面參數(shù);論文最后將復(fù)合材料車身剛度計(jì)算結(jié)果與鋼制材料車身剛度對(duì)比,驗(yàn)證了復(fù)合材料剛度鏈模型的準(zhǔn)確性,同時(shí)也證明了碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用到純電動(dòng)汽車車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的可行性。本文的研究為新材料在汽車行業(yè)的應(yīng)用發(fā)展提供了有價(jià)值的參考,為純電動(dòng)汽車車身的開(kāi)發(fā)創(chuàng)新探討了新的設(shè)計(jì)思路。
[Abstract]:The development of pure electric vehicle (PEV) is an important link in the direction of intelligent, electric and lightweight. Under the influence of the third Industrial Revolution, the automobile industry will bring about subversive and revolutionary changes in the fields of automobile selection, manufacturing methods and energy information. At present, the development of pure electric vehicles is still in the early stage, the automobile market is still occupied by traditional fuel vehicles. However, with the development of technology and the change of environment, the social demand of pure electric vehicles will be more and more. The pure electric vehicle is different from the traditional vehicle in power system and energy system, so it is necessary to put forward new design requirements for the whole vehicle structure, including the body structure. It is important to study the optimization method of electric vehicle body structure in conceptual design stage for improving the vehicle performance and shortening the design period. In this paper, a new carbon fiber composite material (CFRP) is used to optimize the body structure of a non-bearing pure electric vehicle (EV). Carbon fiber composite is the ideal material to realize the lightweight of the body, and the pure electric vehicle with non-load-bearing body bears less load, which is convenient for the use of light materials and individualized design of the body, and can better meet the needs of the society. In this paper, the anisotropic mechanical properties of carbon fiber composites are analyzed in detail. Referring to the body structure of a mature electric vehicle, the simplified body model is established, and the position and parameters of 18 main sections are determined. Through the calculation, the load size of the frame to the vehicle body is obtained, and the calculation model of the body stiffness chain is established by using the transfer matrix method, and the relationship between the main section attribute and the stiffness of the composite electric vehicle body is accurately described. The composite layer parameters are taken as the optimization variables, the rigid strength of the body is the main constraint condition, and the body mass is minimized as the objective function, and the genetic algorithm is used to solve the problem. The main section parameters of composite electric vehicle body which meet the requirements of rigid strength are obtained. Finally, the stiffness calculation results of composite body are compared with that of steel body, and the accuracy of the composite stiffness chain model is verified. At the same time, the feasibility of the application of carbon fiber composites in the body structure design of pure electric vehicle is proved. The research in this paper provides a valuable reference for the application and development of new materials in automobile industry, and probes into a new design idea for the development and innovation of pure electric vehicle body.
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U463.82;U469.72

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本文編號(hào)：2203610