目前以電動汽車為代表的新能源汽車發(fā)展迅速,而動力電池箱作為電池系統(tǒng)的主要承載裝置,對電動汽車的動力性和安全性具有重要意義。本文針對某電動汽車動力電池箱,通過靜態(tài)和模態(tài)分析、安全性仿真分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和疲勞壽命分析,提出一套動力電池箱輕量化設(shè)計方案。主要研究工作如下:（1）根據(jù)設(shè)計需求進行性能指標分析,建立動力電池箱的三維模型,創(chuàng)建有限元模型。基于有限元法的基本思想,進行顛簸路面左轉(zhuǎn)彎、顛簸路面右轉(zhuǎn)彎、顛簸路面前進制動、顛簸路面倒車制動四種典型工況下的靜態(tài)分析,分析結(jié)果可知,動力電池箱強度安全狀況良好,說明頂蓋和下箱體底部設(shè)計留有較多余量。通過模態(tài)分析,提取動力電池箱的前六階模態(tài),發(fā)現(xiàn)第一階模態(tài)固有頻率為28.54Hz,在電動汽車激振頻率范圍中,說明下箱體側(cè)圍有發(fā)生共振的風險,剛度不足。為下文對動力電池箱各部件選擇不同的優(yōu)化方法提供參考。（2）結(jié)合相關(guān)國家標準對動力電池箱進行安全性仿真分析,分別進行X、Y、Z方向上的隨機振動仿真分析和X、Y方向的擠壓仿真分析。通過仿真可知,動力電池箱符合國標規(guī)定的安全性要求。為下文對動力電池箱優(yōu)化設(shè)計進一步提供依據(jù)。（3）根據(jù)靜態(tài)及模態(tài)有限元分析的結(jié)果... 

【文章來源】：青島大學山東省

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

013年~2019年新能源汽車銷量

青島大學碩士學位論文6第二章動力電池箱靜態(tài)及模態(tài)有限元分析應用有限元軟件分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能，靜態(tài)及模態(tài)分析是評價產(chǎn)品結(jié)構(gòu)靜動態(tài)性能的基本方法。本章針對某型動力電池箱，通過HyperMesh軟件的Optistruct模塊，進行靜態(tài)分析和模態(tài)分析，快速判斷動力電池箱的剛度和強度是否符合標準，為下文進行優(yōu)化設(shè)計做好準備。2.1動力電池箱有限元模型的建立2.1.1有限元法的基本理論有限元法是在結(jié)構(gòu)離散化的情況下，得到有限個單元的集合體，當對單元結(jié)構(gòu)進行施加載荷等一系列前處理操作，通過計算分析，得到單元節(jié)點的位移，進而得到整個連續(xù)體模型的位移和應力分析結(jié)果[24]。有限元法主要應用過程：首先通過結(jié)構(gòu)的離散，賦予結(jié)構(gòu)材料和屬性，根據(jù)要求施加載荷，建立結(jié)構(gòu)的有限元模型。然后進行有限元分析的求解計算。最后是后處理階段，查看分析結(jié)果，如應力云圖和位移云圖[25]。分析過程如圖2.1所示。圖2.1有限元分析過程

青島大學碩士學位論文8的幾何模型，該結(jié)構(gòu)主要由頂蓋，下箱體和托架等部件組成。頂蓋由于不是電池系統(tǒng)的主要承載部件，主要起到密封作用[32]，因此頂蓋和下箱體需要布置較多螺栓來達到良好的密封性能，同時還要合理分布頂蓋螺栓孔的位置。圖2.2為頂蓋三維模型。圖2.2頂蓋三維模型下箱體作為電池系統(tǒng)的主要承載裝置，箱體結(jié)構(gòu)采用鈑金件拼焊加工而成，其自身應具有較高的抗沖擊能力和抗疲勞能力。托架是將箱體固定在車架上的重要部件，在下箱體兩側(cè)設(shè)計兩個托架，通過焊接與下箱體連接，結(jié)構(gòu)要有足夠大的強度，同時還需設(shè)置合理的固定措施，使得每個固定螺栓受力不會出現(xiàn)集中現(xiàn)象，本模型設(shè)置了8個螺栓固定點，每個螺栓孔直徑為15mm。圖2.3為下箱體和托架三維模型。圖2.3箱體與托架三維模型經(jīng)過以上初步設(shè)計，得到動力電池箱三維模型視圖如圖2.4所示。圖2.4動力電池箱三維模型視圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]純電動汽車動力電池包結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計[J]. 王品健,謝暉,王杭燕.  汽車技術(shù). 2019(12)
[2]公路路面不平整度對汽車振動的影響分析[J]. 張建莉,陳榕峰,姚岢.  公路交通科技. 2019(11)
[3]電動汽車輕量化發(fā)展狀況與前景分析[J]. 吳憲華.  決策探索(中). 2019(09)
[4]農(nóng)用拖拉機變速器箱體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]. 張廷浩,王昱,鄭銳禹,鄧若玲,陸華忠,史棟梁.  農(nóng)機化研究. 2020(06)
[5]基于折衷規(guī)劃的客車電池箱結(jié)構(gòu)多工況拓撲優(yōu)化[J]. 關(guān)俊山,楊大鵬,張艷兵,王進軍.  武漢理工大學學報(交通科學與工程版). 2019(02)
[6]某型機載模塊的隨機振動疲勞分析[J]. 關(guān)迪,范學領(lǐng),肖濱,劉杰.  機械強度. 2019(01)
[7]城市汽車尾氣排放污染及其防治對策分析[J]. 楊平龍.  內(nèi)燃機與配件. 2018(12)
[8]基于nCodeDesignlife的電池箱疲勞壽命研究[J]. 冷曉偉,戴作強,鄭莉莉,趙清海,任可美.  客車技術(shù)與研究. 2018(03)
[9]基于Optistruct的動力電池包振動分析[J]. 劉家員,王可洲,周偉.  山東交通學院學報. 2018(01)
[10]隨機振動與沖擊條件下電動車電池包結(jié)構(gòu)響應分析[J]. 黃培鑫,蘭鳳崇,陳吉清.  汽車工程. 2017(09)

博士論文
[1]基于真實路譜重現(xiàn)的虛擬臺架及汽車疲勞壽命預測研究[D]. 周澤.湖南大學 2013

碩士論文
[1]氫燃料電池客車車架有限元分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 黃妮.青島大學 2019
[2]重載AGV輕量化設(shè)計研究[D]. 李楠楠.鄭州大學 2019
[3]電動汽車動力電池箱有限元分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 冷曉偉.青島大學 2018
[4]隨機載荷作用下的高速列車車體振動疲勞分析方法研究[D]. 張醒.西南交通大學 2018
[5]某純電動載貨汽車集成電池箱的性能仿真分析及結(jié)構(gòu)改進設(shè)計[D]. 王靜.長安大學 2018
[6]純電動汽車動力電池包箱體結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計與優(yōu)化[D]. 王品健.湖南大學 2018
[7]一種動力電池箱結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化[D]. 孫昱晗.湖南大學 2018
[8]城市電動客車側(cè)面碰撞安全性研究[D]. 李凌伊.長安大學 2018
[9]電動汽車電池倉結(jié)構(gòu)輕量化優(yōu)化設(shè)計[D]. 朱新春.吉林大學 2018
[10]電動汽車快速更換電池箱結(jié)構(gòu)及散熱性能研究[D]. 候雯娜.長安大學 2018



本文編號：3319408