电动汽车碳纤维复合材料电池箱轻量化设计
发布时间：2021-05-21 11:50
近年来,随着能源危机的日益突出和人们环保意识的增强,世界各国都在大力发展电动汽车。但是,在当前的电池技术背景下,电动汽车的续航里程一直饱受诟病。通过对电动汽车进行轻量化设计来提高续航里程是一种高效的技术手段。复合材料作为最佳的汽车材料,将其应用于汽车轻量化设计能有效的提高整车轻量化水平。电池箱作为电动汽车电池系统的关键部件,它对整车的安全性、操纵稳定性、舒适性等都有着直接影响。本文依托国家重点研发计划项目,对某款电动汽车电池箱进行轻量化优化设计,主要研究内容和结论如下:（1）对某车型电池箱的实物模型进行测量,获取模型的相关参数,然后在CATIA软件中建立电池箱的三维模型。接着在Hypermesh软件中对三维模型进行网格划分,并赋予模型属性和连接关系,完成电池箱的有限元建模。（2）参考国内外相关文献以及与主机厂商讨,确定电池箱的仿真工况为:颠簸路面转弯工况、颠簸路面刹车工况、随机振动分析、模态分析和挤压分析。然后对电池箱进行仿真模拟,并对各工况下电池箱的性能表现作出评价,为后续优化设计提供参考。（3）由于上箱体和下箱体的主要功能不同,所以对它们采取不同的优化方案。上箱体不作为主要承载件,...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 论文研究的背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 汽车轻量化的研究现状
1.2.2 汽车上碳纤维复合材料的应用现状
1.2.3 电动汽车电池箱的研究现状
1.3 本文的主要研究内容
第二章 复合材料概述与力学基础
2.1 复合材料概述
2.1.1 复合材料的概念
2.1.2 常用的增强材料
2.1.3 常用的基体材料
2.1.4 碳纤维增强复合材料的特点
2.2 复合材料力学基础
2.2.1 各向异性材料应力-应变关系
2.2.2 正交各向异性材料应力-应变关系
2.2.3 单层板的弹性特性和强度理论
2.2.4 经典层合板理论
2.3 本章小结
第三章 电池箱结构设计概述与性能分析
3.1 引言
3.2 电池箱结构设计概述
3.2.1 电池箱结构设计要求
3.2.2 电池箱布置方案
3.2.3 电池箱细节设计
3.3 原电池箱模型建立
3.3.1 几何模型建立
3.3.2 有限元模型建立
3.4 原电池箱性能分析
3.4.1 仿真工况确定
3.4.2 原电池箱在各种工况下的仿真分析
3.5 本章小结
第四章 电池箱轻量化设计
4.1 引言
4.2 结构优化设计理论
4.2.1 结构优化的概念
4.2.2 结构优化的数学模型
4.2.3 结构优化类型
4.2.4 结构优化流程
4.3 电池箱总体优化方案
4.4 电池箱上箱体优化
4.4.1 上箱体形貌优化
4.4.2 上箱体尺寸优化
4.4.3 轻量化后上箱体模态分析
4.5 电池箱下箱体优化
4.5.1 碳纤维复合材料力学试验
4.5.2 碳纤维复合材料下箱体结构建模
4.5.3 下箱体自由尺寸优化
4.5.4 下箱体尺寸优化
4.6 本章小结
第五章 碳纤维复合材料下箱体多目标优化设计
5.1 引言
5.2 多目标优化理论
5.2.1 多目标优化概念
5.2.2 试验设计方法
5.2.3 近似模型概念
5.2.4 多目标优化求解算法
5.3 碳纤维复合材料下箱体多目标优化
5.3.1 多目标优化要素
5.3.2 近似模型建立
5.3.3 多目标优化结果
5.3.4 碳纤维铺层顺序优化
5.4 优化后电池箱性能分析
5.4.1 颠簸路面转弯工况
5.4.2 颠簸路面制动工况
5.4.3 模态分析
5.4.4 随机振动分析
5.4.5 挤压分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于形貌优化的某承载式轿车地板结构设计[J]. 张彩婷,王晓花,王国斌,刘志军. 汽车实用技术. 2018(22)
[2]纯电动汽车电池包关键技术及优化方法[J]. 张澜. 山东工业技术. 2018(22)
[3]第五阶段和第六阶段排放标准对比研究[J]. 张宁,郝少锋,李盼. 汽车实用技术. 2018(15)
[4]全球电动汽车发展现状及未来趋势[J]. 罗艳托,汤湘华. 国际石油经济. 2018(07)
[5]纯电动汽车碳纤维复合材料电池箱体的铺层设计研究[J]. 段端祥,赵晓昱. 玻璃钢/复合材料. 2018(06)
[6]汽车刹车制动盘形状优化设计[J]. 陈再发. 哈尔滨理工大学学报. 2018(03)
[7]货车车架多目标拓扑优化[J]. 戎飞,刘胜. 机械制造. 2018(03)
[8]汽油车国六尾气排放法规浅析及应对措施[J]. 吴燕. 机电技术. 2018(01)
[9]汽车下控制臂的轻量化设计及仿真分析[J]. 于用军,王帅,李飞,黄小征,郭永奇. 汽车实用技术. 2017(20)
[10]汽车用碳纤维传动轴结构设计与有限元分析[J]. 马祥禹,张锦光,蔡光胜,谭建. 玻璃钢/复合材料. 2017(08)
博士论文
[1]车轮疲劳—冲击—气动性能多学科轻量化优化设计方法研究[D]. 张帅.吉林大学 2018
[2]白车身参数化建模与多目标轻量化优化设计方法研究[D]. 季枫.吉林大学 2014
[3]组合近似模型方法研究及其在轿车车身轻量化设计的应用[D]. 潘锋.上海交通大学 2011
[4]基于稳健与可靠性优化设计的轿车车身轻量化研究[D]. 张宇.上海交通大学 2009
[5]基于近似模型的汽车轻量化优化设计方法[D]. 张勇.湖南大学 2009
硕士论文
[1]电动汽车碳纤维复合材料地板结构轻量化设计[D]. 廖先才.吉林大学 2018
[2]纯电动汽车动力电池包箱体结构轻量化设计与优化[D]. 王品健.湖南大学 2018
[3]电动汽车电池仓结构轻量化优化设计[D]. 朱新春.吉林大学 2018
[4]复合材料层合板结构屈曲分析及铺层顺序优化[D]. 刘博.大连理工大学 2018
[5]碳纤维复合材料发动机罩结构设计与优化[D]. 吴方贺.吉林大学 2017
[6]动车组碳纤维材料设备舱骨架力学性能研究[D]. 张向峰.青岛科技大学 2017
[7]某纯电动汽车电池箱结构设计分析及优化[D]. 姜高松.湖南大学 2016
[8]汽车悬架下控制臂轻量化优化设计及疲劳性能分析[D]. 黄河.吉林大学 2016
[9]纯电动汽车动力电池箱总成布置分析及优化[D]. 荣祥涛.哈尔滨工业大学 2015
[10]碳纤维轿车保险杠横梁的设计[D]. 吴琼.武汉理工大学 2014
本文编号：3199656
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 论文研究的背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 汽车轻量化的研究现状
1.2.2 汽车上碳纤维复合材料的应用现状
1.2.3 电动汽车电池箱的研究现状
1.3 本文的主要研究内容
第二章 复合材料概述与力学基础
2.1 复合材料概述
2.1.1 复合材料的概念
2.1.2 常用的增强材料
2.1.3 常用的基体材料
2.1.4 碳纤维增强复合材料的特点
2.2 复合材料力学基础
2.2.1 各向异性材料应力-应变关系
2.2.2 正交各向异性材料应力-应变关系
2.2.3 单层板的弹性特性和强度理论
2.2.4 经典层合板理论
2.3 本章小结
第三章 电池箱结构设计概述与性能分析
3.1 引言
3.2 电池箱结构设计概述
3.2.1 电池箱结构设计要求
3.2.2 电池箱布置方案
3.2.3 电池箱细节设计
3.3 原电池箱模型建立
3.3.1 几何模型建立
3.3.2 有限元模型建立
3.4 原电池箱性能分析
3.4.1 仿真工况确定
3.4.2 原电池箱在各种工况下的仿真分析
3.5 本章小结
第四章 电池箱轻量化设计
4.1 引言
4.2 结构优化设计理论
4.2.1 结构优化的概念
4.2.2 结构优化的数学模型
4.2.3 结构优化类型
4.2.4 结构优化流程
4.3 电池箱总体优化方案
4.4 电池箱上箱体优化
4.4.1 上箱体形貌优化
4.4.2 上箱体尺寸优化
4.4.3 轻量化后上箱体模态分析
4.5 电池箱下箱体优化
4.5.1 碳纤维复合材料力学试验
4.5.2 碳纤维复合材料下箱体结构建模
4.5.3 下箱体自由尺寸优化
4.5.4 下箱体尺寸优化
4.6 本章小结
第五章 碳纤维复合材料下箱体多目标优化设计
5.1 引言
5.2 多目标优化理论
5.2.1 多目标优化概念
5.2.2 试验设计方法
5.2.3 近似模型概念
5.2.4 多目标优化求解算法
5.3 碳纤维复合材料下箱体多目标优化
5.3.1 多目标优化要素
5.3.2 近似模型建立
5.3.3 多目标优化结果
5.3.4 碳纤维铺层顺序优化
5.4 优化后电池箱性能分析
5.4.1 颠簸路面转弯工况
5.4.2 颠簸路面制动工况
5.4.3 模态分析
5.4.4 随机振动分析
5.4.5 挤压分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于形貌优化的某承载式轿车地板结构设计[J]. 张彩婷,王晓花,王国斌,刘志军. 汽车实用技术. 2018(22)
[2]纯电动汽车电池包关键技术及优化方法[J]. 张澜. 山东工业技术. 2018(22)
[3]第五阶段和第六阶段排放标准对比研究[J]. 张宁,郝少锋,李盼. 汽车实用技术. 2018(15)
[4]全球电动汽车发展现状及未来趋势[J]. 罗艳托,汤湘华. 国际石油经济. 2018(07)
[5]纯电动汽车碳纤维复合材料电池箱体的铺层设计研究[J]. 段端祥,赵晓昱. 玻璃钢/复合材料. 2018(06)
[6]汽车刹车制动盘形状优化设计[J]. 陈再发. 哈尔滨理工大学学报. 2018(03)
[7]货车车架多目标拓扑优化[J]. 戎飞,刘胜. 机械制造. 2018(03)
[8]汽油车国六尾气排放法规浅析及应对措施[J]. 吴燕. 机电技术. 2018(01)
[9]汽车下控制臂的轻量化设计及仿真分析[J]. 于用军,王帅,李飞,黄小征,郭永奇. 汽车实用技术. 2017(20)
[10]汽车用碳纤维传动轴结构设计与有限元分析[J]. 马祥禹,张锦光,蔡光胜,谭建. 玻璃钢/复合材料. 2017(08)
博士论文
[1]车轮疲劳—冲击—气动性能多学科轻量化优化设计方法研究[D]. 张帅.吉林大学 2018
[2]白车身参数化建模与多目标轻量化优化设计方法研究[D]. 季枫.吉林大学 2014
[3]组合近似模型方法研究及其在轿车车身轻量化设计的应用[D]. 潘锋.上海交通大学 2011
[4]基于稳健与可靠性优化设计的轿车车身轻量化研究[D]. 张宇.上海交通大学 2009
[5]基于近似模型的汽车轻量化优化设计方法[D]. 张勇.湖南大学 2009
硕士论文
[1]电动汽车碳纤维复合材料地板结构轻量化设计[D]. 廖先才.吉林大学 2018
[2]纯电动汽车动力电池包箱体结构轻量化设计与优化[D]. 王品健.湖南大学 2018
[3]电动汽车电池仓结构轻量化优化设计[D]. 朱新春.吉林大学 2018
[4]复合材料层合板结构屈曲分析及铺层顺序优化[D]. 刘博.大连理工大学 2018
[5]碳纤维复合材料发动机罩结构设计与优化[D]. 吴方贺.吉林大学 2017
[6]动车组碳纤维材料设备舱骨架力学性能研究[D]. 张向峰.青岛科技大学 2017
[7]某纯电动汽车电池箱结构设计分析及优化[D]. 姜高松.湖南大学 2016
[8]汽车悬架下控制臂轻量化优化设计及疲劳性能分析[D]. 黄河.吉林大学 2016
[9]纯电动汽车动力电池箱总成布置分析及优化[D]. 荣祥涛.哈尔滨工业大学 2015
[10]碳纤维轿车保险杠横梁的设计[D]. 吴琼.武汉理工大学 2014
本文编号：3199656
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3199656.html
