自适应响应面法在电池包尺寸优化研究中的应用

发布时间：2021-06-07 13:34

　　尺寸优化设计是汽车零部件在结构优化设计后期阶段的重要研究方法之一,也是汽车轻量化设计中的常用手段之一。以某新能源车企的电池包为例,通过Ls-Dyna完成机械冲击工况的CAE仿真计算,采用电池包壳体的关键受力部件厚度为设计变量,以电池包质量最小化作为目标,通过自适应响应面法的代理模型,对该电池包进行全局优化,最终完成在满足性能要求前提下,实现零部件厚度的合理分配,进而达到电池包轻量化的目标。 

【文章来源】：设备管理与维修. 2020,(05)

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

自适应响应面法计算流程

根据上述由拉丁方设计样本点构造的初始响应面，进行寻优迭代计算，迭代过程明细见表2，质量和最大应力迭代过程如图2、图3所示。从表2可以看出，在迭代步1、2、4、6、9～11中，虽然电池包总体质量有所降低，但是最大应力值均超过了约束条件；而在迭代步7、8、12中，最大应力值有所下降，但是总体质量增加，起不到减重的效果。综合比较，迭代步13中，电池包模型的总体质量有所下降，单元最大应力值同样有所降低，是本次优化计算中的最优解。这证明ARSM自适应响应面算法可以在实现电池包轻量化的同时，提高电池包在机械冲击工况下的安全性能。由表2中的数据可分析出，电池包中最大应力值的下降，主要是因为电池包受力危险区域的横梁（材料S700MC）增厚所产生的作用。图3 最大应力迭代过程

图2 电池包质量迭代过程根据ARSM算法计算出的最优解13，将横梁、地板、侧围、支架这4个关键零部件的厚度，依次设置为2.5 mm、1.5 mm、1.7 mm、2.0 mm，经CAE模型计算得出各部位的受力情况（表3）。其中，横梁和侧围厚度优化后，受力情况得到改善，地板和支架受力有所增加，但是均在所使用材料的抗拉强度范围之内；优化后电池包总重量94.2 kg，相比初始的96.3 kg，质量降低约2.2%。这一结果表明，通过自适应响应面法得到的最优解是满足电池包尺寸优化要求的，可以作为实现汽车零部件尺寸优化工作的有效方法。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于自适应响应面法的车身结构轻量化设计[J]. 赵鹏飞,王丽娟,陈宗渝,方柘林,涂晴.  南昌大学学报(工科版). 2014(03)
[2]考虑交叉项的自适应响应面法[J]. 范文亮,张春涛,李正良,韩枫.  工程力学. 2013(04)
[3]基于自适应响应面法的薄壁构件耐撞性优化设计[J]. 吴旭,王显会,路先锋,魏然.  机械设计与制造. 2013(03)
[4]基于单变量分析的自适应响应面法[J]. 韩枫,李正良,范文亮.  工程力学. 2012(12)
[5]基于自适应响应面法的车身前部吸能部件优化[J]. 兰凤崇,钟阳,庄良飘,陈吉清,方舟.  汽车工程. 2010(05)



本文编号：3216671