车用动力电池包结构CAE分析优化研究

发布时间：2017-05-11 15:15

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【摘要】：发展电动汽车是中国汽车工业应对能源环境可持续发展的最佳途径,也是中国培育新兴战略产业的重要选择。近几年在推动汽车产业发展的过程中,中国政府及国内相关厂商都大力推进电动汽车相关技术、特别是电动汽车核心关键技术的研发。目前,各方均认识到电池包作为电动汽车的核心部件之一,是“木桶中最短的那根木头”,已成为制约电动汽车市场化的瓶颈。与传统汽车一样,电动汽车的零部件也必须满足相关安全性要求、保证一定的使用寿命。电池箱作为电动汽车上保护电池的重要装置,其结构动静态、动态、抗疲劳性能及轻量化十分重要,因此,研究电池箱在特定工况下的应力和位移分布情况和优化设计电池箱刚度和强度薄弱部位十分重要。因此,相关厂商和机构都展开了电池包相关技术的竞争研发。本文从模态分析、静态分析、动态分析、疲劳分析,轻量化分析等方面介绍CAE技术在电动汽车电池包结构设计中的应用,对电动汽车电池包设计开发具有指导作用。通过对结构改进前后电池箱动静态性能的对比确定了加强筋的优化结构,验证了电池包CAE分析的有效性,保证了电池包结构设计的安全、可靠,满足国家相关技术标准。
【关键词】：CAE分析 模态分析 静态分析 动态分析 疲劳分析
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72;U463.63
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 前言11-12
• 1 CAE技术及其应用12-26
• 1.1 CAE技术介绍12-14
• 1.1.1 CAE概述12
• 1.1.2 CAE发展历史12-13
• 1.1.3 CAE分析步骤13
• 1.1.4 CAE软件的结构与功能13-14
• 1.1.5 CAE的作用14
• 1.2 汽车行CAE技术的应用14-17
• 1.2.1 刚度和强度分析14-15
• 1.2.2 NVH分析15
• 1.2.3 机构运动分析15
• 1.2.4 车辆碰撞模拟分析15
• 1.2.5 金属板冲压成型模拟分析15-16
• 1.2.6 疲劳分析16
• 1.2.7 空气动力学分析16-17
• 1.2.8 虚拟试车场整车分析17
• 1.2.9 焊装模拟分析17
• 1.3 CAE在汽车行业中的作用17-18
• 1.4 CAE技术在本文中的应用18-26
• 1.4.1 本文分析的对象18-19
• 1.4.2 车用电池包结构设计要求19-21
• 1.4.2.1 振动试验标准19-20
• 1.4.2.2 振动试验准备工作及记录内容20
• 1.4.2.3 电池包的轻量化20-21
• 1.4.3 本文CAE分析流程及内容21-24
• 1.4.3.1 CAE分析流程图21
• 1.4.3.2 建立仿真分析模型21-23
• 1.4.3.3 仿真分析及结果验证23-24
• 1.4.3.4 轻量化设计24
• 1.4.4 性能目标24-26
• 2 模态及静态特性分析26-37
• 2.1 分析目的26
• 2.1.1 模态分析目的26
• 2.1.2 静态特性分析目的26
• 2.2 建立有限元模型26-27
• 2.3 模态分析27-29
• 2.3.1 方型电池箱模态分析28
• 2.3.2 十字型电池箱模态分析28-29
• 2.4 静力分析29-36
• 2.4.1 静强度分析29-34
• 2.4.1.1 方型电池箱静强度分析29-32
• 2.4.1.2 十字型电池箱静强度分析32-34
• 2.4.2 十字型电池箱扭转分析34-36
• 2.5 分析结论36-37
• 2.5.1 方型电池箱结构36
• 2.5.2 十字型电池箱结构36-37
• 3 动态分析37-53
• 3.1 振动试验目的37
• 3.2 振动试验条件37
• 3.3 箱体材料参数37-38
• 3.4 电池箱建模和分析流程38
• 3.5 电池箱定频振动工况38-49
• 3.5.1 方型模型38-44
• 3.5.1.1 Z方向振动工况38-40
• 3.5.1.2 X方向振动工况40-42
• 3.5.1.3 Y方向振动工况42-44
• 3.5.2 十字型模型44-49
• 3.5.2.1 Z方向振动工况44-46
• 3.5.2.2 X方向振动工况46-48
• 3.5.2.3 Y方向振动工况48-49
• 3.6 电池箱扫频振动工况49-52
• 3.6.1 方型电池箱扫频振动49-51
• 3.6.2 十字型模型扫频振动51-52
• 3.7 分析结论52-53
• 4 疲劳分析53-73
• 4.1 振动试验条件以及材料参数53
• 4.1.1 振动试验条件53
• 4.1.2 材料参数53
• 4.2 疲劳分析基本流程及本次疲劳分析采用方法53-54
• 4.3 电池箱疲劳寿命分析54-72
• 4.3.1 材料的S-N曲线54
• 4.3.2 新方形电池箱的箱体疲劳和焊点疲劳分析54-62
• 4.3.2.1 X(前后)方向振动疲劳分析54-57
• 4.3.2.2 Y方向振动疲劳分析57-60
• 4.3.2.3 Z方向振动疲劳分析60-62
• 4.3.3 新十字形电池箱的箱体疲劳和焊点疲劳分析62-72
• 4.3.3.1 X(前后)方向振动疲劳分析62-65
• 4.3.3.2 Y方向振动疲劳分析65-68
• 4.3.3.3 Z方向振动疲劳分析68-71
• 4.3.3.4 分析结果汇总71-72
• 4.4 分析中可能存在的问题以及部分说明72-73
• 5 轻量化设计73-80
• 5.1 方型电池箱的轻量化设计73-76
• 5.1.1 将托脚厚度由4mm减为2.5mm74
• 5.1.2 新型材料的应用探索74-76
• 5.1.2.1 新型材料概述74-75
• 5.1.2.2 振动强度分析结果75-76
• 5.2 十字型电池箱的轻量化设计76-79
• 5.2.1 改变支撑板的结构77-78
• 5.2.2 新型材料的应用78-79
• 5.3 效果分析79-80
• 6 总结80-86
• 6.1 概述80
• 6.2 箱体材料更换为DC0180-85
• 6.2.1 方型电池箱箱体材料更换为DC0180-83
• 6.2.1.1 动态对比分析80-81
• 6.2.1.2 疲劳对比分析81-83
• 6.2.2 十字型电池箱箱体材料更换为DC0183-85
• 6.2.2.1 动态对比分析83-84
• 6.2.2.2 疲劳对比分析84-85
• 6.3 关于采用SiC颗粒增强铝基复合材料的几点补充说明85
• 6.4 小结85-86
• 致谢86-87
• 参考文献87-90
• 攻读学位期间获奖和科研情况90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：357525