基于有限元的电动汽车电池箱随机振动疲劳分析
发布时间：2022-10-19 11:37
随着环境污染以及能源短缺问题日益严峻,传统燃油汽车的地位正逐渐被新能源汽车尤其是电动汽车取代。动力电池作为电动汽车的主要能源部件,为汽车行驶提供能源,而电池箱是容纳支撑动力电池的构件,因此其性能的好坏将关系到动力电池能否正常使用进而影响电动汽车能否正常行驶。在汽车行驶过程中,电池箱不断受到来自车身传递的路面随机激励,长期的随机振动可能导致结构疲劳破坏。利用CAE技术对电池箱结构进行静强度分析和随机振动疲劳寿命分析计算,确保强度和疲劳寿命满足设计要求,在汽车产品开发设计中有着重要意义。本文以某型电动汽车电池箱为研究对象,先在UG中建立实体尺寸的电池箱模型,将模型导入有限元软件ANSYS Workbench中,对电动汽车在颠簸路面、急刹车和急转弯三种典型工况下的电池箱进行静强度分析,计算得出每一工况下电池箱的应力和位移。分析结果显示各工况下最大等效应力均小于电池箱结构材料的屈服强度,表明在这些工况下电池箱的强度满足要求。其次对电池箱进行有固定约束的模态分析,得到电池箱的前十阶固有频率和振型,分析电池箱的共振特性发现电池箱的固有频率避开了路面随机激励的频率带。基于模态分析结果运用模态叠加法对...
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 电动汽车发展现状
1.2.1 国内电动汽车的发展
1.2.2 国外电动汽车的发展
1.3 电池箱研究现状
1.3.1 国内电池箱研究现状
1.3.2 国外电池箱研究现状
1.4 本文主要研究目的与内容
1.4.1 研究目的
1.4.2 研究内容
第二章 随机振动疲劳分析的理论和方法
2.1 随机振动理论基础
2.1.1 随机振动的基本参数
2.1.2 随机振动分类
2.2 随机振动疲劳分析方法
2.2.1 窄带法
2.2.2 宽带法
2.2.3 Dirlik法
2.2.4 三区间法
2.3 疲劳累积损伤理论
2.4 材料疲劳特性
2.5 本章小结
第三章 有限元模型的建立及静强度分析
3.1 模型软件介绍
3.1.1 模型建立软件简介
3.1.2 模型仿真软件简介
3.2 电池箱设计要求
3.2.1 安装与结构要求
3.2.2 通风散热要求
3.2.3 防水绝缘要求
3.2.4 碰撞保护要求
3.3 有限元模型建立
3.3.1 模型建立与简化
3.3.2 材料参数
3.3.3 网格划分
3.4 电池箱箱体静强度分析
3.4.1 静力学理论简介
3.4.2 电池箱的静态分析
3.5 本章小结
第四章 动力学分析
4.1 模态分析
4.1.1 模态分析理论
4.1.2 模态分析过程
4.2 谐响应分析
4.2.1 谐响应分析理论
4.2.2 谐响应分析过程
4.3 本章小结
第五章 随机振动疲劳寿命分析
5.1 nCode简介
5.2 随机振动疲劳分析
5.2.1 有限元结果输入查看
5.2.2 结构材料的设定
5.2.3 随机振动的加速度载荷谱
5.2.4 nCode振动疲劳分析设置
5.2.5 振动疲劳结果分析
5.3 振动疲劳寿命的影响因素分析
5.3.1 不同载荷谱对振动疲劳寿命的影响
5.3.2 阻尼比对振动疲劳寿命的影响
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
在学期间发表的论文和取得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于nCodeDesignlife的电池箱疲劳寿命研究[J]. 冷晓伟,戴作强,郑莉莉,赵清海,任可美. 客车技术与研究. 2018(03)
[2]随机振动与冲击条件下电动车电池包结构响应分析[J]. 黄培鑫,兰凤崇,陈吉清. 汽车工程. 2017(09)
[3]某电动汽车电池包挤压仿真分析[J]. 冯富春,杨重科,李彦良,辛雨,高建保. 电源世界. 2017 (04)
[4]基于频率响应分析的车用电池箱结构疲劳寿命预估[J]. 彭倩,王继辉,林有淮,魏瑞洪,卢光华,柯莺镪. 机械工程与自动化. 2016(05)
[5]基于有限元法的车身振动与噪声特性研究[J]. 蒋冬清,李三雁. 中国测试. 2016(08)
[6]电动汽车电池箱结构随机振动疲劳分析[J]. 王文伟,程雨婷,姜卫远,刘志山. 汽车工程学报. 2016(01)
[7]基于nCode Design-Life的电动客车车架疲劳寿命分析[J]. 周美施,张铁柱,尹怀仙,张洪信,刘高君. 青岛大学学报(工程技术版). 2015(04)
[8]一款纯电动乘用车电池箱体的设计[J]. 赵冠宇,徐丹,冯富春. 电源世界. 2015 (08)
[9]国内外电动汽车发展现状与趋势[J]. 刘卓然,陈健,林凯,赵英杰,许海平. 电力建设. 2015(07)
[10]电动汽车电池箱结构强度的有限元分析及其改进设计[J]. 董相龙,张维强. 机械强度. 2015(02)
博士论文
[1]纯电动汽车磷酸铁锂电池性能研究[D]. 李哲.清华大学 2011
[2]结构振动疲劳寿命分析方法研究[D]. 王明珠.南京航空航天大学 2009
硕士论文
[1]一种动力电池箱结构设计优化[D]. 孙昱晗.湖南大学 2018
[2]考虑响应面的电动汽车电池箱等刚度及轻量化研究[D]. 陈球胜.合肥工业大学 2018
[3]某牵引车车架的随机振动疲劳寿命预估[D]. 韦恩祥.重庆大学 2017
[4]随机激励下电动汽车动力电池包结构疲劳性能研究[D]. 陈琪.华南理工大学 2017
[5]柴油机排气歧管的振动疲劳分析[D]. 马学军.中北大学 2016
[6]纯电动汽车电池包结构设计及特性研究[D]. 刘元强.东南大学 2016
[7]电动汽车电池包疲劳寿命预测关键技术研究[D]. 谷理想.大连交通大学 2014
[8]全回转推进船舶尾部振动特性的研究[D]. 刘长卿.上海交通大学 2014
[9]车载设备随机振动疲劳寿命研究[D]. 顾晓华.南京航空航天大学 2013
[10]某型电动汽车电池包结构分析及改进设计[D]. 孙小卯.湖南大学 2013
本文编号：3693295
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 电动汽车发展现状
1.2.1 国内电动汽车的发展
1.2.2 国外电动汽车的发展
1.3 电池箱研究现状
1.3.1 国内电池箱研究现状
1.3.2 国外电池箱研究现状
1.4 本文主要研究目的与内容
1.4.1 研究目的
1.4.2 研究内容
第二章 随机振动疲劳分析的理论和方法
2.1 随机振动理论基础
2.1.1 随机振动的基本参数
2.1.2 随机振动分类
2.2 随机振动疲劳分析方法
2.2.1 窄带法
2.2.2 宽带法
2.2.3 Dirlik法
2.2.4 三区间法
2.3 疲劳累积损伤理论
2.4 材料疲劳特性
2.5 本章小结
第三章 有限元模型的建立及静强度分析
3.1 模型软件介绍
3.1.1 模型建立软件简介
3.1.2 模型仿真软件简介
3.2 电池箱设计要求
3.2.1 安装与结构要求
3.2.2 通风散热要求
3.2.3 防水绝缘要求
3.2.4 碰撞保护要求
3.3 有限元模型建立
3.3.1 模型建立与简化
3.3.2 材料参数
3.3.3 网格划分
3.4 电池箱箱体静强度分析
3.4.1 静力学理论简介
3.4.2 电池箱的静态分析
3.5 本章小结
第四章 动力学分析
4.1 模态分析
4.1.1 模态分析理论
4.1.2 模态分析过程
4.2 谐响应分析
4.2.1 谐响应分析理论
4.2.2 谐响应分析过程
4.3 本章小结
第五章 随机振动疲劳寿命分析
5.1 nCode简介
5.2 随机振动疲劳分析
5.2.1 有限元结果输入查看
5.2.2 结构材料的设定
5.2.3 随机振动的加速度载荷谱
5.2.4 nCode振动疲劳分析设置
5.2.5 振动疲劳结果分析
5.3 振动疲劳寿命的影响因素分析
5.3.1 不同载荷谱对振动疲劳寿命的影响
5.3.2 阻尼比对振动疲劳寿命的影响
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
在学期间发表的论文和取得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于nCodeDesignlife的电池箱疲劳寿命研究[J]. 冷晓伟,戴作强,郑莉莉,赵清海,任可美. 客车技术与研究. 2018(03)
[2]随机振动与冲击条件下电动车电池包结构响应分析[J]. 黄培鑫,兰凤崇,陈吉清. 汽车工程. 2017(09)
[3]某电动汽车电池包挤压仿真分析[J]. 冯富春,杨重科,李彦良,辛雨,高建保. 电源世界. 2017 (04)
[4]基于频率响应分析的车用电池箱结构疲劳寿命预估[J]. 彭倩,王继辉,林有淮,魏瑞洪,卢光华,柯莺镪. 机械工程与自动化. 2016(05)
[5]基于有限元法的车身振动与噪声特性研究[J]. 蒋冬清,李三雁. 中国测试. 2016(08)
[6]电动汽车电池箱结构随机振动疲劳分析[J]. 王文伟,程雨婷,姜卫远,刘志山. 汽车工程学报. 2016(01)
[7]基于nCode Design-Life的电动客车车架疲劳寿命分析[J]. 周美施,张铁柱,尹怀仙,张洪信,刘高君. 青岛大学学报(工程技术版). 2015(04)
[8]一款纯电动乘用车电池箱体的设计[J]. 赵冠宇,徐丹,冯富春. 电源世界. 2015 (08)
[9]国内外电动汽车发展现状与趋势[J]. 刘卓然,陈健,林凯,赵英杰,许海平. 电力建设. 2015(07)
[10]电动汽车电池箱结构强度的有限元分析及其改进设计[J]. 董相龙,张维强. 机械强度. 2015(02)
博士论文
[1]纯电动汽车磷酸铁锂电池性能研究[D]. 李哲.清华大学 2011
[2]结构振动疲劳寿命分析方法研究[D]. 王明珠.南京航空航天大学 2009
硕士论文
[1]一种动力电池箱结构设计优化[D]. 孙昱晗.湖南大学 2018
[2]考虑响应面的电动汽车电池箱等刚度及轻量化研究[D]. 陈球胜.合肥工业大学 2018
[3]某牵引车车架的随机振动疲劳寿命预估[D]. 韦恩祥.重庆大学 2017
[4]随机激励下电动汽车动力电池包结构疲劳性能研究[D]. 陈琪.华南理工大学 2017
[5]柴油机排气歧管的振动疲劳分析[D]. 马学军.中北大学 2016
[6]纯电动汽车电池包结构设计及特性研究[D]. 刘元强.东南大学 2016
[7]电动汽车电池包疲劳寿命预测关键技术研究[D]. 谷理想.大连交通大学 2014
[8]全回转推进船舶尾部振动特性的研究[D]. 刘长卿.上海交通大学 2014
[9]车载设备随机振动疲劳寿命研究[D]. 顾晓华.南京航空航天大学 2013
[10]某型电动汽车电池包结构分析及改进设计[D]. 孙小卯.湖南大学 2013
本文编号：3693295
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3693295.html
