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某纯电动汽车电池架多材料结构轻量化研究
| 论文题名： | 某纯电动汽车电池架多材料结构轻量化研究 |
| 关键词： | 电动汽车;电池架结构;材料选择;轻量化车技 |
| 摘要： | 本文以某纯电动汽车电池架为研究对象，基于有限元理论与多材料结构优化对电池架进行轻量化设计。根据现有电池架的结构参数建立了其三维几何模型，并通过模型简化、几何清理、网格划分、电池架配重、属性设置、网格质量检测等一系列处理后，建立了电池架有限元模型。采用CAE仿真分析技术，对电池架进行了静态特性、约束模态以及正面碰撞模拟分析。根据纯电动汽车垂向颠簸、前进制动、倒车制动、左转弯、右转弯五种典型工况，计算了电池架各零部件的应力与变形，得到了应力与变形分布云图；分析了电池架的前10阶约束模态，获得电池架前10阶固有频率与振型；并根据动力电池正面碰撞试验条件进行了正面碰撞模拟分析，获得电池架在碰撞过程中应力、变形和整体翘曲度，为后续的轻量化设计提供了数据参考。基于遗传算法，以电池架的重量与成本为优化目标，电池架的各零部件的材料与结构厚度为设计变量，电池架在典型工况下的变形与一阶固有频率值为约束条件对电池架进行多材料结构多目标优化，通过matlab编程，运行得到可行解方案，再结合经济适用性得到电池架轻量化方案的最优材料与结构组合。针对优化解集内的几个最佳材料与结构组合方案，在载荷和约束不变的情况下，进行静态特性、约束模态分析，通过分析计算得到电池架应力、变形及固有频率来评估轻量化后电池架的整体性能，综合考虑电池架整体性能、轻量化程度、经济适用性，最终确定了低碳钢加强筋与铝合金上、下箱体电池架材料组合的轻量化方案，再对该材料组合的电池架进行碰撞模拟分析，以验证轻量化后的电池架是否满足碰撞安全性能使用要求，结果表明轻量化后的电池架在动、静态特性和碰撞性能都有所提高，且结构安全系数大于2情况下，使电池架降重42.6％，达到预期目标。 |
| 作者： | 谭华江 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 郭迎福;蔡志华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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