电动汽车动力电池纤维复合材料箱体结构设计与分析研究

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:aiqinghua5223
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如今电动汽车快速发展,汽车轻量化大势所趋。本文针对某品牌知豆微型电动汽车钢制电池箱体重量大、耐腐蚀性差、加工工艺复杂等问题,采用密度低、强度高、抗腐蚀、易成型的新型树脂基纤维复合材料进行重新设计,不仅能够实现轻量化设计,提高电动汽车电池包的比能量,而且增强了电池箱体的安全性能,为将来设计开发更大型、更复杂的纤维复合材料电池箱体打下了基础,为电动汽车续航里程的瓶颈问题提供了解决办法。本文主要研究方法和研究成果如下:首先以现有的钢制电池箱体为切入点,从新型树脂基纤维复合材料角度出发,在已有复合材料设计的理论基础上,遵循电池箱体设计原则,设计了纤维复合材料电池箱体,并利用UG和ANSYS Workbench软件建立了纤维复合材料电池箱体的有限元模型。其次对建立的纤维复合材料电池箱体开展了静态特性分析和动态特性分析研究。在静态有限元分析中,对所设计的纤维复合材料电池箱体进行了垂直颠簸路面、左转弯、右转弯、前制动刹车以及倒车刹车五种经典工况的研究分析,得出纤维复合材料电池箱体在这五种工况下的最大应力和最大变形,均没有超过其材料允许范围;在动态分析中对纤维复合材料电池箱体进行了模态分析,得到整个电池箱体结构的前六阶固有频率和对应振型图,判断出纤维复合材料电池箱体在行驶工况不会发生共振现象。在有限元分析的基础上,对纤维复合材料电池箱体的上盖和下箱体进行了结构的改进和参数优化设计。优化后纤维复合材料电池箱下箱体轻量化效果显著,上盖在发生共振时的最大变形量降低,纤维复合材料电池箱下箱体在垂直颠簸工况下产生的最大应力大大减小,而且还消除了下箱体通风道处的应力集中现象。最后结合复合材料成型工艺理论,用纤维复合材料制备了电池箱下箱体,验证了RTM工艺制备纤维复合材料箱体的可行性。通过对纤维复合材料电池箱下箱体的实验研究,证明了有限元模态分析的准确性,确定了树脂基纤维复合材料在电池箱体上应用的可行性。
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