关键词：纯电动汽车;;车身正向概念设计;;动态刚度链;;车身结构优化;;车身轻量化;;接附点动刚度
摘 要：随着传统燃油车暴露的问题日益突出,电动汽车的研究与推广已引起全世界的高度关注。发展纯电动汽车(PEV)是“中国制造2025”计划的重要组成部分,也是中国汽车制造业向高端突破的重要发展方向。纯电动汽车不仅在动力系统和储能装置上与传统燃油车截然不同,其车身结构形式也存在较大差异,沿用传统燃油车车身结构,无法最好地满足车身轻量化及车身刚度等力学性能要求,因此对电动汽车车身设计应提出新的要求。研究与电动汽车特点相匹配的车身结构优化方法,对改善整车性能具有重要影响。研究基于振动特性的动态刚度链设计方法,对于车身的正向概念设计及舒适性具有重要意义。本文针对车身概念设计阶段,研究了车身正向设计流程,由车身A级面及整车总布置方案建立了车身简化几何模型,确定了22个车身主断面位置,并以主断面属性为设计变量基于梁单元理论与传递矩阵法得到模态坐标系下的车身动态刚度链数学模型,建立了主断面属性与车身固有频率的关系。以车身轻量化为目标函数,车身静刚度与一阶固有频率为约束条件对车身进行优化,采用遗传算法求解,确定优化后的各主断面属性参数。通过对比近似标杆车的静刚度与模态分析结果验证了动态刚度链设计方法的可行性。车身接附点是外界激励通过车身传递至车内的重要通道,车身接附点动刚度是反映车身灵敏度的重要参数,也是车身局部结构动态性能考察的重点对象。论文在利用CAD软件建立车身框架三维模型的基础上,通过Hypermesh对模型进行前处理,并利用MSC.Nastran(SOL 111)求解,对接附点进行频率响应分析,得到了车身接附点的动刚度分析结果。将仿真结果与车身接附点的动刚度目标值以及对标车车身接附点动刚度试验结果进行对比,考察了车身接附点处的动刚度特性。本文的研究不仅考虑了车身框架结构的整体刚度性能及一阶固有频率,还考虑了接附点处车身局部结构的动刚度特性。以刚度性能为导向,综合考察了车身整体与局部结构、静态与动态性能,对概念设计阶段的纯电动汽车车身正向开发具有一定的参考价值。
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