关键词：电动汽车;;电池箱;;响应面;;等刚度理论;;多目标优化
摘 要：汽车是现代文明的产物,汽车的发展也伴随着人类社会的担忧:能源短缺和环境污染。电动汽车的发展在逐步推进。虽然电动汽车近二三十年来发展迅速,但是还是存在着一些技术难题,如电池、电机控制等技术,这些技术无法突破导致电动汽车安全性差、稳定性低、成本高、续驶里程短。因此,在关键技术突破之前,针对电动汽车开展轻量化研究具有理论和实际的重要意义。电池箱是承载电池组的载体,对于电池组的安全和防护有着重要的作用。目前电池箱普遍采用钢组合焊接而成,整体质量偏重,对电池箱进行保证结构性能的前提下的轻量化研究,可以增加电动车的续驶里程。以往的研究中,普遍只是对电池箱的结构进行优化,对于考虑响应面的电池箱的等刚度研究较少,因此,论文以国家国际科技合作专项项目(2014DFA80440)为依托,对某款电动汽车电池箱进行研究,运用等刚度理论对考虑响应面的电池箱进行材料替换轻量化研究。本文建立了电池箱的三维实体模型和有限元模型,为后续的性能分析打好基础,运用有限元分析软件分析了电池箱在颠簸工况、急转弯、急刹车等三种工况下的性能及模态,根据分析结果选择了适合轻量化的电池箱零部件。为了说明材料替换的合理性,本文提出了材料指数的概念,根据等刚度理论的近似公式,计算得到电池箱零部件进行材料替换后的厚度值的范围。为了进一步分析优化,本文根据电池箱颠簸工况、急转弯、急刹车及模态工况的刚度值,建立了电池箱质量、刚度及模态关于厚度的响应面模型,用来代替原有的有限元模型参与优化。以电池箱的质量和模态频率作为目标函数,三种工况的位移作为约束条件,开展多目标优化求出最优解,对优化后的电池箱进行三种工况及模态频率的仿真分析验证,表明铝合金电池箱符合标准。
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