電動汽車動力電池箱托架仿真分析

2013-08-08 by:廣州ANSYS Workbench軟件培訓(xùn)中心來源:仿真在線

電動汽車動力電池箱托架仿真分析

近年來隨著國內(nèi)汽車工業(yè)的飛速發(fā)展,中國石油對外依存度逐年增長,能源和環(huán)境領(lǐng)域面臨著最為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。由于電動汽車具有:無污染、噪聲小、結(jié)構(gòu)簡單、使用和維護方便及能量轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點,使得電動汽車越來越引起社會的重視。面對困難的局面,國家相繼將新能源和新能源汽車列入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)加以重點扶持,電動汽車將進入快速發(fā)展時期,預(yù)計到2015年中國電動汽車保有量將超過50萬輛。

電動汽車動力電池箱托架是電池箱的主要承載機構(gòu),與電動客車的底盤相連,在電動客車行駛過程中其受力工況非常復(fù)雜。本文借助SolidWorksSimulation分析軟件,通過對電動汽車動力電池箱托架進行有限元分析,確定其強度滿足設(shè)計要求。

一、動力電池箱托架強度分析

動力電池箱托架固定在電動汽車的底盤上,是動力電池箱的主要承重部件。由于電動汽車行駛過程中路面的不確定性,因此動力電池箱架受力非常復(fù)雜,本文對其進行如下工況分析:上下沖擊工況、前后沖擊工況及左右沖擊工況。

1.上下沖擊工況分析

動力電池箱托架是由鈑金件焊接而成,左右方向?qū)ΨQ。為了簡化分析模型,減少計算量,采用對稱性分析,只分析動力電池箱托架的一半。由于托架通過螺栓與電動客車底盤相連,因此把各個螺栓孔圓柱面進行固定約束。

電動汽車運行過程中上下顛簸比較嚴(yán)重,按電動汽車安全設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),施加載荷為電池和電池箱重量的3倍,即上下3g的沖擊力,電池箱體與電池的重量是通過導(dǎo)向負(fù)重輪傳遞給導(dǎo)向負(fù)重輪的軸,軸傳遞給托架。由于涉及到大量的負(fù)重輪與導(dǎo)軌之間的接觸分析,通過非線性等效計算,可以采用等效載荷進行線性計算。在做簡化時把導(dǎo)向負(fù)重輪及軸省略掉,直接把等效力加在導(dǎo)向負(fù)重輪的軸上。

經(jīng)過分析,應(yīng)力和位移圖解。

從應(yīng)力分布圖解上可以看到,最大應(yīng)力是222MPa,主要分布在螺栓連接處,除此點之外其他區(qū)域應(yīng)力較小。從受沖擊方向位移圖解可以看出,最大位移是0.656mm,變形不大,主要位置幾乎無變形。從分析結(jié)果上看,整體結(jié)構(gòu)強度滿足電動客車運行要求。

2.前后沖擊工況

當(dāng)動力電池箱托架受前后沖擊時,結(jié)果不對稱,所以用全模型,邊界約束條件與上下沖擊工況相同。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,水平方向沖擊載荷為1.5g,為安全起見,本文按2g計算,即在負(fù)重導(dǎo)向輪軸上施加電池和電池箱體的總重量,在前支架和后支架上施加電池和電池箱體的總重量兩倍的沖擊力。

經(jīng)過分析,應(yīng)力,位移。

從應(yīng)力分布圖解可以看出,最大應(yīng)力是173.2MPa,位于托架前方固定電池箱的地方。由于此地方網(wǎng)格比較獨立,屬于應(yīng)力集中地方,因此此處應(yīng)力可以忽略掉,進而托架的整體應(yīng)力較小。從位移圖解可以看出,位移量為0.33mm,也非常小。通過分析可知,動力電池箱托架在受到前后2g沖擊工況時,符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.左右沖擊工況

當(dāng)動力電池箱托架受左右沖擊時,結(jié)果不對稱,所以用全模型,約束條件與前后受2g工況的情況相同。

圖8載荷條件

經(jīng)過分析,應(yīng)力。

從應(yīng)力分布圖解可以看出,最大應(yīng)力是120.1MPa,位于托架前方固定電池盒的地方,此處網(wǎng)格比較獨立,屬于應(yīng)力集中造成的。根據(jù)工程經(jīng)驗,此處應(yīng)力可以忽略掉,因此該工況下托架的整體應(yīng)力是比較低。從位移圖解可以看出,位移量也是非常小,通過分析可知,托架在左右受到2g沖擊工況時符合行業(yè)要求。

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