電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)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(lái)源:仿真在線(xiàn)

近年來(lái)隨著國(guó)內(nèi)汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展,中國(guó)石油對(duì)外依存度逐年增長(zhǎng),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(dòng)汽車(chē)具有:無(wú)污染、噪聲小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用和維護(hù)方便及能量轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn),使得電動(dòng)汽車(chē)越來(lái)越引起社會(huì)的重視。面對(duì)困難的局面,國(guó)家相繼將新能源和新能源汽車(chē)列入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)加以重點(diǎn)扶持,電動(dòng)汽車(chē)將進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期,預(yù)計(jì)到2015年中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)保有量將超過(guò)50萬(wàn)輛。

電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池箱托架是電池箱的主要承載機(jī)構(gòu),與電動(dòng)客車(chē)的底盤(pán)相連,在電動(dòng)客車(chē)行駛過(guò)程中其受力工況非常復(fù)雜。本文借助SolidWorksSimulation分析軟件,通過(guò)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池箱托架進(jìn)行有限元分析,確定其強(qiáng)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

一、動(dòng)力電池箱托架強(qiáng)度分析

動(dòng)力電池箱托架固定在電動(dòng)汽車(chē)的底盤(pán)上,是動(dòng)力電池箱的主要承重部件。由于電動(dòng)汽車(chē)行駛過(guò)程中路面的不確定性,因此動(dòng)力電池箱架受力非常復(fù)雜,本文對(duì)其進(jìn)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(dòng)力電池箱托架是由鈑金件焊接而成,左右方向?qū)ΨQ(chēng)。為了簡(jiǎn)化分析模型,減少計(jì)算量,采用對(duì)稱(chēng)性分析,只分析動(dòng)力電池箱托架的一半。由于托架通過(guò)螺栓與電動(dòng)客車(chē)底盤(pán)相連,因此把各個(gè)螺栓孔圓柱面進(jìn)行固定約束。

電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行過(guò)程中上下顛簸比較嚴(yán)重,按電動(dòng)汽車(chē)安全設(shè)計(jì)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(guò)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(guò)非線(xiàn)性等效計(jì)算,可以采用等效載荷進(jìn)行線(xiàn)性計(jì)算。在做簡(jiǎn)化時(shí)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(guò)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(diǎn)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(wú)變形。從分析結(jié)果上看,整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿(mǎn)足電動(dòng)客車(chē)運(yùn)行要求。

2.前后沖擊工況

當(dāng)動(dòng)力電池箱托架受前后沖擊時(shí),結(jié)果不對(duì)稱(chēng),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(jiàn),本文按2g計(jì)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?jī)杀兜臎_擊力。

經(jīng)過(guò)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(dú)立,屬于應(yīng)力集中地方,因此此處應(yīng)力可以忽略掉,進(jìn)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(guò)分析可知,動(dòng)力電池箱托架在受到前后2g沖擊工況時(shí),符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.左右沖擊工況

當(dāng)動(dòng)力電池箱托架受左右沖擊時(shí),結(jié)果不對(duì)稱(chēng),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(guò)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(dú)立,屬于應(yīng)力集中造成的。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn),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(guò)分析可知,托架在左右受到2g沖擊工況時(shí)符合行業(yè)要求。

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