閆琳,楊瑞兆,李少敏
(陜西重型汽車有限公司,陜西 西安 710200)
純電動(dòng)汽車具有零排放、噪音小、運(yùn)行平穩(wěn)及結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)[1]。電池包為整車提供動(dòng)力,電池包的安裝強(qiáng)度、對(duì)整車的使用性能和安全有著至關(guān)重要的影響[2]。
現(xiàn)對(duì)某純電動(dòng)牽引車側(cè)置電池支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜強(qiáng)度分析,計(jì)算不同工況下電池安裝支架受載時(shí)的應(yīng)力,并對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行校核,使電池包結(jié)構(gòu)在滿足強(qiáng)度要求。
某純電動(dòng)牽引車側(cè)置電池安裝在車架縱梁,如圖1所示。
建立該系統(tǒng)的有限元模型,支架鈑金件采用殼單元,鑄件采用實(shí)體單元,電池包用Mass代替,簡化模型如圖2所示。
圖1 動(dòng)力電池裝配示意圖
圖2 有限元模型
模型中,電池支架材料為650L,材料參數(shù)如表1。
約束車架縱梁兩端的自由度,對(duì)電池支架進(jìn)行垂向沖擊、轉(zhuǎn)彎、制動(dòng)工況的分析;
三種工況加載載荷如表2所示。
表1 材料參數(shù)
表2 加載載荷
通過對(duì)電池支架的強(qiáng)度分析,得到支架的最小靜態(tài)安全因子,如圖3 所示。
圖3 電池支架最小安全因子
由圖3 可以看出,垂向沖擊工況下,電池支架最小安全因子小于1,不滿足強(qiáng)度要求。
現(xiàn)對(duì)原電池支架進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn),對(duì)原電池支架應(yīng)力集中區(qū)域(見圖4),增加固定點(diǎn),支架邊緣增加翻邊設(shè)計(jì),增加支架強(qiáng)度,分散螺栓安裝處的受力,改進(jìn)結(jié)構(gòu)如圖5所示。
圖4 原電池支架應(yīng)力集中區(qū)域
圖5 改進(jìn)結(jié)構(gòu)示意圖
現(xiàn)對(duì)改進(jìn)后的電池支架進(jìn)行有限元分析,驗(yàn)證其結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。
通過對(duì)改進(jìn)后的電池支架強(qiáng)度進(jìn)行分析,得到改進(jìn)后支架的最小靜態(tài)安全因子,如圖6 所示。
圖6 改進(jìn)電池支架最小安全因子
由圖6可以看出,改進(jìn)后的電池支架在三個(gè)工況下,最小安全因子均大于1,滿足強(qiáng)度要求。
對(duì)比兩種結(jié)構(gòu)電池支架的最小靜態(tài)安全因子,如表3所示。
表3 安全因子對(duì)比結(jié)果
表3可以看出,電池支架結(jié)構(gòu)改進(jìn)后,支架的強(qiáng)度得到了明顯改善。
(1)建立了純電動(dòng)車側(cè)置電池支架的有限元模型,通過有限元分析,發(fā)現(xiàn)原電池支架在垂向沖擊工況下不滿足強(qiáng)度要求。
(2)對(duì)原電池支架進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn),并再次進(jìn)行有限元分析,改進(jìn)支架在三種工況下,最小安全因子均大于 1,滿足強(qiáng)度要求。說明結(jié)構(gòu)改進(jìn)有效。