本文關(guān)鍵詞：恒壓緊力模組箱體設(shè)計(jì)研究

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【摘要】：隨著電動(dòng)汽車的快速發(fā)展,車用動(dòng)力電池安全和性能問題越來越受到人們的關(guān)注。鋰電池充放電過程中,由于其自身的化學(xué)反應(yīng)等原因會(huì)引發(fā)鋰電池的膨脹和收縮,而現(xiàn)有的電池模組產(chǎn)品中,并沒有考慮這個(gè)問題,由此會(huì)產(chǎn)生安全隱患。同時(shí)現(xiàn)有大多數(shù)模組采用粘膠電池成組的方式,不利于電池的回收再利用。為此,開發(fā)一種恒壓緊力的模組箱體,使電池在膨脹和收縮中始終受到理想的2-5kN恒定壓緊力,其裝配方法可使電池能拆卸回收,并滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其結(jié)構(gòu)在機(jī)械沖擊和隨機(jī)振動(dòng)下的強(qiáng)度要求,對(duì)模組的安全、工作性能和資源循環(huán)利用是很有意義的。首先,為了解決現(xiàn)有的某型號(hào)模組箱體不能適應(yīng)電池膨脹的問題,通過對(duì)模組壓緊機(jī)構(gòu)工作特性的分析及常見變剛度彈簧和機(jī)構(gòu)的研究,在模組箱體內(nèi)部設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)緊湊的恒壓緊力機(jī)構(gòu)�；贏BAQUS接觸分析,計(jì)算了電池組的總膨脹量及恒壓緊力機(jī)構(gòu)的性能曲線。結(jié)果表明,恒壓緊力模組箱體能為電池提供2-5kN理想的壓緊力。新的模組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,且電池可再拆卸回收。其次,基于HyperMesh建立模組結(jié)構(gòu)的有限元模型,采用LS_DYNA重啟動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)模型在多次沖擊載荷作用下塑性應(yīng)變狀態(tài)參量的傳遞,得到三次累積沖擊載荷作用下模型的應(yīng)變和應(yīng)力云圖,根據(jù)Johnson_Cook失效模型計(jì)算了模型的最大損傷為0.11,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足安全測(cè)試工況的要求。最后,分析了模組結(jié)構(gòu)在隨機(jī)振動(dòng)載荷作用下的計(jì)算工況,基于ABAQUS/FE-safe有限元軟件,分別計(jì)算得到模組結(jié)構(gòu)在X、Y和Z三個(gè)方向隨機(jī)振動(dòng)載荷作用下的疲勞壽命云圖,確定了角鋼與端蓋連接處的單元是疲勞破壞最危險(xiǎn)的地方,其三個(gè)方向的總壽命損傷為0.56,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足安全測(cè)試工況的要求。本文首次在模組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中解決了鋰電池膨脹、收縮問題,所開發(fā)的恒壓緊力模組箱體可為類似的動(dòng)力電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析提供借鑒和參考。
【關(guān)鍵詞】：模組 變剛度 沖擊 振動(dòng)疲勞 LS—DYNA FE—safe
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U469.72
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 研究背景9-11
• 1.1.1 新能源汽車9-10
• 1.1.2 動(dòng)力電池10-11
• 1.2 動(dòng)力電池模組結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.3 問題提出及研究意義14
• 1.4 課題研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線14-15
• 1.5 本章小結(jié)15-16
• 2 恒壓緊力模組箱體16-32
• 2.1 傳統(tǒng)模組箱體受力分析16-18
• 2.2 常見變剛度彈簧及機(jī)構(gòu)18-23
• 2.2.1 變剛度彈簧18-21
• 2.2.2 變剛度機(jī)構(gòu)21-23
• 2.3 模組恒壓緊力機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)23-29
• 2.3.1 機(jī)構(gòu)原理23-25
• 2.3.2 機(jī)構(gòu)方案25
• 2.3.3 電池組膨脹量25-27
• 2.3.4 機(jī)構(gòu)工作特性仿真27-29
• 2.4 恒壓緊力模組箱體設(shè)計(jì)29-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 3 模組機(jī)械沖擊分析32-43
• 3.1 結(jié)構(gòu)損傷評(píng)估準(zhǔn)則32-33
• 3.2 仿真軟件33-34
• 3.2.1 HyperWorks33
• 3.2.2 LS-DYNA33-34
• 3.3 有限元模型34-37
• 3.3.1 計(jì)算工況分析34
• 3.3.2 建模及邊界條件34-36
• 3.3.3 材料機(jī)械性能36-37
• 3.4 多次沖擊分析設(shè)置37-38
• 3.5 結(jié)果分析38-41
• 3.6 本章小結(jié)41-43
• 4 模組振動(dòng)疲勞分析43-60
• 4.1 疲勞分析的理論和方法43-48
• 4.1.1 材料疲勞的S-N曲線43-46
• 4.1.2 疲勞損傷累積理論46-47
• 4.1.3 振動(dòng)疲勞分析方法47-48
• 4.2 有限元模型48-53
• 4.2.1 計(jì)算工況分析48-49
• 4.2.2 建模及邊界條件49-53
• 4.3 材料機(jī)械性能53-54
• 4.4 振動(dòng)疲勞分析54-56
• 4.4.1 模態(tài)分析54
• 4.4.2 隨機(jī)振動(dòng)分析54-55
• 4.4.3 疲勞分析55-56
• 4.5 結(jié)果分析56-58
• 4.6 本章小結(jié)58-60
• 結(jié)論60-61
• 參考文獻(xiàn)61-63
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況63-64
• 致謝64-65

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1027417