电动汽车电池箱结构随机振动疲劳分析

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1、2016-03-2517:51:32汽车工程学报2016年1期王文伟++程雨婷++姜卫远++刘志山规律。此外，H前对电池箱的疲劳分析大多在设计完成后按照相关要求，使用随机振动台进行试验，效率低成本高。随着计算机技术及仿真技术的不断发展，使用高性能计算机及相应的软件平台便能实现设备随机振动仿真分析。但对于电池箱结构，随机振动疲劳仿貞-分析非常少，冃.对于频域法的应用也尚未形成一套高效可靠的方法。木文采用有限元方法并基于频域法，根拯Miner提出的线性累积损伤理论和材料S・N曲线，对随机振动试验的电池箱结构疲劳寿命进行分析，

2、为随机振动环境下电池箱结构的随机振动分析和疲劳设计提供了一种有效的计算方法。随机振动分析随机振动是指未来任一给定时刻的瞬时值不能预先确定的机械振动，无法用确定性函数而须用概率统计方法定量描述其运动规律的振动。随机振动条件下结构的疲劳分析方法有很多种，主要分为时域和频域两种分析方法，由于频域内的主要优点是能够描述振动频率，了解振动屮的有效频率分量，因此对随机振动的应力分析，主要使用频域的谱分析法。在频域中，PSD是一个最基本的量，通过谱分析可以了解随机振动的频率成分⑵。功率谱密度的表达式为：兀佃）=£心⑴严业。(1)式中^

3、S」e）为平稳随机振动的自相关函数；G为图2电池箱有限元模型表2约束模态的固有频率阶数频率.〃Hz部位阶数频率//Hz部位138整体1156底板243整体1259整体350底板1367波纹管450底板1471上盖550底板1572上盖651底板1673上盖751底板1776整体852底板1876整体954底板1976底板1055底板2077底板垂直轴振动纵向轴振动横向轴振动<:是W位移解（位移、应力、应变、力）结果，得到如图5所示的电池箱结构载荷步3时的VonMises应力分布图。频率/?nz、姿鞍生<云口图4随机振动测

4、试振动频谱载荷步子步内容11第1阶模态扩展了的模态解2第2阶模态扩展了的模态解3■■第3阶模态扩展『的模态解■2■1■第1个PSD表的单位静态解2第2个PSD表的单位静态解3：•«1■lb位移解41lb速度解51lb速度解表4PS1）分析结果数据组织结构3“ANSYS43.83摘要：电动汽车电池箱的结构设计应该满足多变运行环境和工况下的疲劳寿命要求。通过有限元软件对某款电动汽车电池箱结构进行建模，基于频域法分析其在随机振动坏境下的响应，根拯Miner提出的线性疲劳累计损伤理论和材料S-N曲线，对随机振动条件下的电池箱结构

5、进行疲劳分析。结果表明，原结构可以满足随机振动试验要求。为随机振动环境下电池箱结构的疲劳分析提供了一种有效的计算方法。关键词：随机振动；疲劳分析；有限元分析；电池箱；电动汽车屮图分类号：U469.72-文献标文献标识码：A文献标DOI：10.3969/j.issn.2095-1469.2016.01.02Abstract：Thedesignofelectricvehicle(EV)batteryboxesshouldmeetfatigueliferequirementsunderchangeableoperatingco

6、nditions.AfiniteelementmodelwasbuiltfortheEVbatterybox,andtheresponsetorandomvibrationwasanalyzedbasedonfrequencydomainmethods.TheMiner'slinearfatiguedamageaccumulationruleandtheS-Ncurveofthematerialswereusedtoanalyzethefatiguelifeofbatterybox,andtheresultshowsth

7、attheoriginalstructurecanmeettherequirementsofrandomvibrationtest.Aneffectivecalculationmethodisproposedforrandomvibrationfatigueanalysisofbatteryboxstructure.Keywords：randomvibration；fatigueanalysis；finiteelementanalysis；batterybox；electricvehicle由于路面的不平度，电动汽车在行

8、驶过程屮所承受的载荷是随机的，电池箱是电动汽车能量供给的关键设备，作为电池组的载体，对电池组的安全工作和防护起着关键的作用，影响整车的安全性。因此电池箱结构设计应满足多变运行环境和行驶工况下的疲劳寿命要求。随机振动下结构疲劳分析方法主要有时域和频域两种方法，时域法中经典的雨流循环计数方法被认为是最准确的方法，但计算量