车用电池包结构动力学建模及分析方法研究

汽车动力电池包多由单体电池、模组、壳体、电器联接部件及管理系统装配成整体,在变温、振动环境下完成充放电功能。其性能的可靠和安全直接决定了电动汽车的正常运行。研究复杂电池包结构的动力学建模和分析,探索其内部精细结构以及整体电池包的动力学响应,是车用电池包开发和结构、性能优化的迫切需要。提出了基于单体等效力学参数和实际接触连接条件的复杂电池包系统建模和动力学分析方法,结合电池包开发实例,建立各部分子模型并进行试验验证,通过优化算法确定最佳接触参数;对比集中质量模型、简化连接模型、接触模型的模态仿真结果,验证所建模型的有效性和精度,说明建模方法的可行性;获得了实例电池包内部关键电接触点在随机振动下的响应,发现同一振动工况下不同位置触点的加速度响应差异很大,呈现很强的不均匀性。给出了螺栓连接的电池包装配体动力学精细化建模方法和分析思路,对同类型电池包结构设计、安全性分析有实际意义。     

多孔层的孔隙特性和各向异性对燃料电池瞬态性能的影响

燃料电池(Fuelcell,FC)与外部环境之间的传热和多孔层的传质均会影响FC内的水热气电状态,进而影响到催化层的电化学反应速率,从而显著影响其瞬态性能(Transient performance,TSP)。多孔层的孔隙特性和各向异性是影响其传热传质能力的关键因素,充分认识其对FC-TSP的影响规律,对于优化车载FC动力源的负载响应有重要意义。为此,综合考虑FC与外部环境动态热交换,内部水热气电等各物理性质的空间动态分布以及气、液和溶解相等多相时变转化关系,建立FC多相三维瞬态传质传热数值模型,以分析多孔层非均质性质对动态过程的影响。进一步,以电流密度的阶跃变化模拟动态负载,分析FC的电压,膜的水含量和温度,微孔层|催化层界面的氧浓度。结果表明,多孔层的孔径大小和分布及各向异性对FC的TSP有明显影响。另外,不同热条件对FC的内部物理量分布的影响较对TSP的影响更为显著。     

车辆发动机悬置处的动态刚度仿真研究

基于有限元分析方法,采用无质量和阻尼的单自由度振动系统的加速度导纳作为评价准则,提出了一种用加速度导纳频率响应函数来对发动机悬置在车身上安装点的动态刚度进行评价的方法。通过建立某轿车的车身和发动机悬置支架的有限元模型及其与车身室内声腔的声固耦合模型,对该安装点的静态刚度和动态刚度进行了对比分析,并计算出该安装点在单位简谐载荷作用下的驾驶员耳旁声压响应,以便研究动态刚度对车身振动和噪声的影响。研究结果表明,动态刚度分析与静态刚度以及声学响应分析结果基本一致,因而采用加速度导纳进行动态刚度评价能够全面地反映车身的噪声、振动与舒适性能。     

基于神经网络无铆钉自冲铆接头力学性能预测

为研究钢铝一体化结构车身无铆钉自冲铆接接头力学性能,引入反向传播神经网络模型来描述板材厚度、板材硬度和成形接头底部直径等工艺参数与接头剪切力及剥离力强度等力学性能的映射关系.由于标准反向传播网络存在训练精度低、收敛速度慢及泛化能力差等缺陷,采用归一化法与Levenberg-Marquardt算法相结合的算法来优化神经网络预测模型连接权值,提高了神经网络模型的预测精度和泛化能力.对神经网络的预测结果进行检验的结果表明,训练后的神经网络模型能够准确有效地预测无铆钉自冲铆接接头力学性能,证实了神经元网络应用于无铆钉自冲铆接接头力学性能预测的可行性与可靠性,为优质的钢与铝无铆钉自冲铆接接头的设计提供了依据.     

耐酸钢边部缺陷分析及改进措施

含Cu钢热加工时易产生表面裂纹和边部缺陷,而Sn、Sb元素的加入又加剧了这种现象。对含Cu、Sn、Sb的耐酸钢边部缺陷产生的原因——铜脆现象进行了分析,通过添加适量稀土和相当于Cu当量1/7~1/5含量的Ni来消除边裂缺陷,同时采用高温快烧和保证炉膛呈还原性气氛也可减轻边裂缺陷。     

散乱数据的曲面拟合及其在汽车车身外表面造型设计中的应用

根据车身外形曲面测量和拟合的要求，分析了散乱数据曲面拟合的Ｓｈｅｐａｒｄ、三角形剖分、Ｂ－ｓｐｌｉｎｅ最小二乘及Ｔａｙｌｏｒ逼近方法的各自特点，推导了计算模型并建立了软件系统，给出了用于车身外表面造型的实例     

客车概念设计阶段的车身结构优化设计分析

阐述了概念开发阶段客车车身结构优化分析的方法，结合客车的概念实例，采用简化的参数化有限元模型，进行了以降低车身骨架自重为目标的车身结构参数的优化分析，从而有助于在设计初期预测和完善整车性能，减少设计重复和缩短开发周期，为车身结构设计有关参数的选择提供明确的方向。     

纯电动汽车动力系统速比优化设计

综合考虑纯电动汽车的动力性、续驶里程以及能耗需求,在某款固定速比纯电动汽车作为研究样本的基础上,为了使驱动电机工作点落在高效率区域范围,提出了两挡电控机械式自动变纯电动车模型和动力系统优化数学模型,基于Isight集成Cruise,构建两挡AMT纯电动汽车联合优化仿真流程及平台。以100 km/h加速时间和整车NEDC工况100 km能量消耗为优化目标,将动力性、能量消耗以及变速器速比约束等指标作为约束条件,对动力系统速比进行优化;将优化后的设计变量在Cruise仿真平台进行动力性与经济性仿真分析,并制订以车速、负荷率为参考的双参数经济性换挡策略。结果表明,NEDC循环工况能量消耗降低0. 52 kWh/100km,经济性改善率3. 78%,100 km/h加速时间缩短了2. 23%。     

汽车乘坐空间热环境降温过程动态特性分析研究

车内热环境对乘员热舒适性、行车安全和燃油消耗都有重要意义。以我国南方夏季典型天气环境下车内热环境为研究对象,首先建立试验和数值仿真方法;然后对外部环境作用下车内热流场稳态特性进行测试和数值计算,并以此作为初始条件进一步对空调系统作用下车内热环境动态特性进行测试和计算;最后对车内热环境的稳态和动态特性及其影响因素进行分析研究。结果表明车内热环境存在典型的"温室效应";所受太阳辐射强度的不同导致壁面温度存在着较大差异,且在自然对流的作用下气温在高度方向存在明显的分层现象,车内热环境呈现高度非均匀的分布特性;空调开启后,车内气温在10 min左右可达到稳态,而壁面温度的变化速率要小于气温,30 min后依然没有达到稳态,车内仍然存在明显的瞬态非均匀特性。