申请/专利权人：唐山钢铁集团有限责任公司;河钢股份有限公司唐山分公司

申请日：2021-08-24

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN113722954B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F17/16;G06F111/10;G06F119/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2021.12.17#实质审查的生效;2021.11.30#公开

摘要：本发明涉及一种电动汽车电池包壳体轻量化设计方法，属于电池包设计方法技术领域。本发明的技术方案是：（1）建立电池包壳体有限元模型；（2）建立电池包壳体有限元模型的验证条件；（3）判断电池包壳体有限元模型是否同时满足电池包壳体有限元模型所有验证条件，若否，则重新生成电池包壳体各部件的材料属性、壁厚以及有限元模型，并返回步骤（1），若是，则进入步骤（4）；（4）重复步骤（1）至步骤（3），得到具有多种材料属性和壁厚组合的有限元模型；（5）对有限元模型进行试验设计，并优化电池包壳体各部件的材料属性。本发明的有益效果是：有利于减少工程实际中复杂结构电池包壳体的试验次数，降低产品开发成本，缩短产品开发周期。

主权项：1.一种电动汽车电池包壳体轻量化设计方法，其特征在于包含以下步骤：1建立电池包壳体有限元模型，步骤如下：①获取电池包壳体三维均质化模型；电池包壳体的部件包括上盖、下壳体、若干纵梁、若干横梁、上支架和若干托架，上盖和下壳体组成腔体，上支架布置在腔体内，将腔体分隔为若干子空间，纵梁和横梁布置在子空间内，将子空间分隔成若干电池放置单元并提高系统刚度与强度，一个电池放置单元内供一组电池放入；②对电池包壳体三维均质化模型进行几何清理；③对几何清理后电池包壳体三维均质化模型进行网格划分；④添加电池包壳体各部件的连接约束，述连接约束包括接触和间隙，其中接触表示两个部件相接触，间隙表示两个部件不接触；⑤添加各部件的材料属性和壁厚；⑥基于步骤②至步骤⑤，建立有限元模型；⑦计算有限元模型的节点位移qt；有限元模型位移qt满足下式： 式中，M表示有限元模型的质量矩阵；C和K分别表示模型的刚度和阻尼矩阵；qt和Ft分别表示节点位移和外载荷；其中，有限元模型的质量矩阵M如下所示： 式中，Ve为体积；e表示有限元单元；N为形状函数矩阵；T'为连续体的壁厚；上标T表示转置；ρ为连续体的密度；有限元模型的刚度矩阵C如下所示： 式中，μ为连续体的阻尼系数；有限元模型的阻尼矩阵K如下所示： 式中，D和B分别表示弹性矩阵和应变-位移矩阵；节点外载荷Ft如下所示： 式中，Sδ为边界；b和P分别表示体积Ve和边界Sδ上的分布外载荷；⑧计算电池包壳体结构的位移场ux,y,t、应变场εx,y,t和应力场σx,y,t，分别如下所示：ux,y,t＝Nx,yqtεx,y,t＝Bx,yqtσx,y,t＝Dε＝DBx,yqt式中，D为弹性矩阵，t为时间；ε弹性矩阵D如下所示： 式中，E为弹性模量；2建立电池包壳体有限元模型的验证条件；3判断电池包壳体有限元模型是否同时满足电池包壳体有限元模型所有验证条件，若否，则重新生成电池包壳体各部件的材料属性、壁厚以及有限元模型，并返回步骤1，若是，则进入步骤4；所述材料为高强钢材料；所述材料属性包括材质、材质屈服强度、材质抗拉强度、材质弹性模量、材质泊松比、材质密度以及本构模型；4重复步骤1至步骤3，得到具有多种材料属性和壁厚组合的有限元模型；5对有限元模型进行试验设计，并优化电池包壳体各部件的材料属性。

全文数据：

权利要求：

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