某商用重卡的一体式蓄电池框架轻量化设计与仿真研究

中国汽车工业发展迅速,汽车的产销量已经位居全球首位,随着燃油汽车数量的迅速增长,由此带来的环境和能源等问题不容小觑。商用重卡在汽车业、建筑业和其他工业领域承担着重要角色,2021年中国商用车国六排放标准的执行,对于重卡的轻量化设计提出了更高的要求。铝合金、复合材料等轻量化材料的应用,将大大提升产品的轻量化设计水平,从而达到节能减排、提高产品竞争力的目标。以某量产重卡车架蓄电池框架钢结构为基础,在原有车型设计边界的约束下,利用CAE仿真分析手段,探索钢塑混合一体式托盘结构、安装支架采用铝合金材料设计,从而在实现子系统的轻量化设计的同时保持其结构稳定性。就某商用重卡的蓄电池框架进行设计优化分析,依靠HyperMesh建立了一体式蓄电池的有限元分析模型,借助Opti Struct求解器分别从模态、刚度、强度等三个方面入手进行重点分析。根据有限元仿真分析结果,对比原钢制结构,钢塑混合一体式框架刚度、强度、模态能够满足性能要求,轻量化设计效果显著,后续有较大可实施性。通过研究,建立了商用重卡一体式蓄电池框架建模及分析的基本流程,验证了一体式蓄电池框架轻量化设计的性能结果,为后续商用重卡蓄电池系统的优化及量产提供理论支持。