电动客车侧向被动安全仿真与结构优化研究

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1、电动客车侧向被动安全仿真与结构优化研究崔佳2015年1月中图分类号：U469.72UDC分类号：650电动客车侧向被动安全仿真与结构优化研究作者姓名崔佳学院名称机械与车辆学院指导教师王震坡教授答辩委员会主席何洪文教授申请学位工学硕士学科专业机械工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月ResearchonSidePassiveSafetyforElectricBuswithSimulationandStructureOptimizationCandidateName:CuiJiaSch

2、oolorDepartment:SchoolofMechanicalEngineeringFacultyMentor:Prof.WangZhenpoChair,ThesisCommittee:Prof.HeHongwenDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:MechanicalEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:January,2015北京理工大学硕士学位论文摘要本

3、文以增程式电动校车BJ6106SHEVSA为研究对象，建立了侧面碰撞有限元模型和侧翻碰撞有限元模型，并分别进行了仿真计算，根据仿真结果进行电动客车被动安全性分析，以提高电动客车被动安全性特别是动力电池系统结构和电安全性为目标，提出了结构优化方案。主要研究内容如下：首先，建立了电动客车整车骨架有限元模型和动力电池系统有限元模型。参照侧面碰撞法规建立了移动壁障有限元模型，完成侧面碰撞有限元模型搭建并进行了仿真计算；按照侧翻碰撞法规建立了生存空间、翻转平台和刚性地面有限元模型，完成侧翻碰撞有限元模型搭建

4、并进行了仿真计算。其次，根据侧面碰撞有限元仿真结果，分析了电动客车在碰撞过程中的运动过程以及结构变形情况。着重分析了动力电池系统的安全问题，指出了电池箱的过大变形和电池组相对跳动存在导致乘员电伤害隐患等问题。根据侧翻碰撞仿真结果，以车身骨架和动力电池系统对乘员的机械伤害和电伤害为出发点，对电动客车在侧翻过程中的整车及动力电池系统结构安全进行了分析。最后，针对动力电池系统的安全隐患，对电池箱及其附近部件进行了结构优化，采用正交试验法进行结构优化仿真试验设计，得出最优方案并验证了最优方案对降低动力电池

5、系统安全隐患的有效性。针对整车被动安全性，提出了针对车身骨架变形量较大位置采用高强度钢和增加壁厚的优化方案，并经过仿真试验得出最优方案，优化后整车被动安全性满足法规要求，证明了优化方案的有效性。关键词：电动客车；动力电池系统；侧面碰撞；侧翻；系统仿真I北京理工大学硕士学位论文ABSTRACTThestudyfocusesontheplug-inelectricschoolbusBJ6106SHEVSA,asideimpactfiniteelementsmodelandarollovercollis

6、ionfiniteelementsmodelareestablishedandcalculatedrespectively.Passivesafetyanalysisisconductedbasedontheresultsofthesimulation.Inordertoimprovethepassivesafetyespeciallypowerbatterysystemoftheelectricbus,structureoptimizationschemesareproposed.Themain

7、worksofthisresearchareasfollows.Firstofall,theelectricbusframefiniteelementmodelandthefiniteelementmodelofpowerbatterysystemareestablished.Referencetosidecollisionregulations,mobiledeformablebarrierfiniteelementmodelisestablished.Thesidecollisionfinit

8、eelementmodelisestablishedandcalculated.Accordingtotherollovercrashregulation,alivingspace,rotatingplatformandrigidgroundfiniteelementmodelsareestablished,therollovercrashfiniteelementmodelisestablishedandcalculated.Secondly,accordingtotheresu