基于Nastran的電動(dòng)汽車支架結(jié)構(gòu)優(yōu)化

1 引言
  
  隨著汽車行業(yè)新能源電動(dòng)汽車的發(fā)展,電動(dòng)汽車技術(shù)越來越受到重視。新能源純電動(dòng)汽車具有零噪聲、零污染、零油耗特點(diǎn)的新型交通工具,其技術(shù)發(fā)展逐漸受到汽車行業(yè)和國家相關(guān)部門的高度重視。雖然純電動(dòng)汽車NVH性能較傳統(tǒng)汽車有非常大的優(yōu)勢(shì),但筆者認(rèn)為純電汽車的振動(dòng)問題仍不可輕視。純電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車的最大差異就在于,純電動(dòng)汽車的電氣化程度較大,驅(qū)動(dòng)、空調(diào)、轉(zhuǎn)向助力、蓄能等裝置基本實(shí)現(xiàn)了電氣化,所以電氣元件的工作環(huán)境是決定電動(dòng)汽車穩(wěn)定性的重要因素之一。
  
  本文圍繞某元件安裝支架引起的共振問題,基于Nastran分析平臺(tái)對(duì)安裝支架進(jìn)行了CAE結(jié)構(gòu)優(yōu)化,從而大大提高了安裝支架的動(dòng)態(tài)特性,有效降低了電氣件的振動(dòng),提高了車輛的穩(wěn)定性和可靠性。
  
  2 關(guān)鍵部件振動(dòng)試驗(yàn)測(cè)試
  
  2.1顛簸路面電氣部件振動(dòng)總集
  
  由圖1可以看出,被測(cè)試電氣元件振動(dòng)較大,已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過該電氣件的耐震等級(jí)。

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2.2顛簸路面電氣部件振動(dòng)頻率曲線
  
  由圖2可以看出,電氣元件的振動(dòng)頻率以31Hz左右為主。

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 3 電氣元件安裝支架CAE分析
  
  利用第三方軟件在Nastran環(huán)境下進(jìn)行離散化建模,模型如圖3所示。

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基于Nastran相關(guān)CAE模態(tài)分析軟件,得出電氣元件安裝支架前五階模態(tài)頻率如表一所示。

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電氣元件安裝支架第2階模態(tài)頻率為31.8Hz,可以初步判定,電氣元件的振動(dòng)是由電氣元件安裝支架與其它部件產(chǎn)生共振造成。
  
  3.2電氣元件安裝支架結(jié)構(gòu)CAE仿真優(yōu)化
  


  電氣元件安裝支架2階模態(tài)振型如圖4,根據(jù)模態(tài)振型情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。


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根據(jù)模態(tài)振型確定幾種結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案,再利用Nastran求解器進(jìn)行模態(tài)分析,確定最優(yōu)化方案如圖5。

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改進(jìn)后的安裝支架前五階模態(tài)頻率如下表二所示,已完全避開共振頻率31Hz。

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4 結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的試驗(yàn)驗(yàn)證
  
  根據(jù)Nastran模態(tài)仿真分析的結(jié)果,進(jìn)行實(shí)車試驗(yàn),得出電氣元件振動(dòng)如下圖6,經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化后電氣部件顛簸路況下振動(dòng)由llg降低到5.3g,大大降低了電氣元件的振動(dòng),遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于所選電氣元件的耐震等級(jí)。

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5 結(jié)論
  
  1)將試驗(yàn)與Nastran等相關(guān)CAE分析軟件相結(jié)合,能夠簡(jiǎn)便快速解決汽車關(guān)鍵部件的共振問題。
  
  2)新能源電動(dòng)汽車的CAE模態(tài)分析不容忽視,尤其是對(duì)各電氣件的安裝支架分析。
  
  3)Nastran軟件分析計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好,在車輛開發(fā)過程中,提供了有效的動(dòng)力學(xué)特性分析方案。

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