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基于非概率凸模型的电动汽车电池包可靠性分析与设计

卢程  
【摘要】:工程中普遍存在大量的不确定性,这些不确定性耦合在一起可能使工程系统的分析和设计产生较大的偏差。结构可靠性理论与优化设计方法是基于工程中的不确定性而提出的,可用于评估结构在不确定性下的安全性能。在对实际工程问题进行结构可靠性分析设计时,传统的概率分析方法需要大量的试验样本信息,或者获得不确定参数的精确分布,而在实际工程问题中通常较难获取。非概率凸模型在不确定性建模时只需要给出不确定参数的边界信息,对样本数量的要求相对较少,具有较好的便捷性与经济性。电动汽车电池包作为电池组的承载件和传力件,起着保护电池组正常、安全工作的关键作用,电池包能否正常工作对整车的安全性产生直接影响,因而对电池包进行合理地设计显得十分重要。本文基于非概率凸模型对某型电动汽车电池包结构可靠性问题进行了一些探索和研究,在考虑结构参数不确定的情况下,利用非概率凸模型的可靠性优化方法对电池包进行了轻量化设计,主要研究内容和成果如下: (1)在对不确定参数进行非概率凸模型建模的基础上,对非概率可靠性求解算法中的一次二阶矩设计点法进行了分析,并对可靠性优化设计方法进行了研究。 (2)开展电动汽车电池包的非概率凸模型可靠性分析,首先建立电池包数值分析模型,通过振动冲击试验验证了仿真模型的有效性,应用基于椭球凸模型的可靠性分析方法对电池包结构进行了可靠度分析。 (3)建立了基于非概率的电池包可靠性优化模型,以电池包的部件厚度为设计变量,以电池包的重量为优化目标,并考虑不确定因素,采用基于序列二次规划的优化设计方法,解决了电池包的轻量化设计问题。


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