基于Nastran的电动汽车支架结构优化

1 引言
　　
　　随着汽车行业新能源电动汽车的发展，电动汽车技术越来越受到重视。新能源纯电动汽车具有零噪声、零污染、零油耗特点的新型交通工具，其技术发展逐渐受到汽车行业和国家相关部门的高度重视。虽然纯电动汽车NVH性能较传统汽车有非常大的优势，但笔者认为纯电汽车的振动问题仍不可轻视。纯电动汽车与传统汽车的最大差异就在于，纯电动汽车的电气化程度较大，驱动、空调、转向助力、蓄能等装置基本实现了电气化，所以电气元件的工作环境是决定电动汽车稳定性的重要因素之一。
　　
　　本文围绕某元件安装支架引起的共振问题，基于Nastran分析平台对安装支架进行了CAE结构优化，从而大大提高了安装支架的动态特性，有效降低了电气件的振动，提高了车辆的稳定性和可靠性。
　　
　　2 关键部件振动试验测试
　　
　　2.1颠簸路面电气部件振动总集
　　
　　由图1可以看出，被测试电气元件振动较大，已经远远超过该电气件的耐震等级。

2.2颠簸路面电气部件振动频率曲线
　　
　　由图2可以看出，电气元件的振动频率以31Hz左右为主。

　3 电气元件安装支架CAE分析
　　
　　利用第三方软件在Nastran环境下进行离散化建模，模型如图3所示。

基于Nastran相关CAE模态分析软件，得出电气元件安装支架前五阶模态频率如表一所示。

电气元件安装支架第2阶模态频率为31.8Hz，可以初步判定，电气元件的振动是由电气元件安装支架与其它部件产生共振造成。
　　
　　3.2电气元件安装支架结构CAE仿真优化
　　

　　电气元件安装支架2阶模态振型如图4，根据模态振型情况进行结构优化设计。

根据模态振型确定几种结构优化方案，再利用Nastran求解器进行模态分析，确定最优化方案如图5。

改进后的安装支架前五阶模态频率如下表二所示，已完全避开共振频率31Hz。

4 结构优化后的试验验证
　　
　　根据Nastran模态仿真分析的结果，进行实车试验，得出电气元件振动如下图6，经过结构优化后电气部件颠簸路况下振动由llg降低到5.3g，大大降低了电气元件的振动，远远低于所选电气元件的耐震等级。

5 结论
　　
　　1)将试验与Nastran等相关CAE分析软件相结合，能够简便快速解决汽车关键部件的共振问题。
　　
　　2)新能源电动汽车的CAE模态分析不容忽视，尤其是对各电气件的安装支架分析。
　　
　　3)Nastran软件分析计算结果与试验结果吻合较好，在车辆开发过程中，提供了有效的动力学特性分析方案。