توصيفگر ها :
ارتعاشات تصادفي , عمر خستگي , جعبه باتري , اتوبوس برقي , تحليل ديناميك حالت پايدار , تحليل عمر خستگي جعبه باتري , تحليل عمر خستگي با FE-Safe
چكيده فارسي :
پيشرفتهاي اخير در حوزه اتوبوسهاي برقي و استفاده فزاينده از باتريهاي ليتيوميوني، چالشهاي نويني را در طراحي و تحليل جعبه باتري ايجاد كرده است. اين چالشها عمدتاً از نياز به بهينهسازي عملكرد، ارتقاي ايمني، و افزايش طول عمر باتريها نشأت ميگيرند. طراحي و توليد جعبه باتري اتوبوس برقي بايد با در نظر گرفتن ارتعاشات تصادفي و شرايط متغير محيطي انجام شود، زيرا اين عوامل ميتوانند به طور قابل توجهي بر عمر خستگي و عملكرد كلي باتري تأثير بگذارند. در اين راستا، هدف اصلي اين پاياننامه بررسي عمر خستگي جعبه باتري اتوبوس برقي تحت شرايط ارتعاشات تصادفي و ارائه راهكارهايي براي بهبود طراحي جهت افزايش دوام و ايمني آن است. ارتعاشات تصادفي ممكن است ناشي از عواملي مانند جادههاي ناهموار، تغييرات دما، و شرايط مختلف رانندگي باشد، كه ميتوانند موجب خستگي و در نهايت خرابي جعبه باتري شوند. در اين تحقيق، تلاش بر شبيهسازي استاندارد ايزو 6469 تحت شرايط ارتعاشات تصادفي بود. براي رسيدن به اين هدف، مراحل مختلفي در اين پژوهش طي شد. ابتدا، مدلسازي سهبعدي جعبه باتري در نرمافزار ساليدوركس انجام شد تا طرح دقيقي ايجاد شود. سپس، چندين نوع تحليل در نرمافزار آباكوس انجام شد كه شامل بررسي فركانسهاي طبيعي، تحليل ديناميك حالت پايدار و تحليل ارتعاشات تصادفي بود. تحليل فركانسهاي طبيعي به شناسايي فركانسهايي كه در معرض تشديد قرار ميگيرند، كمك مي¬كند، در حالي كه تحليل ديناميك حالت پايدار واكنش جعبه باتري به بارهاي دورهاي را بررسي مي¬نمايد. جعبه باتري طراحيشده در اين پاياننامه داراي سه فركانس طبيعي در بازه فركانس بارگذاري استاندارد ايزو 6469 بود كه موجب تشديد در بدنه جعبه باتري مي¬گردد. در اين تحقيق، تحليل ارتعاشات تصادفي بهمنظور ارزيابي مقاومت جعبه باتري در برابر بارهاي غيرمنظم انجام شد تحليلهاي انجامشده در اين بخش براي بررسي ميزان تأثير ارتعاشات تصادفي بر روي ساختار جعبه باتري و تعيين مقاومت آن در برابر اين نوع بارگذاري حياتي است. پس از ارزيابي اوليه مقاومت جعبه باتري، تحليل عمر خستگي با استفاده از نرمافزار FE-Safe انجام شد. اين تحليل با روش ديرليك (Dirlik) كه يكي از روشهاي معتبر براي پيشبيني عمر خستگي است، نشان داد كه عمر خستگي جعبه باتري تحت بارگذاري ارتعاشات تصادفي مطابق با استاندارد ايزو 6469 برابر 1037 ساعت است. با توجه به بازه بارگذاري 12 ساعته ارتعاشات تصادفي بر اساس استاندارد ايزو 6469، اين نتايج نشان ميدهد كه جعبه باتري توانسته است شرايط اين استاندارد را رعايت كند.
چكيده انگليسي :
Recent advancements in electric buses and the increasing use of lithium-ion batteries have introduced new challenges in the design and analysis of battery packs. These challenges primarily stem from the need to optimize performance, enhance safety, and extend battery life. The design and production of battery packs for electric buses must consider random vibrations and varying environmental conditions, as these factors can significantly impact battery fatigue life and overall performance. The main objective of this thesis is to investigate the fatigue life of electric bus battery pack under conditions of random vibrations and to propose design improvements to enhance their durability and safety. Random vibrations may be caused by factors such as uneven roads, temperature changes, and varying driving conditions, which can lead to fatigue and ultimately damage the battery pack. In this study, the focus was on simulating the ISO 6469 standard under conditions of random vibrations. To achieve this goal, various stages were undertaken in this research. Initially, a precise three-dimensional modeling of the battery pack was performed using SolidWorks software. Subsequently, several types of analysis were conducted in Abaqus software, including the determining natural frequencies, dynamic steady-state analysis, and random vibration analysis. The analysis of natural frequencies helped identify the frequencies that might be prone to amplification, while the dynamic steady-state analysis examined the battery pack's response to periodic loads. The battery pack designed in this thesis had three natural frequencies within the frequency range of the ISO 6469 standard loading, which led to amplifying vibration in the battery pack structure. In this research, random vibration analysis was conducted to assess the resilience of the battery pack against irregular random loads. The analyses performed in this section were crucial for evaluating the impact of random vibrations on the battery pack structure and determining its resistance to this type of loading. After an initial evaluation of the battery pack's resistance, fatigue life analysis was conducted using FE-Safe software. By employing the Dirlik method, this analysis showed that the fatigue life of the battery pack under random vibration loading according to ISO 6469 standard was 1037 hours. Given the 12-hour loading interval of random vibrations as per the ISO 6469 standard, these results indicate that the battery pack has successfully met this standard.