电池箱作为电动汽车动力电池组的承载部件,其结构强度是保护动力电池安全的关键指标。另外电动汽车轻量化研究是提高电池效能的有效途径,作为外形尺寸和承载均较大的电池箱也必须在满足结构强度的前提下进行轻量化设计,同时也需要兼顾其经济性。因此,本文针对某环卫电动汽车的电池箱采用质轻、比强度高和比模量较大的复合材料代替传统金属材料,并对其设计方法进行研究。对于复合材料而言,层合板是其基础结构,层合板的铺层设计直接决定了复合材料构件的整体性能。本文通过分析金属电池箱承载所需的强度与刚度要求,利用等代设计法设计复合材料的电池箱,以复合材料的许用强度为约束条件,设计单层板的结构参数,构建层合板并对其结构进行优化设计。根据层合板的弹性力学特性,确定了复合材料层合板结构的总厚度和其各个铺层方向的单层板厚度,并以此为基础结合承载特点,得出了复合材料层合板的四种铺层模型,并对四种铺层模型的电池箱静态结构强度进行分析,得出电池箱基本体最优铺层,并建立了所选取铺层的应力应变的关系方程,推导其刚度矩阵。本文在构建了电池箱基本体的基础上,进一步分析了汽车在颠簸路况和急刹车过程中所产生的冲击对电池箱体结构的影响。为了提高其承受动载荷的能力,利用有限元软件ABAQUS对电池箱结构进行强度分析,最终得出该电池箱承受动载荷时各个铺层的应力应变结果云图,分析结果为电池箱结构加强筋的设计提供了设计依据。为了改善电池箱的振动特性,在ABAQUS中对复合材料电池箱的模态特性进行分析,得出该电池箱结构的前六阶约束模态,结果显示其频率较低,为此利用HyperWorks中的优化设计模块,设置加强筋结构尺寸参数,对其进行形貌优化,得出了满足动静态工况下的复合材料电池箱整体结构。本文基于有限元理论CAE分析,利用复合材料替代传统金属材料以及优化设计方法合理改进了某企业现有的电池箱结构,在增强电池箱结构强度的同时也提高了电池箱的固有频率,电池箱的动态特性在一定程度上也得到了改善,并减轻了电池箱自身69.64%的重量,研究探索了设计复合材料电池箱的方法和途径。