新能源汽車及動力電池系統的輕量化技術及應用新能源汽車帶來的機遇和面臨的挑戰清華蘇州研究院汽車輕量化中心簡介新材料新工藝高級力學特性與仿真技術動力電池PACK包的結構輕量化設計鋁合金攪拌摩擦焊技術與電池包應用新能源汽車帶來的機遇和面臨的挑戰清華蘇州研究院汽車輕量化中心簡介新材料新工藝高級力學特性與仿真技術動力電池PACK包的結構輕量化設計鋁合金攪拌摩擦焊技術與電池包應用材料與接頭

零部件層級

子系統層級

整車層級

汽車輕量化技術中心是清華蘇州汽車研究院直屬的新材料新工藝輕量化零部件開發平臺聚焦先進高強鋼，鋁鎂合金，以塑代鋼以及復合材料零部件模塊化與輕量化從材料部件系統整車從選材結構工藝性能全面的汽車輕量化工程解決方案中心簡介面向新能源汽車設計開發的輕質材料與連接接頭力學性能數據庫

金屬材料高強鋼HSS(PHS)鋁合金Aluminum鎂合金Magnesium非金屬材料工程塑料Plastic泡沫Foam復材FRP橡膠Rubber織物Fabric連接接頭點焊Spotweld膠粘Adhesive鉚接Rivet攪拌摩擦焊FSW面向零部件輕量化的性能測試驗證與仿真分析研發平臺典型工程服務-材料高速拉伸測試認證與失效模型開發提供從常規物性檢測高級力學檢測仿真模型開發的全面的材料應用技術解決方案典型工程服務-新材料新工藝輕量化零部件性能評價與設計優化建立零部件性能評價方法模擬“整車集成”驗證，縮短開發周期，降本增效提出零部件設計優化策略典型工程服務-新材料新工藝輕量化零部件性能評價與設計優化DP780

vs.DP980柱撞28.8km/hTWIP980QP1180掌握動力電池碰撞安全測試仿真關鍵技術在行業率先開展極端濫用工況下電池試驗深入研究機械外載內短路熱失控機理積累了寶貴的電池高速碰撞沖擊試驗數據促進虛擬技術在新能源汽車碰撞安全開發開發了高效可靠的動力電池有限元模型建立了動力電池機械外載下的損傷準則典型工程服務-動力電池系統輕量化設計與安全性能優化新能源汽車帶來的機遇和面臨的挑戰清華蘇州研究院汽車輕量化中心簡介新材料新工藝高級力學特性與仿真技術動力電池PACK包的結構輕量化設計鋁合金攪拌摩擦焊技術與電池包應用新材料應用急需高級力學性能數據庫汽車碰撞與沖壓伴隨著斷裂失效現象、材料的各向異性特性碰撞載荷作用下大變形，各向異性硬化、斷裂失效材料的強度、失效特性依賴于應變率和應力狀態

新能源汽車設計需要更加精細的仿真仿真可以預測結構性能以更好支持設計優化對關鍵位置的網格需要進一步細化考慮不同材料模型各向異性及斷裂失效對仿真影響考慮需仔細評估輸入仿真的材料曲線的質量高級材料本構的參數標定的準確性模型的復雜程度和計算時間將顯著增加汽車材料動態加載測試技術ISO26203-1Metallicmaterials–Tensiletestingathighstrainrates–Part1:Elastic-bar-typesystemsISO26203-2Metallicmaterials–Tensiletestingathighstrainrates–Part2:Servo-hydraulicandothertestsystems1、加載方向上加長力的測量裝置液壓伺服高速拉伸機加載速率20m/s應變率0.5–1000/s開環和閉環兩個模式載荷：50kN霍普金森桿應變率＞500/s適用于高應變率試驗速度：6-21m/s2、縮短力的測量裝置（提高固有頻率）汽車材料動態載荷測量技術載荷測量稱重力傳感器壓電力傳感器輕量化測力計樣件粘貼應變片應變率上限[s-1]1011025x102103應變率下限[s-1]無100無無備注準靜態下使用超過應變率上限信號振蕩超過應變率上限信號振蕩應變片粘貼在試樣彈性段載荷信號振蕩與測試系統、測試對象、加載條件等相關測量技術的選擇應綜合考慮測試工況、工作效率和成本高應變速率下的大變形測量技術標距段：50mm動態剪切，提取斷裂應變動態拉剪，提取斷裂應變，計算標距點位移斷裂失效曲線獲取豐富的試驗信息，全場應變和局部應變非接觸測量技術的經驗與參數設置的標準化材料模型開發及仿真應用技術ForLS-DYNAMetalMAT24isotropyMetalMAT24+GISSMOfailureMetalMAT122anisotropyMetalMAT122+GISSMOfailurePlasticMAT24isotropyPlasticMAT187SAMP-1failureFoamMAT83RubberMAT6/MAT77CompositeMAT54/55/58/162WeldingspotMAT100金屬材料彈塑性模型開發與應用應變率強化材料高速測試分析流程LS-DYNAMAT24零部件和整車碰撞仿真分析金屬斷裂模型開發與結構仿真應用GoodcorrelationofsimulationconsideringfracturemodelwithtestImprovedpredictionoffracturedisplacement30%-75%withMMCfracturemodelLS-DYNAMAT24+MMC改性塑料材料模型開發與整車應用MAT187，相比傳統MAT24能更全面考慮應變率和應力狀態對材料彈塑性和失效斷裂力學性能的影響EPP泡沫模型開發與碰撞仿真應用低應變率壓縮中低應變率壓縮中高應變率壓縮泡沫壓縮對標結果LS-DYNAMAT83FUCHANGFOAM座椅PU泡沫保險杠EPP泡沫焊點失效模型建立與熱成型碰撞仿真Lap-shearCoach-peelCross-tension點焊試件動態測試MAT100材料模型標定MAT100模型在結構仿真的應用新能源汽車帶來的機遇和面臨的挑戰清華蘇州研究院汽車輕量化中心簡介新材料新工藝高級力學特性與仿真技術動力電池PACK包的結構輕量化設計鋁合金攪拌摩擦焊技術與電池包應用電芯精密結構件的輕量化設計與仿真優化電芯精密結構件的輕量化設計與仿真優化鈑金電池包的輕量化設計與性能優化8米城市新能源電動公交車配套電池包，優化后電池包模態和強度性能參數提高20%-47%，減重約7%鋁擠出電池包的設計與結構性能評價擠壓鋁型材不同部位取樣進行測試，力學性能差異和工藝相關性鋁擠出電池包的焊接強度評價與測試認證鋁擠出電池包的碰撞仿真與防護結構設計策略以TeslaModelS底部碰撞為例開展分析事故背景:2013年10月初，美國西雅圖高速公路TeslaModelS底部受路面物體撞擊事故分析電池包底部碰撞的一般方法；電動汽車底部碰撞工況的討論辨識電池包底部碰撞的簡化仿真模型；基于此的參數化分析研究多層面斷裂失效分析研究LocalizeddeformationofindividualbatterieswhenvariousbottomstructuresareappliedFracturemodesinshieldplatesofdifferentmaterials新能源汽車帶來的機遇和面臨的挑戰清華蘇州研究院汽車輕量化中心簡介新材料新工藝高級力學特性與仿真技術動力電池PACK包的結構輕量化設計鋁合金攪拌摩擦焊技術與電池包應用攪拌摩擦焊于1991年由英國焊接研究所發明，是一種新型固相連接方法攪拌摩擦焊接過程中，以攪拌針及軸肩與母材摩擦產熱為熱源，通過攪拌針的攪拌和軸肩的軸向壓力實現對軟化母材的擠壓和鍛造，最終得到具有精細鍛造組織特征的焊接接頭攪拌摩擦焊技術簡介可焊接傳統熔焊難以施焊的高強鋁合金（7系鋁）和異種金屬材料（鋁銅）接頭質量高，焊縫無氣孔、裂紋，接頭強度高，焊接變形小焊接成本低，焊接厚板不需開坡口，焊接過程無需保護氣體和填充材料安全環保，無煙塵、飛濺、弧光輻射等，減少污染和對身體的損傷便于機械化、自動化、無人化操作，焊接質