随着我国汽车产业的发展及产能持续增长,对汽车环境适应性能力要求也越来越高,各类汽车环境模拟设备及技术发展方兴未艾。本文针对汽车厂商进行高海拔极端环境试验时存在单次时限短、受地区环境限制多、总体周期长等瓶颈问题,通过研究大空间、大跨度、高海拔环境模拟技术,设计大型汽车环境模拟试验舱体结构,满足汽车高海拔环境模拟试验及其他复合环境条件下试验需求。本文根据高海拔环境试验舱要求的环境模拟条件,应用从整体到局部的模块化设计方法,开展了试验舱总体结构及壳体、风道、隔热舱体及保温结构等关键结构及高低温制冷制热方案、风道收缩段优化、试验舱结构有限元分析等关键问题的设计与研究分析工作。研究主要内容及结果如下:(1)高海拔环境模拟试验舱体总体及关键结构设计。通过分析环境模拟试验舱测试功能、工作情况及设计要求,采用理论分析结合实际应用的研究方法,确定了试验舱系统组成,完成了试验舱总体结构设计;对试验舱承压舱体、风道结构、承压大门、过渡室、观察窗的关键结构及试验舱主体材料选型问题等进行了设计和研究,获得了满足试验舱功能需求的主体结构。(2)试验舱保温设计及热负荷分析计算。通过分析舱体结构的保温需求与特点,设计了合适的保温形式,试验舱室采用内保温,风道采用外保温。通过对比保温材料,选择主要保温材料为聚氨酯,非承压结构(如舱壁)用聚氨酯库板拼接而成,承压结构(如底板)利用3240环氧板和聚氨酯形成多层板结构。根据使用性能要求,确定合适的制冷制热方式,通过热负荷分析确定试验舱所需最大制冷量和制热量。(3)风道收缩段结构优化设计。根据汽车试验所需的迎风速度,进行风道收缩段结构优化设计,以获得平直、均匀、稳定、较大速度气流品质以满足试验要求。优化后的出口截面最大迎风速度可达39.282m/s,具有较好均匀性,流场品质满足要求。对试验舱高低温制热制冷时内部气流温度分布进行了仿真分析,探讨不同进出口方式对温度分布均匀性的影响,分析结果表明双侧进风、双侧回风时均匀性较好,能满足试验舱工作要求。(4)试验舱低气压工作状态下的结构性能分析。在承受负压载荷下,通过HyperWorks进行静力学分析、模态分析、疲劳寿命分析,分析结果显示,舱体结构符合设计要求,试验舱在工作状态下保持较好的力学性能,设计具有应用价值,可指导试验舱生产制作。