随着社会的发展,环境污染和能源短缺问题越来越严重,建立环境友好型社会迫在眉睫。对于汽车行业来说,新能源汽车和汽车的轻量化成为未来发展的重要方向。新能源汽车的轻量化设计也成为了一种新的发展趋势。复合材料在纯电动汽车上的应用是实现电动汽车轻量化的一个重要的方法。本文拟用长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料(LGFT)电池箱作为研究对象,取代原Q235材料电池箱,并通过有限元分析来探讨复合材料电池箱的可行性。本文的主要研究内容如下:首先,对长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能进行测试,其包括拉伸试验、三点弯曲试验、冲击韧性试验,得到该材料一些基本的实验数据,进而根据这些数据获取该材料的本构参数,为后面章节电动汽车电池箱箱体的有限元分析以及结构优化奠定了基础。其次,根据电池箱的设计要求,本文采用长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料作为复合材料电池箱的主体,采用Q235材料作为箱框和侧围边框。在电动汽车两种典型的工况下,分别对电池箱的初始模型进行动静特性分析。由动静特性分析结果可知,电池箱初始模型的箱框和侧围边框的结构设计不满足电池箱的设计要求,故需进一步对电池箱箱框和侧围边框进行结构优化分析。最后,基于电池箱初始模型动静特性分析的结果,采用拓扑优化和形貌优化相结合的方法对电池箱初始模型进行优化,然后根据拓扑优化和形貌优化的结果修改电池箱箱框和侧围边框的结构,得到电池箱的改进模型。研究结果表明,在同一工况下,经过优化的Q235材料制成的箱框最大应力小于Q235的许用应力,其最大变形量降低了 77%左右,最大应力降低了 31%左右,一阶模态固有频率提高36.8%,满足电池结构设计的要求;箱框连接梁的质量减轻了 33.33%,加强纵梁和侧围边框质量减轻了 25%。优化后的电池箱箱框和侧围边框既达到了电池箱设计要求结构强度,又满足了电动汽车电池箱箱体轻量化设计的目的。