電池包隨機(jī)振動(dòng)分析
關(guān)注創(chuàng)建者：笛聲 創(chuàng)建時(shí)間：2019-06-17
電池包隨機(jī)振動(dòng)分析的視頻教程
Hypermesh + Optistruct 汽車動(dòng)力電池包臺(tái)架隨機(jī)振動(dòng)分析GB38031-2020
Hypermesh + Optistruct 汽車動(dòng)力電池包臺(tái)架隨機(jī)振動(dòng)分析 國(guó)標(biāo) GB38031-2020
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電池包隨機(jī)振動(dòng)分析
2、分析工況設(shè)置在hypermesh中完成，例如頻率響應(yīng)分析的設(shè)置和隨機(jī)振動(dòng)分析的設(shè)置。 3、求解器使用optistruct用于計(jì)算。 4、后處理使用hyper view，用于查看op2結(jié)果文件，主要查看RMS的應(yīng)力值。
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新能源電池包隨機(jī)振動(dòng)分析
視頻課程講述了國(guó)標(biāo)要求下的隨機(jī)振動(dòng)分析，包含模態(tài)分析，振動(dòng)分析。分別使用了abaqus和optistruct兩個(gè)軟件做了分析講解，步驟操作，軟件設(shè)置,如何避免共振等。十分詳細(xì)，容易上手. abaqus模態(tài)分析 optistruct模態(tài)分析 頻率響應(yīng)分析 abaqus隨機(jī)振動(dòng)分析 optistruct隨機(jī)振動(dòng)分析
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電池包隨機(jī)振動(dòng)分析的實(shí)例教程
車載動(dòng)力電池包在電動(dòng)汽車行駛過(guò)程中承受著振動(dòng)載荷的持續(xù)作用，因此振動(dòng)試驗(yàn)是電池包可靠性試驗(yàn)中的重要部分。動(dòng)力電池包作為電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能裝置，在可靠性發(fā)生失效的情況下，尤其是當(dāng)一些關(guān)鍵部件或結(jié)構(gòu)失效（例如出現(xiàn)松動(dòng)、斷裂等情況）時(shí)，電池單體或者模組將發(fā)生位移、晃動(dòng)或者被擠壓的情況，這將進(jìn)一步造成相關(guān)部件的加速損壞，導(dǎo)致漏電或者采樣傳感器的失效，甚至誘發(fā)電池性能衰減，管理系統(tǒng)失效、電能中斷或起火爆炸等情況的發(fā)生。因此動(dòng)力電池包的振動(dòng)試驗(yàn)也與安全性緊密相關(guān)，一直是動(dòng)力電池測(cè)試評(píng)價(jià)領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)。本文利用通用疲勞壽命分析軟件Alphatigue進(jìn)行電池包的隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析。
1.有限元仿真模型
頻率響應(yīng)分析采用MSC.Nastran求解，分析模型的殼單元采用CQUAD4和CTRIA3單元模擬，各部件之間通過(guò)RBE2進(jìn)行連接，模型總計(jì)18473個(gè)單元和18622個(gè)節(jié)點(diǎn)，如圖1所示。
圖1 車載動(dòng)力電池包的有限元模型
2.電池包隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析流程的模塊卡片組搭建
選擇Alphatigue圖形界面的方式快速搭建隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析流程，如圖2所示。一個(gè)完整的隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析流程共分為模型輸入與工況選擇、功率譜密度文件輸入和SN求解器三部分。
圖2針對(duì)電池包隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析流程的模塊卡片組
3.工況選擇
電池包有限元分析模型共包含PSHELL_1和PSHELL_2兩個(gè)Section，如圖3所示。加載位置為電池包與車體連接點(diǎn)位置。
展開(kāi) 電池包作為新能源汽車的“心臟”，是其主要?jiǎng)恿?lái)源，直接影響車輛的續(xù)航里程與行駛安全。電池包結(jié)構(gòu)的安全可靠性對(duì)新能源汽車至關(guān)重要，同時(shí)也是衡量新能源汽車產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的重要指標(biāo)之一。
圖1 新能源汽車電池包結(jié)構(gòu)示意圖
汽車在路面行駛時(shí)，會(huì)遭遇到較為復(fù)雜的路面工況，比如顛簸路、補(bǔ)丁路、坑洼路等，這些路面不平度所產(chǎn)生的激勵(lì)通過(guò)車身傳遞給電池包。為了確保結(jié)構(gòu)不受破壞，電池包必須具備足夠的強(qiáng)度來(lái)承受路面的隨機(jī)載荷。
通常獲取電池包結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性的途徑包括數(shù)值仿真與試驗(yàn)方法。試驗(yàn)方法可依據(jù)《GB38031-2020電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》進(jìn)行測(cè)試，該國(guó)標(biāo)對(duì)于不同類型車輛及振動(dòng)測(cè)試條件等均有明確說(shuō)明。但試驗(yàn)方法需要物理樣機(jī)，測(cè)試過(guò)程較長(zhǎng)、成本較高。鑒于電池包內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且設(shè)計(jì)變更頻率較高，因此借助數(shù)值仿真的手段可大幅提升產(chǎn)品優(yōu)化迭代的效率，縮短研發(fā)周期，降低測(cè)試成本。
電池包隨機(jī)振動(dòng)仿真可用于評(píng)估電池包在振動(dòng)條件是否滿足結(jié)構(gòu)性能要求。這種分析方法有效確保了電池包在汽車正常行駛過(guò)程中不產(chǎn)生振動(dòng)破壞。通過(guò)隨機(jī)振動(dòng)仿真，可以識(shí)別結(jié)構(gòu)振動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)以及潛在的結(jié)構(gòu)失效位置，進(jìn)而采取相應(yīng)的措施來(lái)改善設(shè)計(jì)或加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，提高電池包的可靠性和安全性。
一、仿真APP解決方案
本案例基于伏圖隱式結(jié)構(gòu)分析功能對(duì)某新能源汽車電池包進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)仿真，并對(duì)仿真流程進(jìn)行無(wú)碼化快速封裝，形成專用的汽車電池包隨機(jī)振動(dòng)仿真APP，可實(shí)現(xiàn)以下功能：
快速評(píng)估不同材料對(duì)箱體結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)特性的影響；
快速評(píng)估不同結(jié)構(gòu)阻尼系數(shù)對(duì)電池包結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)的影響；
考查不同模態(tài)數(shù)及掃頻區(qū)間對(duì)結(jié)構(gòu)隨機(jī)響應(yīng)結(jié)果的影響；
可快速設(shè)置不同放大系數(shù)下的功率譜密度對(duì)結(jié)構(gòu)隨機(jī)響應(yīng)的影響，評(píng)估在極端工況下電池包結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性。
展開(kāi) 電池包是新能源汽車的關(guān)鍵零部件，其耐久性影響著新能源汽車整體的可靠性，按照國(guó)標(biāo)GB/T31467.3-7.1振中的要求，電池包需要在振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行三個(gè)方向上疲勞耐久，測(cè)試從Z軸開(kāi)始，然后是Y軸，最后是X軸。每個(gè)方向的測(cè)試時(shí)間是21個(gè)小時(shí)。
本文基于某車型動(dòng)力電池包，使用
Hypermesh-Optistruct-Ncode聯(lián)合仿真分析手段，進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析。按照振動(dòng)臺(tái)架邊界條件進(jìn)行工況設(shè)置，求解電池包振動(dòng)疲勞壽命。
有限元模型建立
分析模型包括電池包殼體、模組以及車身連接支架，與車身安裝處采用rbe2模擬螺栓。通過(guò)節(jié)點(diǎn)耦合，在rbe2耦合單元主節(jié)點(diǎn)處施加激勵(lì)，模擬臺(tái)架狀態(tài)。本文使用聯(lián)合仿真進(jìn)行電池包臺(tái)架隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析，主要包括單位加速度激勵(lì)下應(yīng)力結(jié)果，振動(dòng)加速度頻譜，疲勞材料及參數(shù)設(shè)置以及后處理等。根據(jù)臺(tái)架測(cè)試要求，從ZYX三個(gè)方向依次進(jìn)行，時(shí)間為21h。本文建立的電池包模型如下圖所示：
圖1 某電池包有限元模型
頻率響應(yīng)分析
2.1 邊界約束，固定約束電池包支架，如下所示：
圖2 電池包約束示意圖
2.2 模態(tài)頻率提取，在EIGRL模態(tài)分析卡片中定義特征模態(tài)頻率提取范圍V1-V2為0-200Hz：
2.3 頻率響應(yīng)分析，為了保證和PSD載荷表中的單位保持一致，需要保證頻響分析中的激勵(lì)單位協(xié)調(diào)統(tǒng)一，因?yàn)镻SD輸入是按g^2/Hz，因此頻響分析的激勵(lì)需要換算成9810mm/s^2。如對(duì)三個(gè)方向X/Y/Z分別采用1G加速度進(jìn)行激勵(lì)，并與載荷幅值TABLED1關(guān)聯(lián)，即為實(shí)際載荷譜激勵(lì)。
2.4 為了保證計(jì)算精度，在結(jié)構(gòu)響應(yīng)的峰值位置增加計(jì)算頻率（FREQ1）。
展開(kāi) GB38031-2020
新能源電池包隨機(jī)振動(dòng)CAE分析報(bào)告
1、模型介紹
2、材料參數(shù)
3、連接關(guān)系
4、約束與載荷
5、分析結(jié)果
6、結(jié)論
本例展示基于功率譜密度曲線（PSD）的電池組疲勞分析，即針對(duì)隨機(jī)振動(dòng)的疲勞壽命 分析。
1 問(wèn)題設(shè)定 一塊電池組，尺寸為 70mm x 175mm x 400mm。該電池組的兩端共有 6 個(gè)端點(diǎn)，分別受 到垂直于電池組平面的激勵(lì)作用，且激勵(lì)的加速度功率譜密度曲線（ASD）相同。 由于在隨機(jī)振動(dòng)基于線性動(dòng)力學(xué)原理，因此電池，PC 材料等采用實(shí)體建模，其他鈑金 采用殼單元建模， 設(shè)定相關(guān)的 fastener 點(diǎn)焊單元，coupling 耦合單元和 tie 約束，建立零件 和零件之間相應(yīng)的連接關(guān)系。
兩端所對(duì)應(yīng)的 PSD 譜線如下圖。請(qǐng)注意該曲線的頻率截?cái)嘣?200Hz 處。
2 分析過(guò)程 一般來(lái)說(shuō)，針對(duì)隨機(jī)振動(dòng)的疲勞分析包含兩大步。第一步是在 Abaqus 中完成固有模態(tài) 和掃頻兩個(gè)計(jì)算；第二步是把這兩個(gè)計(jì)算結(jié)果與 PSD 曲線一起輸入 fe-safe，運(yùn)行若干設(shè)置 后完成疲勞分析，得到相關(guān)結(jié)果。
以下內(nèi)容包含完整的詳細(xì)的電池包跌落仿真分析 附件為完整教程和CAE模型文件.rar
展開(kāi) 
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電池包隨機(jī)振動(dòng)分析的最新內(nèi)容
本文使用聯(lián)合仿真進(jìn)行電池包臺(tái)架隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析，主要包括單位加速度激勵(lì)下應(yīng)力結(jié)果，振動(dòng)加速度頻譜，疲勞材料及參數(shù)設(shè)置以及后處理等。根據(jù)臺(tái)架測(cè)試要求，從ZYX三個(gè)方向依次進(jìn)行，時(shí)間為21h。
ANSYS workbench杯架隨機(jī)振動(dòng)分析10個(gè)月前
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)杯架模型的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)隨機(jī)振動(dòng)分析相關(guān)的分析步的建立
3、學(xué)習(xí)隨機(jī)振動(dòng)分析相關(guān)的約束條件的建立
4、學(xué)習(xí)隨機(jī)振動(dòng)分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 杯架隨機(jī)振動(dòng)分析。
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)塔架三維模型的處理
2、學(xué)習(xí)隨機(jī)振動(dòng)分析步的建立
3、學(xué)習(xí)隨機(jī)振動(dòng)分析的邊界條件的施加
4、學(xué)習(xí)隨機(jī)振動(dòng)分析的隨機(jī)振動(dòng)載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 塔架隨機(jī)振動(dòng)分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有的分析文件
利用Hypermesh中Opstruct模塊求解模態(tài)分析，并在模態(tài)分析的基礎(chǔ)之上，依次建立掃頻分析和隨機(jī)振動(dòng)分析。動(dòng)剛度分析（模態(tài)法、直接法）。
歡迎在線體驗(yàn)汽車電池包隨機(jī)振動(dòng)仿真APP：汽車電池包隨機(jī)振動(dòng)仿真分析 – Simapps Store – 工業(yè)仿真APP商店
1. 仿真流程搭建
1) 幾何導(dǎo)入
將電池包幾何模型（.stp或.step格式)導(dǎo)入伏圖平臺(tái)中。
觀看往期回放：【第9期】伏圖(Simdroid)石油石化行業(yè)解決方案及仿真APP介紹 - Simapps Store - 工業(yè)仿真APP商店
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下期系列直播精彩預(yù)告：仿真APP在汽車電池包隨機(jī)振動(dòng)分析中的應(yīng)用 - Simapps Store - 工業(yè)仿真APP商店
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本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)筒體裝配圖的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)焊接相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)模態(tài)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)基于模態(tài)分析的隨機(jī)振動(dòng)分析步建立
5、學(xué)習(xí)隨機(jī)振動(dòng)的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 筒體隨機(jī)振動(dòng)分析
電子元器件是現(xiàn)代工業(yè)和日常生活中的核心組成部分。在其中，PCB（印刷電路板）和IC（集成電路）板結(jié)構(gòu)是許多設(shè)備的關(guān)鍵部分。PCB-IC板結(jié)構(gòu)通常比較薄，復(fù)雜的電氣布局和敏感的電子元件使其對(duì)振動(dòng)非常敏感。持續(xù)的振動(dòng)會(huì)在板上產(chǎn)生微小的裂縫，可能導(dǎo)致電子元件連接的失效，信號(hào)傳輸?shù)闹袛啵踔琳麄€(gè)設(shè)備的故障。在某些特定的區(qū)域，由于設(shè)計(jì)、材料或工藝因素，疲勞壽命可能更短，需要特別關(guān)注。
在疲勞分析過(guò)程中
