輥壓模擬的案例
基于ABAQUS輥壓成形仿真模擬 ￥1
輥壓成形分析：
（1）底座和輥輪為先設置為可變形體，后續將其約束為剛體
（2）量綱：t-mm
前處理：
1幾何模型的構建：ABAQUS建模-底座、輥輪和板料
2.材料參數定義：根據實際自行定義
（1）創建材料
（2）創建截面
（3）截面指派
3.網格系統的構建：
（1）裝配
（2）網格劃分
（3）單元類型選擇：C3D8R
求解：
1.求解器的設定
（1）求解器：質量縮放加快求解
（3）輸出設定保持默認
2.連接關系的構建
（1）接觸屬性：摩擦系數0.2
（2）接觸關系：輥輪和底座與板料接觸部位為主面，板料上下面為從面
（3）約束：底座及其參考點、輥輪及其參考點都設置為剛體約束
3.邊界條件的設定
（1）位移邊界條件：底座完全固定，板料約束X方向和Z方向的位移，加快求解；輥輪設置其轉動速度和Z方向的位移速度。
后處理：
圖1 Mises應力云圖
圖2 等效塑性應變云圖
仿真動畫
模型及其分析過程僅供參考，距實際工程應用仍存在不足。
展開 鋰離子電池制造工藝仿真技術進展
為建立輥壓工藝參數與電極孔隙結構以及電池整體性能的定量關系， 研究者開展了大量的理論模型與數值模擬工作。如Meyer等［88］通過對石墨負極和NCM正極的輥壓過程施加不同速度變化的線負載并跟蹤，根據孔隙率減小量，基于數學模型參數量化了極片在收斂到最大密度和最小孔隙率時不同的壓實阻力。 Kang等［89］采用同步透射X射線顯微斷層掃描系統研究了不同組成比例NCM電極輥壓過程中孔隙率、孔徑分布、比表面積以及曲折度等電極微結構的演化規律，如圖8（a）所示。結果發現輥壓過程有助于形成更小的孔徑與均勻的孔徑分布，增加電化學活性面積，從而提高倍率性能。對于電極微觀結構進行建模，并對其進行輥壓工藝仿真也是目前仿真工藝的方向之一，如Giménez等［90］通過實驗測得單顆粒的載荷-應變曲線，建立單顆粒的彈塑性模型，如圖8（b）所示，進而搭建極片的離散元模型，仿真輥壓前后電極孔隙率、厚度、電導率參數變化，以及輥壓后電極的彈性恢復特性。在此基礎上， 他們還對輥壓過程中NCM電極離子/電子電導率、黏附強度的影響進行了研究［91］， 發現相同輥壓負載下， 較高的初始孔隙率會導致更低的最終孔隙率。
圖8 輥壓工藝仿真技術演化
注：（a） 電極輥壓前后x-CT微觀表征及三維重構［89］； （b） 輥壓過程載荷-應變曲線的仿真結果［90］； （c） 基于實驗/仿真數據驅動評估電極輥壓過程中電極微結構演化、電池特性的研究流程［92］； （d）基于分子動力學的介觀模型仿真［77］。
結合實驗結果、數值模擬與機器學習方法， Duquesnoy等［92］開發出實驗/仿真數據驅動的電極微結構生成算法，如圖8（c）所示，利用機械學習算法建立輥壓參數電極特性的定量關系，由此有效地評估了輥壓壓力、電極材料組分、曲折度、導電率等電極微結構特征對電池電化學性能的影響規律。
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