電池包翻轉(zhuǎn)分析的案例
abaqus電池包擠壓分析（附模型及分析流程） ￥46
1 問題設(shè)定 新能源汽車電池包擠壓分析的目的是采用 FEA 方法檢驗(yàn)電池包是否可以滿足國標(biāo)對(duì)電 池包擠壓性能的要求，包括電池包在擠壓過程中的結(jié)構(gòu)變形、應(yīng)力以及整體剛度等指標(biāo)。
本 案例是利用 Abaqus2017 來建模以及求解。 電池包構(gòu)件 電池包擠壓幾何模型（上下灰色的平板為剛體擠壓板）
部件的網(wǎng)格類型
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abaqus電池包隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析（附模型及分析流程） ￥88
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 分析過程 一般來說，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。
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展開 手把手教-電池包Icepak分析（附模型及分析流程） ￥80
電池包Icepak分析流程
1 前處理
前處理主要是將對(duì)熱分析過程不重要的零部件或特征進(jìn)行刪減或簡(jiǎn)化、材料屬性、網(wǎng)格劃分等。
1.1 幾何簡(jiǎn)化
一般需要對(duì)幾何體進(jìn)行以下處理：
a) 去除倒角及倒圓角；
b) 刪除電池包內(nèi)各類緊固件、箱體加強(qiáng)筋并填充所有的螺紋孔、零部件安裝孔；
c) 去除小錯(cuò)位或小間隙（一般＜0.5mm，也可在后續(xù)的網(wǎng)格gap中設(shè)置消除）；
d) 對(duì)不規(guī)則孔采用等效方孔或圓孔代替，后續(xù)轉(zhuǎn)化為Icepak可識(shí)別的opening對(duì)象；
e) 對(duì)于薄板（一般＜2mm），如箱體，采用面（surface）替代，后續(xù)轉(zhuǎn)化為Icepak可識(shí)別的Plate對(duì)象；
等特征盡量采用Icepak的1級(jí)或2級(jí)轉(zhuǎn)化，如方形電芯、圓柱形電芯均可通過一級(jí)轉(zhuǎn)化為Block對(duì)象。如果需要保留結(jié)構(gòu)復(fù)雜的CAD體，則可選擇3級(jí)CAD體轉(zhuǎn)化，不過三級(jí)轉(zhuǎn)化會(huì)在網(wǎng)格劃分過程中產(chǎn)生大量網(wǎng)格，影響求解效率。
1.2 導(dǎo)出為Icepak文件
將幾何對(duì)象全部轉(zhuǎn)化為Icepak可識(shí)別的對(duì)象后，另存為Icepak文件。在文件夾中可得到一個(gè)model文件，該文件包含了所有的幾何模型信息。新建一個(gè)文件夾并重新命名，將model文件放入該文件夾中即為一個(gè)Icepak項(xiàng)目。
1.3 材料屬性及邊界條件
1.3.1material進(jìn)行材料的建立。
1.3.2風(fēng)扇設(shè)置
1.3.3格柵設(shè)置
1.4 網(wǎng)格劃分
2 求解設(shè)置
監(jiān)控點(diǎn)設(shè)置
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展開 Starccm+ 電池包熱仿真分析（附模型及分析流程） ￥85
<p>1 分析流程</p><div contenteditable="false" width="100%">
<img src="https://img.jishulink.com/upload/202301/63104d8b27704c599c67215bbb5a117a.png" title="1.png" alt="1.png" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202301/63104d8b27704c599c67215bbb5a117a.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/202301/63104d8b27704c599c67215bbb5a117a.png?image_process=/format,webp" data-initial-src="https://img.jishulink.com/upload/202301/63104d8b27704c599c67215bbb5a117a.png">
</div><p><img src="https://www.yqgqt.org.cn/platform/static/ueditor/themes/default/images/spacer.gif"></p><p>2 案例分析</p><p>2.1 3D模型前處理</p><p>關(guān)鍵點(diǎn)：不能存在重復(fù)面、干涉以及單獨(dú)面。
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隨機(jī)振動(dòng)分析-abaqus（附一個(gè)電池包計(jì)算案例） ￥20
四、如何將時(shí)域隨機(jī)振動(dòng)曲線轉(zhuǎn)換得到功率譜密度曲線
五、 隨機(jī)振動(dòng)分析理論
附.常見功率譜密度曲線給出形式
附.以dB/oct形式給出的功率譜密度曲線如何計(jì)算
附.國標(biāo)中定義的PSD譜總均方根加速度值是如何計(jì)算的？
六. 隨機(jī)振動(dòng)分析案例-abaqus
第一步：計(jì)算結(jié)構(gòu)模態(tài)，輸出位移和應(yīng)力。
第二步：隨機(jī)振動(dòng)分析
2.1 定義輸出頻率上下限和模態(tài)阻尼
2.2 定義PSD載荷及加載
2.3 定義輸出
2.4 隨機(jī)振動(dòng)計(jì)算頭文件設(shè)置
2.5 隨機(jī)振動(dòng)分析結(jié)果
2.6 隨機(jī)振動(dòng)σ應(yīng)力結(jié)果評(píng)價(jià)
abaqus電池包熱力耦合分析（附CAE模型及分析流程） ￥88
電池包熱力耦合分析
本例展示基于熱-結(jié)構(gòu)耦合的熱力耦合分析。
1 問題設(shè)定 一塊電池組，尺寸為 70mm x 175mm x 400mm。對(duì)模型進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化，保留主體電芯和 PC 部分，約束電池組底部 Z 方向，電芯部分給定生熱源，電池組外表面給定自然對(duì)流散熱 邊界條件，模擬電池組溫度變化和應(yīng)力變化。 由于需要進(jìn)行實(shí)時(shí)熱力耦合分析，因此電池，PC 材料等采用實(shí)體建模，設(shè)定相關(guān)的 coupling 耦合單元和 tie 約束，建立電芯和 PC 材料之間的接觸關(guān)系（包括熱接觸）。
2 分析過程 一般來說，針對(duì)熱力學(xué)問題，通常有順序耦合和完全耦合兩種方法。順序耦合是先進(jìn)行 熱傳導(dǎo)分析，得到溫度分布結(jié)果，然后把溫度分布結(jié)果映射到結(jié)構(gòu)分析模型上。 完全耦合 則是直接在 abaqus 中直接給建立的 coupled temp-displacement 分析步，完全實(shí)時(shí)同步計(jì)算 溫度變化和應(yīng)力變化，并可考慮溫度和結(jié)構(gòu)變形之間的互相影響。
2.1 有限元計(jì)算
2.1.1 幾何處理 在 CAD 軟件中進(jìn)行簡(jiǎn)單處理后，導(dǎo)入 Abaqus 中，需要對(duì)零件進(jìn)行幾何清理和修復(fù)，刪 除不必要的細(xì)節(jié)特征。
2.1.2 賦予材料屬性 根據(jù)不同材料電池，PC 等賦予相應(yīng)的材料參數(shù)，注意因?yàn)檫@里需要進(jìn)行完全熱力耦合分析， 因此材料參數(shù)必須同時(shí)具有力學(xué)參數(shù)和熱學(xué)參數(shù)，包括：密度，彈性模量，泊松比，塑性曲 線，熱膨脹系數(shù)，熱導(dǎo)率，比熱等， 如下圖所示：
2.1.3 模型裝配 在 Abaqus 中裝配的模型，通在 CAD 軟件中裝配位置關(guān)系完全一致。如果在 CAD 軟件中 已經(jīng)裝配即可。
展開 abaqus電池包跌落仿真分析（附CAE模型及分析流程） ￥80
前處理軟件使用 <a href="/major/abaqus">abaqus">Abaqus 2017 CAE完成網(wǎng)格劃分、連接關(guān)系的創(chuàng)建材料屬性定義 、載荷的施加和分析步的設(shè)置。
1. 連接關(guān)系
電池包各部件之間的連接方式如下： 電池包各部件之間的連接方式如下： 電池包各部件之間的連接方式如下： 電池包各部件之間的連接方式如下： 電池包各部件之間的連接方式如下： 電池包各部件之間的連接方式如下： 電池包各部件之間的連接方式如下：
1. 模組與兩端板之間通過長螺桿連接 ；
2. 端板與支撐之間通過螺栓連接；
3. 上下蓋之間通過螺栓連接 ；
4. 箱體與支撐板直接通過焊接連；
5. 箱體與外部承載板之間通過焊接連；
2. 設(shè)置分析步
3.接觸設(shè)置
4. 邊界條件和載荷
5. 提交計(jì)算
6.查看結(jié)果
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展開 【AICFD案例教程】電池包風(fēng)冷散熱分析
圖5-3 結(jié)果更新
4）可視化結(jié)果
① 溫度云圖
單擊菜單欄 后處理> 云圖，選取位置域和變量參數(shù)溫度，設(shè)置等級(jí)參數(shù)256，點(diǎn)擊應(yīng)用，讀取電池包表面溫度云圖，可以看出電池包最高溫度在314K左右，前排電池包最高溫度略低于后排電池包。
圖5-4 溫度云圖
單擊菜單欄 后處理> 面，選取域和變量參數(shù)，設(shè)置平面參數(shù)，點(diǎn)擊應(yīng)用，讀取電池包截面溫度云圖，可以看出電池包內(nèi)部溫度分布與表面溫度分布大致相同。
圖5-5 截面溫度云圖
abaqus電池包沖擊仿真分析（附CAE模型及分析流程） ￥80
電池 組的沖擊 分析
一、 引言
電池系統(tǒng)是新能源汽車的心臟，而沖擊特性對(duì)基本、安 全性、可靠與耐久具有重要影響，且合理的限元仿真分析利于提高電池 系統(tǒng)的性能，實(shí)現(xiàn)輕量化。
要評(píng)估一個(gè) 電池 受到?jīng)_擊 時(shí)的響應(yīng)，需要結(jié)合實(shí)驗(yàn)測(cè)試和分析模擬。與物理 實(shí)驗(yàn)相比，模擬有著明顯的優(yōu)勢(shì)：提供重復(fù)結(jié)果和型上任意點(diǎn)信息（應(yīng)力、 應(yīng)變、加速度等），成本低，在設(shè)計(jì)過程中任意階段都可以進(jìn)行模擬。 <a href="/major/abaqus">Abaqus /Explicit已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于 研究電池產(chǎn)品經(jīng)受沖擊載荷的特性。
二、 問題描述
在本 文中涉及的分析是一個(gè) 電池在某一方向自由落體，不傾斜搖晃 的沖 擊 模擬。該分析主要研究電池構(gòu)件在沖擊 模擬。該分析主要研究電池構(gòu)件在沖過程中 焊接處 可能出現(xiàn)的故障。 分析模 擬了一個(gè) 6 毫秒的的 沖擊 過程。為了減少這次分析的運(yùn)算時(shí)間 ，使用了質(zhì)量縮放 使用了質(zhì)量縮放 技術(shù) 。利用質(zhì)量縮放，求解過程中 ，ABAQUS在不連續(xù)的時(shí)間點(diǎn)自動(dòng)進(jìn)行 質(zhì)量縮放 ，來保證用戶指定的最小時(shí)間增量。
三、 有限元模型 有限元模型
電池 組的模型包括 鋁殼 ，鎳片 ，銅鎳片 ，銅，電池上支架 電池上支架 ，電池下支架 ，電池 和電 池膠蓋 。整個(gè)裝配體模型共使用 34 萬個(gè)節(jié)點(diǎn)與 14 萬個(gè)單元， 鋁殼 和鎳片 省略焊 點(diǎn)圓孔， 銅片 使用 S4R 和 S3殼單元，電池包的上蓋和下使用 C3D10M 二階四 面體單元。
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展開 電池包定頻疲勞分析 optistruct/nastran+ncode（附模型） ￥20
定頻疲勞分析是為了考核結(jié)構(gòu)耐共振頻率或耐預(yù)定頻率振動(dòng)的能力。
根據(jù)GB 38031—2020《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》中 8.2.1要求，對(duì)電池包三個(gè)方向分別加載定頻激勵(lì)，首先，利用optistruct/nastran進(jìn)行頻率響應(yīng)，計(jì)算20Hz幅值為1g加速度激勵(lì)下電池包應(yīng)力響應(yīng)；根據(jù)得到的應(yīng)力響應(yīng)結(jié)果，通過ncode計(jì)算電池包疲勞性能。
Step1： 頻響計(jì)算
單位加速度載荷激勵(lì)下結(jié)構(gòu)的動(dòng)響應(yīng)。
模態(tài)求解：0-100Hz；
頻響：輸出20Hz時(shí)的應(yīng)力響應(yīng)。
Step2：疲勞計(jì)算
基于材料的 S-N 曲線和 Miner累積損傷準(zhǔn)則，用N-code應(yīng)力疲勞分析求解器求解， 選擇 Goodman 修正法對(duì)疲勞平均應(yīng)力進(jìn)行修正，最終獲得定頻振動(dòng) 3 個(gè)振動(dòng)方向疊加的結(jié)構(gòu)損傷云圖。
展開 Icepak電池包熱分析
一、背景
某手持家電設(shè)備，工作時(shí)間小于十分鐘，但工作電流較大，會(huì)產(chǎn)生大量的熱，需評(píng)估電池支架以及外殼（手持區(qū)域）的溫度情況。
二、方案
將電池包在Space Claim中進(jìn)行適當(dāng)幾何簡(jiǎn)化，在Icepak中完成瞬態(tài)熱分析。
三、分析結(jié)果（支架某點(diǎn)溫度響應(yīng)曲線）
仿真結(jié)果
測(cè)試結(jié)果
支架溫度分布云圖
干貨 | 動(dòng)力電池包CAE分析案例
仿真結(jié)果如下：
顛簸路面同時(shí)緊急制動(dòng)
顛簸路面同時(shí)急轉(zhuǎn)彎
3.4 動(dòng)態(tài)分析
動(dòng)態(tài)分析按照定頻分析和掃頻分析兩步進(jìn)行，電池模組與電池包殼體的固定連接設(shè)置成接觸約束，使用HyperMesh進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并使用其中的求解器Abaqus進(jìn)行約束加載和計(jì)算，最后再用HyperMesh查看結(jié)果。
定頻分析，將工況33Hz設(shè)置成振動(dòng)頻率，加速度70m/s^2，根據(jù)這兩個(gè)初級(jí)輸入，計(jì)算定頻振動(dòng)的振幅。使用這個(gè)定頻振動(dòng)，計(jì)算上下，前后，左右三個(gè)方向的定頻分析。表格中數(shù)據(jù)單位為Mpa。設(shè)計(jì)選用材料的屈服極限為170.1Mpa。
掃頻分析，掃頻范圍17-200Hz，頻率變化按照線性規(guī)律。掃頻過程，就是尋找200Hz以下的系統(tǒng)共振頻率。結(jié)果，方形電池包找到了2個(gè)共振頻率：99.2Hz和177.2Hz都是在模態(tài)分析的3階頻率以上的高階頻率，兩個(gè)結(jié)果并無矛盾。
參考文獻(xiàn)
1 陶銀鵬，CAE技術(shù)在電動(dòng)汽車電池包設(shè)計(jì)中的應(yīng)用;
2 谷理想，電動(dòng)汽車電池包疲勞壽命預(yù)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究;
3 蘇陽，電動(dòng)車電池包振動(dòng)疲勞分析;
4 GB/T 31467.3-2015 電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng) 第3部分 安全性要求與測(cè)試方法.
展開 CAE在電池包仿真分析中的應(yīng)用
新能源領(lǐng)域上規(guī)模的企業(yè)都做過仿真分析，不少企業(yè)都與我司有過仿真方面的合作。
1
電池包——振動(dòng)仿真
分析背景：蓄電池包或系統(tǒng)安裝在振動(dòng)臺(tái)上，振動(dòng)測(cè)試在三個(gè)方向上進(jìn)行，測(cè)試從Z軸開始，然后是Y軸，最后是X軸。
判斷試驗(yàn)是否通過的標(biāo)準(zhǔn)：試驗(yàn)中，要求蓄電池包或系統(tǒng)保持連接可靠、結(jié)構(gòu)完好，無外殼破裂。
蓄電池包Y軸振動(dòng)過程中，內(nèi)部連接區(qū)域最大應(yīng)力低于所用材料屈服強(qiáng)度（SPCC/166Mpa），連接可靠。
振動(dòng)測(cè)試功率譜密度（PSD）值和頻率
2
電池包——沖擊仿真
蓄電池包或系統(tǒng)無電泄露、外殼破裂、著火或爆炸現(xiàn)象。
3
電池包——翻轉(zhuǎn)仿真
試驗(yàn)中，要求蓄電池包或系統(tǒng)無外殼破裂，連接可靠、結(jié)構(gòu)完好。
試驗(yàn)裝置
4
電池包——跌落仿真
蓄電池包或系統(tǒng)以實(shí)際維修或者安裝過程中最可能跌落的方向，若無法確定最可能跌落的方向，則沿Z軸方向，從1m的高度處自由跌落到水泥地面上。
蓄電池包或系統(tǒng)無電解液泄露、著火或爆炸現(xiàn)象。
展開 電動(dòng)車動(dòng)力電池包的隨機(jī)振動(dòng)疲勞仿真分析案例
車載動(dòng)力電池包在電動(dòng)汽車行駛過程中承受著振動(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 接新能源電池包結(jié)構(gòu)仿真分析
接仿真任務(wù)，主要為新能源電池包結(jié)構(gòu)類:振動(dòng)，沖擊，擠壓，碰撞，底部球擊，模組膨脹力等等。D寫畢設(shè)論文，有需要私聊。
