電池包pack疲勞壽命分析的案例
abaqus電池包隨機振動疲勞分析（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，即針對隨機振動的疲勞壽命 分析。
1 問題設定 一塊電池組，尺寸為 70mm x 175mm x 400mm。該電池組的兩端共有 6 個端點，分別受 到垂直于電池組平面的激勵作用，且激勵的加速度功率譜密度曲線（ASD）相同。 由于在隨機振動基于線性動力學原理，因此電池，PC 材料等采用實體建模，其他鈑金 采用殼單元建模， 設定相關的 fastener 點焊單元，coupling 耦合單元和 tie 約束，建立零件 和零件之間相應的連接關系。
兩端所對應的 PSD 譜線如下圖。請注意該曲線的頻率截斷在 200Hz 處。
2 分析過程 一般來說，針對隨機振動的疲勞分析包含兩大步。第一步是在 Abaqus 中完成固有模態 和掃頻兩個計算；第二步是把這兩個計算結果與 PSD 曲線一起輸入 fe-safe，運行若干設置 后完成疲勞分析，得到相關結果。
以下內容包含完整的詳細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 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構耐共振頻率或耐預定頻率振動的能力。
根據GB 38031—2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》中 8.2.1要求，對電池包三個方向分別加載定頻激勵，首先，利用optistruct/nastran進行頻率響應，計算20Hz幅值為1g加速度激勵下電池包應力響應；根據得到的應力響應結果，通過ncode計算電池包疲勞性能。
Step1： 頻響計算
單位加速度載荷激勵下結構的動響應。
模態求解：0-100Hz；
頻響：輸出20Hz時的應力響應。
Step2：疲勞計算
基于材料的 S-N 曲線和 Miner累積損傷準則，用N-code應力疲勞分析求解器求解， 選擇 Goodman 修正法對疲勞平均應力進行修正，最終獲得定頻振動 3 個振動方向疊加的結構損傷云圖。
展開 電動車動力電池包的隨機振動疲勞仿真分析案例
Alphatigue軟件內含超過500種材料和連接工藝的疲勞曲線，操作時需在“Mat Map”設置框內為不同的Section選擇對應的疲勞材料卡。設置疲勞分析流程的參數，其中分析方法選擇“標準SN法”，應力組合方式為“Abs MaxPrincipal”。
圖5 SN求解器參數設置
6.分析結果
計算完成后，軟件將自動輸出結果文件。任務的后處理可以在Alphatigue自帶的后處理模塊中進行，包括分析結果的可視化查看、分析結果文件的導出等。同時也可以選用其他通用后處理軟件打開，如Metapost軟件，以查看塔包的損傷分布情況，如圖6所示。最大損傷位于電池包與支架相連的部位，損傷(Damage)為0.11，壽命(Repeats)為8.81。
A:Meta后處理視圖
B：Alphatigue后處理模塊試圖
圖6 電池包隨機振動疲勞分析結果
7.基于nCode的電池包隨機振動疲勞壽命對比分析
基于本文所述的參數和分析方法，利用nCode對塔包進行基于實際道路載荷信號的疲勞壽命分析，計算流程如圖8所示
圖7 nCode電池包隨機振動疲勞分析Flow
結果顯示，最大損傷（Damage）為0.1172，壽命（Repeats）為8.532。基于nCode獲得的結果與Alphatigue軟件的結果接近，其疲勞損傷分布如圖8所示。
圖8 nCode電池包隨機振動疲勞分析結果
8.結語
疲勞問題一直是汽車結構開發開發中的難點，影響疲勞壽命的因素較多且不易控制。本文基于Alphatigue軟件，以電池包仿真模型為基礎，分析了其在隨機振動載荷下的疲勞壽命。結果表明，該型電池包的疲勞性能滿足設計要求。
文章來源：疲勞壽命分析技術
展開 基于Ncode的新能源汽車電池包隨機振動疲勞分析
圖8 損傷結果
圖9 壽命結果
圖10 應力均方根
四、結果評價
對電池包支架進行振動疲勞分析，可以將電池包振動疲勞分析整個流程固化下來，包括PSD載荷、求解參數設置等，若后續需要更新模型或材料，直接在此模型上進行修改即可完成振動疲勞分析；通過分析可以預測電池包的支架疲勞損傷是否滿足要求，如本例中根據《GBT 31467.3-2015 電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統 第3部分 安全性要求與測試方法》中7.1振動疲勞法規要求，按規定的功率譜密度及仿真時間，電池包總損傷為0.848。小于1，理論滿足法規要求。
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