新能源汽車電池包底座模態(tài)分析
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2024-04-17
新能源汽車電池包底座模態(tài)分析的視頻教程
新能源汽車電池包熱管理及熱仿真分析案例應(yīng)用解析
主講新能源汽車電池包熱管理及熱仿真開發(fā)流程中涉及到的相關(guān)仿真問(wèn)題 主要包含 1、電池包幾何前處理（風(fēng)冷電池包幾何前處理、液冷電池包幾何前處理、圓柱電池包幾何前處理、軟包電池幾何前處理）講解，主體講解電池包各大系統(tǒng)在不同仿真應(yīng)用中的簡(jiǎn)化方法，涵蓋風(fēng)冷、液冷、圓柱、軟包、方形鋁殼等不同方案的組合電池包。依據(jù)仿真需求對(duì)電池結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析，合理合適的簡(jiǎn)化。
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新能源汽車電池包結(jié)構(gòu)仿真教程25講-獲得Hypermesh、Abaqus和nCode聯(lián)合仿真分析能力
《電池包結(jié)構(gòu)仿真教程 25講》獲得Hypermesh、Abaqus和nCode聯(lián)合仿真分析能力，是筆者汽車行業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，它包括新能源汽車電池包網(wǎng)格劃分、電池包國(guó)標(biāo)仿真、電池包疲勞仿真。講解了電池包有限元模型的建立，講解了ncode進(jìn)行定頻掃頻隨機(jī)振動(dòng)疲勞求解方法，電池包模態(tài)接觸處理方法、電池包的螺栓，膠結(jié)，焊接處理方法和abaqus計(jì)算電池包模態(tài)，沖擊，跌落，碰撞，擠壓的方法等。
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正弦掃頻+定頻+多軸+PSD新能源汽車電池包Hyperworks+Ncode國(guó)標(biāo)振動(dòng)疲勞仿真分析教程
第一節(jié) 電池包Z向隨機(jī)振動(dòng)疲勞仿真分析方法（GB要求的第一個(gè)必做的振動(dòng)方向） 1.1 GB31467.3中振動(dòng)疲勞仿真分析介紹 1.2 新能源汽車電池包Z向頻響分析 1.3 新能源汽車電池包Z向振動(dòng)疲勞仿真分析 1.4 新能源汽車電池包疲勞仿真結(jié)果輸出及評(píng)價(jià) 第二節(jié) 電池包多軸振動(dòng)疲勞仿真分析方法（GB要求的Z向合格之后才做的） 2.1 基于Ncode的多軸振動(dòng)疲勞分析簡(jiǎn)介
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新能源汽車電池包底座模態(tài)分析的實(shí)例教程
【iSolver案例分享58】新能源汽車電池包底座模態(tài)分析
1.引言：
iSolver為一個(gè)完全自主的面向工程應(yīng)用的通用結(jié)構(gòu)有限元軟件，對(duì)標(biāo)Nastran、Ansys、Abaqus設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，具備結(jié)構(gòu)有限元常用分析類型和單元、材料、載荷等基礎(chǔ)算法組件，精度和Abaqus一致。本文以新能源汽車電池包底座模態(tài)分析為例，演示iSolver的分析流程，并將iSolver和Abaqus計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。
2.模型背景：
此案例為新能源汽車電池包底座的模態(tài)分析，由于汽車在使用過(guò)程中會(huì)受到路面的隨機(jī)振動(dòng)激勵(lì)，對(duì)于電池包底座來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)初期就應(yīng)該避免各階模態(tài)與路面激勵(lì)過(guò)于相近的問(wèn)題，所以需要對(duì)其進(jìn)行模態(tài)分析。分析對(duì)象為不規(guī)則二維實(shí)體帶加筋板結(jié)構(gòu)。為保證最大限度將模型劃分為四邊形網(wǎng)格，需要將模型進(jìn)行適當(dāng)切分再用殼單元進(jìn)行離散進(jìn)行有限元模型建立，其中，電池包底座殼單元厚度為6mm，加筋板厚度為4mm。該結(jié)構(gòu)選用的單位制為SI(mm)制，結(jié)構(gòu)材料為6063鋁，其彈性模量為70e3MPa，泊松比為0.33，密度為2.7e-9tonne/mm3。
3.建模：
有限元模型如下：
為了保證模型的求解精度，整體結(jié)構(gòu)盡可能采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，殼單元95%以上均為四邊形單元。模型共劃分為108638個(gè)單元。
展開 新能源汽車試驗(yàn)T型槽平臺(tái)：電池包碰撞與電機(jī)耐久測(cè)試專用方案
在新能源汽車研發(fā)與質(zhì)檢領(lǐng)域，電池包碰撞測(cè)試與電機(jī)耐久測(cè)試是評(píng)估核心部件安全性與可靠性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。新能源汽車試驗(yàn)T型槽平臺(tái)作為測(cè)試的核心基準(zhǔn)載體，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能參數(shù)直接決定測(cè)試數(shù)據(jù)的性與測(cè)試過(guò)程的安全性。本文結(jié)合新能源汽車試驗(yàn)平臺(tái)、電池包測(cè)試專用T型槽、電機(jī)耐久試驗(yàn)基準(zhǔn)臺(tái)等高頻關(guān)鍵詞，針對(duì)性解析適配電池包碰撞與電機(jī)耐久測(cè)試的專用方案，為新能源汽車核心部件測(cè)試提供實(shí)操支撐。
一、專用平臺(tái)核心性能要求：適配新能源測(cè)試嚴(yán)苛場(chǎng)景
新能源汽車電池包碰撞測(cè)試需承受瞬時(shí)強(qiáng)沖擊載荷（可達(dá)10-20g），電機(jī)耐久測(cè)試需長(zhǎng)期耐受高頻振動(dòng)（頻率50-2000Hz），因此專用T型槽平臺(tái)需滿足三大核心性能：一是剛性，確保沖擊與長(zhǎng)期振動(dòng)下無(wú)塑性變形；二是定點(diǎn)，保障測(cè)試件安裝同軸度與位置精度；三是安全防護(hù)，適配高壓、高沖擊的測(cè)試環(huán)境。平臺(tái)精度等級(jí)優(yōu)先選用00級(jí)（平面度≤0.02mm/m），槽寬公差控制在H6級(jí)，為測(cè)試提供穩(wěn)定基準(zhǔn)。
二、電池包碰撞測(cè)試專用方案：強(qiáng)沖擊下的穩(wěn)定支撐
1.材質(zhì)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化：選用QT600強(qiáng)度球墨鑄鐵，經(jīng)高溫時(shí)效+振動(dòng)時(shí)效+自然時(shí)效三重處理，殘余應(yīng)力去除率≥99%，搭配“箱型封閉框架+加密加強(qiáng)筋”結(jié)構(gòu)，筋板厚度≥35mm，臺(tái)面厚度≥150mm，可承受20g瞬時(shí)沖擊載荷，臺(tái)面撓度≤0.01mm/m。
2.定點(diǎn)與固定設(shè)計(jì)：采用寬幅T型槽（槽寬36-45mm），間距100-150mm，搭配12.9級(jí)強(qiáng)度防松螺栓與專用防滑夾具，確保電池包測(cè)試件牢固固定，碰撞過(guò)程中無(wú)移位；臺(tái)面對(duì)稱分布定點(diǎn)銷孔，定點(diǎn)精度≤±0.01mm，保障每次測(cè)試安裝位置一致性。
展開 本文針對(duì)新能源汽車動(dòng)力電池包的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，使用MeshFree軟件對(duì)其進(jìn)行CAE仿真分析，并與傳統(tǒng)FEM軟件OptiStruct、Abaqus的分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。
電池包的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)如上圖，主要由模組、箱體支架、箱體托盤以及加強(qiáng)梁等部件組成。本文使用MeshFree軟件對(duì)電池包的三個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行分析（模態(tài)分析、自重工況分析、隨機(jī)振動(dòng)分析），各分析約束部位均為電池包與車身連接螺栓。
將電池包三維數(shù)據(jù)導(dǎo)入MeshFree，給各部件賦予材料（材料參數(shù)均為自己設(shè)置，未對(duì)應(yīng)實(shí)際材料），使用自動(dòng)接觸工具建立各部件的焊接接觸，并根據(jù)各個(gè)部件的基本尺寸，對(duì)其設(shè)置不同的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格參數(shù)。
1. 模態(tài)分析
將前面的約束應(yīng)用到模態(tài)分析工況中，并設(shè)置模態(tài)求解控制參數(shù)，得到MeshFree的一階模態(tài)結(jié)果為32.7 Hz：
將同樣的三維模型用Hypermesh劃分網(wǎng)格，然后將網(wǎng)格模型分別用Optistruct和Abaqus兩個(gè)求解器計(jì)算，得到的一階模態(tài)分別為：Optistruct：32.5 Hz；Abaqus：31.7 Hz。具體結(jié)果可以參見(jiàn)附件文檔。
2. 自重工況分析
將前面的約束應(yīng)用到線性分析工況中，并設(shè)置自重作為載荷：得到線性分析的最大位移為0.35 mm，發(fā)生在箱體托盤側(cè)邊；最大應(yīng)力為19.8 MPa，發(fā)生在箱體托盤底部。
Optistruct和Abaqus的具體結(jié)果可以參見(jiàn)附件文檔。
3. 隨機(jī)振動(dòng)工況分析
隨機(jī)振動(dòng)工況是新能源動(dòng)力電池GB里明確要求的項(xiàng)目，對(duì)整個(gè)電池包的疲勞耐久評(píng)判具有重要意義。
展開 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 掣肘新能源汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素是什么？
是續(xù)航能力，是電池！
節(jié)能環(huán)保的理念深入人心，國(guó)家大力推行，新能源汽車已是大勢(shì)所趨，新能源汽車各方面技術(shù)已經(jīng)漸漸趨于成熟，但是電池技術(shù)還有待突破，電池設(shè)計(jì)的進(jìn)展就是新能源汽車進(jìn)步的核心，所以新能源汽車電池包的設(shè)計(jì)開發(fā)是重中之重！
如今很多廠商已經(jīng)采用仿真軟件實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中的模擬測(cè)試，但是效率可能并未有質(zhì)的飛躍，如何快速將仿真效率提升50%以上，不妨試試元王電池包自動(dòng)化CAE平臺(tái)！
電池包自動(dòng)化CAE平臺(tái)就是元王針對(duì)電池包產(chǎn)品定制化二次開發(fā)的CAE仿真平臺(tái)。不可否認(rèn)，原有仿真軟件功能強(qiáng)大，通用性強(qiáng)，但大家都是這么用，仿真效率卻很難再有突破。而元王不改變現(xiàn)有仿真軟件系統(tǒng)內(nèi)核，針對(duì)電池包進(jìn)行定制化修改和功能擴(kuò)展。“針對(duì)性”“定制化”就是效率升級(jí)的關(guān)鍵。
元王電池包自動(dòng)化CAE平臺(tái)，經(jīng)企業(yè)實(shí)際應(yīng)用，前處理建模時(shí)間平均縮短50%，后處理周期平均縮短70%，那元王電池包二次開發(fā)仿真軟件到底是如何實(shí)現(xiàn)效率提升的呢？
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2. 網(wǎng)格自動(dòng)劃分及質(zhì)量調(diào)整
3.
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新能源汽車試驗(yàn)T型槽平臺(tái)：電池包碰撞與電機(jī)耐久測(cè)試專用方案
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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
本文以新能源汽車電池包底座模態(tài)分析為例，演示iSolver的分析流程，并將iSolver和Abaqus計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。
2.模型背景：
此案例為新能源汽車電池包底座的模態(tài)分析，由于汽車在使用過(guò)程中會(huì)受到路面的隨機(jī)振動(dòng)激勵(lì)，對(duì)于電池包底座來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)初期就應(yīng)該避免各階模態(tài)與路面激勵(lì)過(guò)于相近的問(wèn)題，所以需要對(duì)其進(jìn)行模態(tài)分析。分析對(duì)象為不規(guī)則二維實(shí)體帶加筋板結(jié)構(gòu)。
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
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。
作為新能源汽車“三電系統(tǒng)”的重要組成部分，驅(qū)動(dòng)電機(jī)朝著小型化、輕量化、高速、高功率密度、高效率的方向發(fā)展，導(dǎo)致電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)較薄化，易產(chǎn)生振動(dòng)噪聲問(wèn)題。振動(dòng)噪聲會(huì)引起電機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞損壞，降低整車舒適性，引起市場(chǎng)抱怨，進(jìn)而降低產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。因此，解決電機(jī)振動(dòng)噪聲問(wèn)題成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)研究的熱點(diǎn)。
電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，作用于定子的徑向電磁力波頻率與定子結(jié)構(gòu)固有頻率接近時(shí)會(huì)引起共振
作為新能源汽車“三電系統(tǒng)”的重要組成部分，驅(qū)動(dòng)電機(jī)朝著小型化、輕量化、高速、高功率密度、高效率的方向發(fā)展，導(dǎo)致電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)較薄化，易產(chǎn)生振動(dòng)噪聲問(wèn)題。振動(dòng)噪聲會(huì)引起電機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞損壞，降低整車舒適性，引起市場(chǎng)抱怨，進(jìn)而降低產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。因此，解決電機(jī)振動(dòng)噪聲問(wèn)題成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)研究的熱點(diǎn)。 電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，作用于定子的徑向電磁力波頻率與定子結(jié)構(gòu)固有頻率接近時(shí)會(huì)引起共振，進(jìn)而產(chǎn)生電磁噪聲。為抑制電磁噪
文章來(lái)源：中國(guó)汽車技術(shù)研究中心有限公司
1引言
隨著新能源汽車普及應(yīng)用，動(dòng)力電池管理系統(tǒng)成為電池系統(tǒng)的核心、守護(hù)電池安全的關(guān)鍵，企業(yè)對(duì)電池管理的研發(fā)熱度不斷升溫。動(dòng)力電池管理功能可分為電管理、狀態(tài)管理和熱管理。電管理使動(dòng)力電池發(fā)揮優(yōu)異的輸出性能，同時(shí)不會(huì)發(fā)生過(guò)充和過(guò)放，電池單體之間容量均衡。電池狀態(tài)管理功能是電管理的基礎(chǔ)，準(zhǔn)確估計(jì)電池荷電狀態(tài)
新能源汽車用電機(jī)模態(tài)有限元分析！ 1 引言 作為新能源汽車“三電系統(tǒng)”的重要組成部分，驅(qū)動(dòng)電機(jī)朝著小型化、輕量化、高速、高功率密度、高效率的方向發(fā)展，導(dǎo)致電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)較薄化，易產(chǎn)生振動(dòng)噪聲問(wèn)題。振動(dòng)噪聲會(huì)引起電機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞損壞，降低整車舒適性，引起市場(chǎng)抱怨，進(jìn)而降低產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。因此，解決電機(jī)振動(dòng)噪聲問(wèn)題成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)研究的熱點(diǎn)。 電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，作用于定子的徑向電磁力波頻率與定子結(jié)構(gòu)固有頻率接近
掣肘新能源汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素是什么？
是續(xù)航能力，是電池！
節(jié)能環(huán)保的理念深入人心，國(guó)家大力推行，新能源汽車已是大勢(shì)所趨，新能源汽車各方面技術(shù)已經(jīng)漸漸趨于成熟，但是電池技術(shù)還有待突破，電池設(shè)計(jì)的進(jìn)展就是新能源汽車進(jìn)步的核心，所以新能源汽車電池包的設(shè)計(jì)開發(fā)是重中之重！
如今很多廠商已經(jīng)采用仿真軟件實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中的模擬測(cè)試，但是效率可能并未有質(zhì)的飛躍
