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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，按照國標(biāo)GB/T31467.3-7.1振中的要求，電池包需要在振動試驗臺上進行三個方向上疲勞耐久，測試從Z軸開始，然后是Y軸，最后是X軸。每個方向的測試時間是21個小時。本文基于某車型動力電池包，使用Hypermesh-Optistruct-Ncode聯(lián)合仿真分析手段，進行隨機振動疲勞分析。

例如，如果PSD以g^2/Hz為單位，則FRF應(yīng)表示在頻率范圍內(nèi)對1g負載的頻率響應(yīng)。輸入完功率譜密度文件后還需對PSD隨機振動分析進行設(shè)置，如圖4所示。電池包的隨機振動的壽命估計采用Dirlik方法，該方法是通過運用蒙特卡羅（Monte Carlo）技術(shù)做大量的計算機模擬，得出頻域信號疲勞分析法的經(jīng)驗閉合解。Dirlik給出的經(jīng)驗公式已經(jīng)被證明精度足夠，在工程上經(jīng)常采用。

圖7 約束條件6) 創(chuàng)建分析本案例采用模態(tài)法隨機響應(yīng)分析，故第一步創(chuàng)建頻率分析，第二步創(chuàng)建隨機響應(yīng)分析，為保證計算精度，頻率分析步的頻率區(qū)間取激勵頻率的1.5-2倍。隨機振動分析步載荷輸入即加速度PSD功率譜密度可參考《GB38031-2020電動汽車用動力蓄電池安全要求》進行設(shè)置，完成各分析步參數(shù)設(shè)置后，提交計算。本次主要進行了Z向隨機振動分析。

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(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。

根據(jù)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(yīng)，計算20Hz幅值為1g加速度激勵下電池包應(yīng)力響應(yīng)；根據(jù)得到的應(yīng)力響應(yīng)結(jié)果，通過ncode計算電池包疲勞性能。

隨機振動分析案例-abaqus第一步：計算結(jié)構(gòu)模態(tài)，輸出位移和應(yīng)力。第二步：隨機振動分析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 隨機振動計算頭文件設(shè)置2.5 隨機振動分析結(jié)果2.6 隨機振動σ應(yīng)力結(jié)果評價

GB38031-2020 新能源電池包隨機振動CAE分析報告 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

圖16 基于Simdroid平臺的仿真APP開發(fā)環(huán)境3、基于仿真APP的結(jié)構(gòu)設(shè)計本仿真APP針對電子行業(yè)典型的PCB結(jié)構(gòu)進行模態(tài)分析和隨機振動分析，可實現(xiàn)：1）評估焊點材料屬性對結(jié)構(gòu)模態(tài)特性及隨機振動響應(yīng)的影響；2）計算不同PSD譜加載里量級下的隨機振動響應(yīng)RMS結(jié)果，評估焊點陣列在極限工況下是否發(fā)生強度失效；3）評估不同模態(tài)阻尼比對隨機振動響應(yīng)結(jié)果的影響。

通過對壓縮機殼體進行VTF（振動傳遞函數(shù)）仿真分析，尋找上下殼體振速最大的位置，并基于OptiStruct對壓縮機殼體進行形貌優(yōu)化，在殼體上優(yōu)化出最佳的加強筋位置、形狀及尺寸，指導(dǎo)殼體加強筋的設(shè)計。對優(yōu)化后的殼體結(jié)構(gòu)進行模態(tài)及VTF仿真校驗，第一階固有頻率提升8.5%，第二階固有頻率提升3.0%，殼體響應(yīng)點法向振速MAX值降低23.6%，并低于目標(biāo)值。

有以下幾個原因： 確定頻率范圍：模態(tài)分析可以幫助確定結(jié)構(gòu)的固有頻率范圍。這對于隨機響應(yīng)分析中的頻率范圍選擇非常關(guān)鍵，因為隨機激勵通常以一段頻率范圍內(nèi)的能量進行建模。通過模態(tài)分析，我們可以了解結(jié)構(gòu)的固有頻率范圍，并確保在隨機響應(yīng)分析中涵蓋這個范圍。 選擇模態(tài)數(shù)量：模態(tài)分析可以幫助確定需要考慮的模態(tài)數(shù)量。隨機響應(yīng)分析通常會基于一定數(shù)量的模態(tài)來估計結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。

<p>基于加速度功率譜密度曲線（ASD）的振動分析，即針對隨機振動的結(jié)構(gòu)有限 元分析。

示例：1.模態(tài)疊加法隨機振動分析，計算結(jié)構(gòu)模態(tài)。2.根據(jù)產(chǎn)品工作環(huán)境輸入環(huán)境PSD譜，3.根據(jù)模態(tài)仿真結(jié)果輸入，正弦駐頻頻率（通常由振型或者單位激勵的諧響應(yīng)仿真的響應(yīng)峰值確定）幅值、帶寬：根據(jù)試驗要求結(jié)合頻率點確定。（第一行116.36Hz，為驗證excel的計算結(jié)果是否與教材案例一致）4.點擊“組合”按鈕即可完成PSD疊加。

二、參考文獻 如何理解隨機振動的功率譜密度. J Pan. 知乎 《OptiStruct結(jié)構(gòu)分析與工程應(yīng)用》，劉勇，陳斌，羅峰. 機械工業(yè)出版社文章來源：結(jié)構(gòu)仿真學(xué)習(xí)