S22H47电池箱振动、疲劳、冲击、挤压、跌落仿真分析方法

1、文件编号：密级：电池箱振动、疲劳、冲击、挤压、跌落仿真分析方法版本：AO编制：校对：审核：批准:XXX有限公司20XX-06-20目录1 电池箱振动仿真分析21.1 分析目的21.2 使用的分析软件21.3 有限元模型处理21.4 工况建立21.5 分析结果及评定标准22 电池箱疲劳仿真分析22.1 分析目的22.2 使用的分析软件22.3 模型描述22.4 工况设置22.5 分析结果及评定标准33 电池箱冲击仿真分析33.1 分析目的33.2 使用的分析软件33.3 模型描述33.4 工况设置33.5 分析结果及评定标准44 电池箱挤压仿真分析44.1 分析目的44.2 使用的分析软件44.

2、3 模型描述44.4 工况设置44.5 分析结果及评定标准45 电池箱跌落仿真分析45.1 规范文件引用说明55.2 分析目的55.3 使用的分析软件55.4 模型处理55.5 分析结果及评价标准51 电池箱振动仿真分析1.1 分析目的电动汽车在行驶过程中，电池本身质量和外界激励往往导致电动汽车上的电池箱受到破坏，这将会影响到汽车的正常行驶，甚至会出现漏电等现象危害到乘员安全。故在开发设计时,需要对其进行振动分析。1.2 使用的分析软件前处理：hypermesh求解器：Abaqus/nastran后处理：hyperview1.3 有限元模型处理电池箱箱体由于厚度比较薄，所以通过hypermes

3、h软件直接对电池箱进行中面抽取和几何清理之后，再对模型进行2D网格单元的划分。对于电池箱的焊点直接用acm类型单元模拟，电池箱的粘胶用adhesive类型单元模拟，螺栓、缝焊连接用RBE2单元模拟。1.4 工况建立边界条件：频率f=33Hz,加速度A=50m/s2。载荷：对电池箱X向、Y向、Z向分别进行振动分析；振动响应分析方法。1.5 分析结果及评定标准分析输出电池箱应力云图，关注电池箱的最大应力；电池箱的最大应力应小于其材料屈服应力。2 电池箱疲劳仿真分析2.1 分析目的电池箱是整车提供的重要组成部分，为确保车辆在行驶过程中电池箱的安全可靠性。故在开发设计时，,需要对其进行疲劳分析。2.2

4、 使用的分析软件前处理：hypermesh求解器：ncode后处理：ncode/hyperview2.3 模型描述a）以振动分析中X、Y、Z方向振动工况分析应力结果为基础；b）设定电池箱各个零部件材料的S-N曲线。2.4 工况设置边界条件：将振动分析结果导入到ncode，进行各个材料S-N曲线设定。载荷：设定疲劳分析所需的载荷谱。2.5 分析结果及评定标准分析输出电池箱寿命云图，关注电池箱的最小寿命；电池箱的最小寿命应不小于振动试验目标要求。3 电池箱冲击仿真分析3.1 分析目的当汽车行驶在不平整的路面、加速或刹车及急转弯时,电池块的晃动产生的惯性冲击力作用于箱体内壁。故在开发设计时，,需要对

5、其进行冲击分析。3.2 使用的分析软件前处理：hypermesh求解器：Abaqus/nastran后处理：hyperview3.3 模型描述a）用10mm对几何进行划分，网格要保证平顺性和均匀性，最小尺寸要保证大于4mm,同时满足其他网格质量要求；b）电池箱的焊点用acm类型单元模拟；c）电池箱的粘胶用adhesive类型单元模拟；d）螺栓、缝焊连接用RBE2单元模拟。3.4 工况设置a）边界条件：约束电池箱与车身连接处螺栓孔处全部自由度。b）载荷：将电池块产生的冲击载荷等效为静载荷均匀地施加在电池箱的内侧和底部的节点上，并施加各个方向加速度（加速度大小如表1所示）。加载工况XYZ工况1Z向

6、跳动00-2.5g工况2制动1.0g0-1g工况3转向（右）00.6g-1g工况4转向（左）0-0.6g-1g工况5综合0.7g0.4g-1g表1工况设定3.5 分析结果及评定标准分析输出电池箱应力云图，关注电池箱的最大应力；电池箱的最大应力应小于其材料屈服应力。4 电池箱挤压仿真分析4.1 分析目的电池箱起着保证电池组安全和正常工作的关键。为保证电池包系统的正常工作,故在开发设计时，,需要考察电池箱挤压性能。4.2 使用的分析软件前处理：hypermesh求解器：Abaqus/Lsdyna后处理：hyperview4.3 模型描述a）用10mm对几何进行划分，网格要保证平顺性和均匀性，最小尺

7、寸要保证大于4mm,同时满足其他网格质量要求；b）电池箱的焊点用acm类型单元模拟；c）电池箱的粘胶用adhesive类型单元模拟；d）螺栓、缝焊连接用RBE2单元模拟。4.4 工况设置a）电池箱的挤压是采用半圆柱体对电池箱外壳从X方向实施挤压，挤压距离控制在电池箱该方向长度的30%；b）将电池箱置于固定支撑面与带半圆柱挤压面之间；c）对挤压面施加位移载荷（其值为电池箱挤压方向长度的30%）4.5 分析结果及评定标准分析输出电池箱位移、应力云图，关注电池箱的变形情况及最大应力；电池箱的最大应力应小于其材料抗拉应力。5 电池箱跌落仿真分析5.1 规范文件引用说明本规范引用LS-DYNA碰撞安全模

8、型联接规范。5.2 分析目的根据QCT743-2006电动汽车用锂离子蓄电池规范标准，考核电池箱跌落性能。5.3 使用的分析软件前处理：hypermesh求解器：Lsdyna后处理：hyperview5.4 模型处理5.4.1有限元模型建立a）用10mm对几何进行划分，网格要保证平顺性和均匀性，最小尺寸要保证大于4mm,同时满足其他网格质量要求；b）电池箱的焊点用acm类型单元模拟；c）电池箱的粘胶用adhesive类型单元模拟；d）螺栓、缝焊连接用RBE2单元模拟；e）引用LS-DYNA碰撞安全模型联接规范。5.4.2模型载荷边界说明a）电池箱从1.5m高度处自由跌落到厚度为20mm的硬木地板上，每个面1次。b）根据自由落体公式vt"2=2gh，求出在距离地面10mm时速度为5.4mm/ms。5.4.3模型检查整个模型设定完成后，应进行检查：a）各部件之间有无穿透。（不用零部件本身厚的检查，整个模型统一用1mm厚度来检查）b）检查单元质量，对可能引起质量增加的焊点和单元长度进行着重检查。c）是否有未连接的部件。d）刚性单元没有自由端。e）用LS-DYNA进行计算，看是否报错，如有错误，则及时更正。5.5 分析结果及评价标准5.5.1模型计算结果可靠性检查需读取模型的动能、内能、总能量、沙漏能、滑移界面能曲线，查看模型能量是否守