汽车:电池包疲劳仿真

  

来源 | 技术邻CAE学院

1、什么是疲劳损坏

通辽轭怛电子产品有限公司

宽泛的疲劳,指结构在周期性答力的作用下,经历一段时间以后,在异国清晰伤痕的情况下,骤然发生失效的表象。这边的答力能够是动态答力,也能够是炎答力。

因为影响疲劳寿命的因素许众且错综复杂,对于实在的决定因素,至今并异国定论。有关钻研只是在经验上得出,疲劳寿命的两个主要影响因素,循环答力次数和答力幅值的大幼。

2、疲劳损坏的基本原理

原料受到拉答力和压答力的交替作用,微不都雅上,疲劳裂纹是从晶粒滑移最先的,逆复的滑移,形成宏不都雅可见的原料不均匀分布,进而形成体裂纹,同时在区域附近发生答力荟萃。随着时间的推移,微不都雅裂纹一向积累连接,最后形成宏不都雅毁伤,在某一次拉压答力作用下,骤然发生断裂。疲劳容易发生的区域清淡是原料自己天然存在弱点、添工展现的形式毁伤和粗糙,或者添工形式存在着分歧理的答力荟萃的位置。

疲劳断裂的表象与脆断极为相通,都是在幼于原料答力极限的情况下发生的失效,并且变形量比较幼,貌似毫无征兆的就发生了。但二者的机理并不相通,疲劳断裂是经过很长时间的积累,只是积累过程不易被察觉。

焊缝的疲劳损坏

在电池包中,焊接是结构件连接的一栽主要手段。尤其对防护等级的请求,使得焊接几乎不走避免。在焊接结构件中,焊点焊缝附近区域是结构疲劳强度中的单薄环节,大量疲劳损坏的事例都是发生在焊点附近的。

焊缝容易发生疲劳损坏的能够因为有下面几类:焊缝对幼周围结构强度强化的同时,也造成了答力荟萃;焊点自己质量限制担心详,容易存在自己有弱点的焊点;焊接过程中的高炎,焊料和钣金同时发生相变,相变过程中的残余答力得不到开释,留存在焊点中;焊点相变过程的产物不理想,构造粗糙化。

3、疲劳仿真有关概念

模态分析:实际中的体系,都是众个单一解放度体系耦相符的效果,外现为一个体系具有众个分别阶次的固有频率,或者叫共振频率。模态分析,就是解耦这个众解放度体系成为众个相互自力的单解放度体系,并确认每个单解放度体系的模态参数。

振型:模态分析中,每个固有频率,都有与之对答的结构的变形手段,就是这个模态的振型。

频响分析:针对一个特定体系,分析一个激励输入能够得到怎样的输出相答的过程。

PSD功率谱密度:power spectral density, 单位是W/Hz,描述了随时间转折的功率如何随着频率的转折而转折,换句话说就是频域上的功率转折曲线。

波动试验和疲劳试验的有关是怎样的?

1)清淡波动是针对体系的,疲劳是针对零件或者原料的情形比较众;

2)疲劳添载频率是固定的频率或者是规律转折的频率,而波动除了正弦还有随机波动,频率是转折的;

3)波动试验限制的是速度,添速度和位移,异国刚性收敛点,以波动时间计量试验总量;疲劳以答力、答变和位移为限制现在的,有刚性收敛点,以疲劳损坏为尽头,并且在过程中必要测力计记录测试过程并必要有清除侧向力的设计。

雨流循环计数法,从疲劳试验的实际数据中构造试验或计算用的载荷谱的手段。将试验数据(答力随时间转折曲线)竖首来,时间轴箭头朝下,倘若有雨水从某一个波峰或者波谷最先起伏,选择雨流不息经过的波峰或者波谷记为一段不息载荷。然后下一段载荷再从相邻的一个波峰或者波谷最先。这栽手段,考虑了答力积累效答,与实际过程对答较益,所以得到普及行使。

4、疲劳仿真分析基本步骤

行使计算机柔件模拟计算疲劳试验过程,基本步骤如下:

1)电池包有限元模型,澳门威尼斯人重庆时时彩有限元网格划分;

2)模态分析,找到环境主要激励附近的一切阶次频率;

3)频响分析,得到每个模态下相答的传递函数;

4)PSD功率密度谱的处理,取得典型点的插值,用于计算模态答力系数;

5)模态答力系数计算,把PSD谱的典型值行为激励输入传递函数,获得模态答力系数;

6)波动疲劳分析,每一阶模态答力系数,结相符模型参数,能够获得体系的时域答力函数;议决模态叠添,同时考虑原料的S-N曲线,就能够获得疲劳毁伤值。

5、疲劳仿真案例

5.1 电池包集体仿真计算过程案例

案例作者苏阳,在他的论文《电动车电池包波动疲劳分析》中介绍了对电池包进走疲劳分析的一切过程。

1)竖立有限元模型,将电池包平分别类型的构件遵命壳、体、梁别离进走单元网格划分,并对焊点做单独处理。

2)对模型进走模态分析,环境频率周围5-200Hz,案例共得到28阶模态频率。

3)频响分析

分析每个模态下,体系受到激励G的时候,相答的幅值和相位,并获取激励到相答的传递函数;

4)PSD功率谱密度获取

遵命标准ISO 12405-2挑供的波动测试功率谱密度曲线,查找本次计算用的功率谱取值。5~20Hz 插值阻隔取5Hz,20~200Hz插值阻隔取1.5Hz。得到自用的功率谱数据如下图所示。

5)模态答力系数计算

行使3)获得的频响传递函数和4)获得的每个模态对答的激励功率谱密度数值,能够得到频域内每个模态的答力系数。傅里叶变换,将频域函数转化成时域函数,就得到了模态答力系数随时间转折的曲线。

6)波动疲劳分析

将5)得到的每阶次模态时域内的答力系数函数行使在有限元模型上,能够得到每个模态的答力函数。将一切模态叠添到一首,得到体系的答力函数。选择原料的S-N曲线,确定疲劳毁伤模型,案例中选择“线性累积毁伤模型”,计算疲劳毁伤答力值。

5.2 焊点疲劳分析案例

作者王显廷在他的文章《电动车电池包疲劳寿命展望关键技术钻研》商议了针对电池包焊点疲劳寿命的仿真计算。

1)焊点结构答力的计算

先辈走电池集体的波动仿真计算,完善后,找到焊点位置的各个关键点的力和曲矩,再进走焊点的疲劳仿真计算。焊点受力分析如下图所示:

焊核用梁单元模拟。点1、2别离为梁单元在两层壳单元上的端点,点3为焊核中央线与两板连接面的交点。

从电池包集体仿真计算中效果文件中,别离挑取点1、点2的力Fx、Fy、Fz和曲矩Mx、My、Mz,用于计算两板内形式以及焊核与两板交接点处的结构答力(沿焊核每隔10度取一个点来计算)。点1和点2的力和曲矩是焊核作用到板上的,点3上的力和力矩为表层板作用于基层板的。

2)确定焊点原料的S-N(答力-疲劳极限循环次数)曲线。

3)疲劳载荷的定义

疲劳仿真,是参照波动测试的实际测试参数进走的。波动波形为一正弦波,波动添速度为4 g,波动频率为33 Hz,正弦波函数外达式为:y(t)={40 000/(4 356π^2)}sin(66πt),在nCode疲劳分析柔件中输入该函数的幅值、频率和循环次数可生成焊点疲劳寿命分析的载荷谱。焊点处的载荷,如下图所示。

旁边定频波动分析的收敛情况为:收敛电池箱一切螺栓孔处前后倾向和上下倾向的平动解放度。别离在电池箱的各个螺栓孔处,增补上述位移——时间正弦曲线行为激励,根据电池包集体波动仿真,电池箱的最大答力分布在幼托盘与下支架的点焊连接处。

焊点疲劳仿真计算效果表现,最矮寿命出现在幼托盘与支架的焊点上,最短循环次数为1.319×10^5次。

参考文献

1 苏阳,电动车电池包波动疲劳分析;

2 谷理想,电动汽车电池包疲劳寿命展望关键技术钻研;

3 NX-NASTRAN-动力分析指南;

4 GB/T 31467.3-2015 电动汽车用锂离子动力蓄电池包和体系 第3片面 坦然性请求与测试手段;

5 王显廷,电动车电池包疲劳寿命展望关键技术钻研。

原标题:中国证监会发布公募基金侧袋机制指引

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原标题:泰国或将再次延长国际禁飞令

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原标题:7月开始由穷转富,事业兴旺发达,有钱有贵人的4生肖

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