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仿真分析｜新能源汽車電池包焊點(diǎn)模擬及擠壓分析計(jì)算

2018-09-25 22:39:21·  來源：海納有限元服務(wù)號(hào)  
　

圖3 電池包受力分析圖

3 焊點(diǎn)模型

首先先導(dǎo)入焊點(diǎn)幾何位置,并在焊點(diǎn)位置建立 ACM 焊點(diǎn),得到該位置焊點(diǎn)的有限元模型,如圖 4 所示。

圖4 電池包焊點(diǎn)模型

Dcoup3D 單元類型目前只支持應(yīng)用于 Abaqus/Standard 中,其關(guān)鍵字如下：

*ELEMENT, TYPE=DCOUP3D, ELSET=name

ElementID, NodeID

*DISTRIBUTING COUPLING, ELSET=nameNodeID, Weight Factor

NodeID, Weight Factor

NodeID, Weight Factor

NodeID, Weight Factor

這種焊點(diǎn)建立方式是在兩層單元中建立一個(gè)實(shí)體單元,將實(shí)體單元中相近的節(jié)點(diǎn)與焊接面上的單元建立 Coupling 連接,并可以設(shè)定相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)。值得注意的是 Dcoup3D類型單元并不能被 Abaqus/Explicit 識(shí)別,因此采用 C3D8R 單元代替 Dcoup3D 單元,并建立焊點(diǎn)單元與焊接面之間的 Tie 連接。這種連接方式相比于剛性連接和共節(jié)點(diǎn)的連接方式,不會(huì)增加局部的剛度,精度更高,更加逼近于焊接的真實(shí)情況。

4 計(jì)算結(jié)果及分析

根據(jù) GT/B 對(duì)電池包抗擠壓性能的評(píng)價(jià)體系,本文對(duì)電池包擠壓分析結(jié)果進(jìn)行了分析,通過對(duì)電池包在擠壓過程中的變形(Displacement)、等效應(yīng)力(von Mises Stress)、結(jié)構(gòu)整體剛度(ReactionForce-Displacement Curve)等幾項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了分析。

在擠壓過程中,電池包殼體的變形形式?jīng)Q定了能否提供足夠的剛度來保護(hù)內(nèi)部電池元件之間不會(huì)發(fā)生相互干涉,同時(shí)也確保電池不會(huì)受到擠壓而發(fā)生電池液泄露等安全事故,因此電池包的變形及位移是作為評(píng)價(jià)電池包抗擠壓性能的重要指標(biāo)之一。圖 5 位 X 方向擠壓過程中電池包不同時(shí)刻的位移云圖。

圖5 電池包X方向不同時(shí)刻位移云圖

等效應(yīng)力通常是作為判斷材料是否進(jìn)入塑性的關(guān)鍵參數(shù),尤其是作為判斷關(guān)鍵區(qū)域材料是否滿足強(qiáng)度要求的主要參考值,因此等效應(yīng)力也是作為電池包抗擠壓性能的重要指標(biāo)之一。圖 6 為 X 方向擠壓過程中不同時(shí)刻的 von Mises 應(yīng)力云圖。由于在擠壓過程中涉及到比較大的變形和力,大部分材料會(huì)進(jìn)入塑性區(qū)域,電池包應(yīng)力比較大的區(qū)域主要集中在受擠壓區(qū)域以及各個(gè)部位倒角處,以及焊接連接處。

圖6  電池包 X 方向擠壓不同時(shí)刻應(yīng)力云圖

5 結(jié)語

采用實(shí)體單元模擬汽車零部件之間的焊接點(diǎn)有比較高的精度,且符合實(shí)際焊接情況。通過 Abaqus/Explicit 擠壓分析計(jì)算,得到了新能源汽車電池包的抗擠壓性能參數(shù),保證了電池包在車輛運(yùn)行過程中的安全性。合理的、流程化的 CAE 分析計(jì)算過程,能夠有效的縮短開發(fā)周期和降低開發(fā)成本,為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供相應(yīng)依據(jù)。

 
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