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电池包系列——结构分析建模

FEAer

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概述

大帅B狗哥投稿电池包分析系列，旨在记录、分享电池包的相关分析项，包括：跌落、挤压、机械冲击、模拟碰撞、模态、疲劳、保温、冷却等工况。欢迎更多小伙伴们投稿，共同交流，一起进步，做一个基本功扎实的技术人。

关键部件选取

对于电池包结构分析而言，建模对象主要有：模组、线束总成、BMS等电控单元总成、电池包壳体、冷却系统总成以及其他结构件。

网格建模

模组

模组一般采用六面体建模，网格大小7mm，考虑螺栓孔，线束接头特征，主要采用ansa软件中volume-extrude-offset命令建模；体生成后在外表面包壳单元，设置包壳厚度0.01mm，方便后面创建接触、查看电芯侵入量，应力/应变等信息。

铜牌及线束

电池包中高压线束用来串并联电芯，连接电气功能件。为考察是否有高压风险，圆柱形线缆可使用volume-extrude-extrude生成体单元，通常建议生成内外两层，外层厚度为橡胶厚度，内层为铜线，详细内容见下图，为方便建立接触以及显示应力等信息，可提取线束外表面为壳单元，同样的，设置包壳厚度为0.01mm。

铜牌厚度一般为2-3mm，所以直接使用midsurface抽取中面建模即可，网格大小设置为5mm，如下图所示：

BMS等电控单元总成

BMS等电控单元总成主要关注防爆阀/配电盒/继电器/BMS/冷却注出水装置等较大的结构件。这些件结构较复杂，无需详细建模，可省略局部特征，保持结构完整性即可。使用volume-extrude-offset六面体建模，此类件主要考察侵入量，同样对该结构件包壳，厚度为0.01mm。

电池包壳体

随着挤压、铸造等工艺越来越成熟，电池包壳体的花样也越来越多，厚度相差较大的边框与横纵梁建模为电池包建模过程中较复杂一部分，本模型采用体、壳结合的方式建模，先使用ansa中midsurface-casting命令（具体操作可参考文章《商软塑料件/注塑件网格建模解决方案——ANSA篇》）。部分厚度变化复杂的结构在抽取中面后会出现乱面，此类面多为较厚结构，建议使用体单元建模，与其余规整中面共节点连接，体/壳单元单元均为7mm，如下图所示：