根據(jù)國標"GB/T31467.3-7.1振動"一條要求，電池包需要在振動臺上進行三個方向上振動試驗，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。本文對某電池包振動強度分析進行詳細流程的操作演示。

一、分析模型

1、分析模型的建立，分析模型包括殼體、模組以及連接支架等，與車身安裝處采用rbe2進行連接，并在此處施加激勵，模擬臺架狀態(tài)。本文使用Ncode進行模擬電池包臺架隨機振動疲勞分析，主要包括單位加速度激勵下應(yīng)力結(jié)果，振動加速度頻譜，疲勞材料及參數(shù)設(shè)置以及后處理等。根據(jù)臺架測試要求，從ZYX三個方向依次進行，時間為21h。    

圖1 某電池包模型

2、頻率響應(yīng)分析參數(shù)設(shè)置如下

2.1 邊界約束，約束電池包支架1-6自由度，如下所示：

2.2 模態(tài)提取，本分析頻率范圍為0-200Hz，模態(tài)提取為0-400Hz，如下所示：

2.3 分析頻率設(shè)置，為了保證計算精度，可以在結(jié)構(gòu)響應(yīng)的峰值位置增加計算頻率（FREQ4）。采用FREQ4，本分析頻率范圍為1-200Hz，下圖中在每個模態(tài)頻率處進行帶寬掃頻，(1-FSPD)* fN and (1+FSPD)* fN , 如下所示：   

2.4 激勵幅值設(shè)置，采用TABLED1，本分析為恒幅值，對于具體分析建議采集實際載荷；

2.5 阻尼設(shè)置，可以采用TABDMP1或在全局中用G進行設(shè)置，阻尼值建議通過模態(tài)測試或采用結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析相關(guān)性結(jié)果。

2.6 激勵載荷集設(shè)置，為了保證和PSD載荷表中的單位保持一致，需要保證頻響分析中的單位協(xié)調(diào)統(tǒng)一，因為PSD輸入是按g^2/Hz，因此頻響分析的激勵需要換算成9810mm/s^2。如對三個方向X/Y/Z分別采用1G加速度進行激勵，并與載荷幅值TABLED1關(guān)聯(lián)，即為實際載荷譜激勵，如下所示。 

2.7 工況設(shè)置，采用模態(tài)頻率響應(yīng)分析類型，分別定義三個工況。

2.8 輸出Set設(shè)置，對于大模型，為提升求解效率，可定義輸出集。

2.9 控制卡片設(shè)置，可以定義輸出位移、加速度、應(yīng)力等。

3、求解及分析結(jié)果讀取，進行如下操作，采用瞬態(tài)動畫模式。

本例中電池包支架X向最大應(yīng)力為10.9MPa@124Hz，Y向最大應(yīng)力為212.1MPa@79.9Hz，Z向最大應(yīng)力為64.8MPa@44.0Hz。    

二、Ncode振動疲勞分析設(shè)置

Ncode隨機振動疲勞分析流程中主要包括4個模塊：1、頻響分析結(jié)果，主要獲得單位激勵載荷下的頻響單元應(yīng)力；2、PSD輸入載荷，可通過VibrationGenerator生成PSD載荷輸入；3、疲勞分析求解模塊，包括載荷、材料、求解設(shè)置等；4、疲勞分析結(jié)果顯示，包括云圖顯示和數(shù)據(jù)顯示。根據(jù)規(guī)定要求，電池包振動疲勞有ZYX三個方向，按順序進行，因此通過Ncode的dutycycle實現(xiàn)三個方向的按順序分析計算并自動進行結(jié)果疊加。   

2.1 頻率分析結(jié)果讀入

2.2 測試振動加速度PSD生成，選擇Vibration on Generator。

2.3  ZYX三個方向PSD加速度頻譜生成   

2.4 振動疲勞分析設(shè)置，選擇Vibration on CAE Fatigue，建立三條振動載荷通道，分別是Z、Y及X。

右鍵點擊Advanced Edit 點Yes；選擇duty cycle，并建立三個方向載荷，并將repeat count改為21h，即75600s。  

在z_load右鍵選擇Add Histogram選擇Histogram input from pipe。

將三個PSD載荷輸入到VibrationAnalysis模塊，按ZYX順序連接，將左側(cè)的三個方向的load與psd關(guān)聯(lián)，如下圖中Z方向操作。

2.5 在Advanced中可以設(shè)置PSD載荷循環(huán)計數(shù)的方法，選擇Dirlik；

2.6 材料定義，建議采用實測的材料疲勞參數(shù)，若無可采用以下方法近似。    

2.7分析結(jié)果讀取

通過臺架振動疲勞分析，得到該支架最大損傷節(jié)點532566為0.287，RMS應(yīng)力值為33.43MPa，最大壽命為3.484次，即電池包振動疲勞在三個方向各經(jīng)過21小時后，可以循環(huán)3.484次。

三、小結(jié)

對電池包支架進行振動疲勞分析，可以將電池包振動疲勞分析整個流程固化下來，包括PSD載荷、求解參數(shù)設(shè)置等，若后續(xù)需要更新模型或材料，直接在此模型上進行修改即可完成振動疲勞分析；通過分析可以預(yù)測電池包的支架疲勞損傷是否滿足要求，如本例中根據(jù)《GBT 31467.3-2015 電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng) 第3部分 安全性要求與測試方法》中7.1振動疲勞法規(guī)要求，按規(guī)定的功率譜密度及仿真時間，電池包總損傷為0.287。小于1，理論滿足法規(guī)要求。