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動(dòng)力電池隨機(jī)振動(dòng)疲勞
動(dòng)力電池隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析是針對因振動(dòng)問題導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)、焊接等開裂，設(shè)計(jì)前期，車企基于行業(yè)載荷標(biāo)準(zhǔn)譜用于設(shè)計(jì)和試驗(yàn)（如GB 38031、GBT 31467）
樣車驗(yàn)證階段，通過加速度傳感器，采集安裝支架附近道路譜加速度信號，下圖是壓電式加速度傳感器工作原理圖，使用時(shí)固定在被測物體上，感受該物體的振動(dòng)，慣性質(zhì)量塊產(chǎn)生慣性力，使壓電元件產(chǎn)生變形，壓電元件產(chǎn)生的變形和由此產(chǎn)生的電荷與加速度成正比。
壓電式加速度傳感器原理圖
將時(shí)域的加速度信號通過傅里葉變換到頻率域，生成包絡(luò)線（覆蓋所有PSD曲線），以此作為隨機(jī)振動(dòng)分析的載荷輸入。
一、頻域振動(dòng)疲勞壽命理論
頻域振動(dòng)疲勞是時(shí)域疲勞分析理論的延伸，針對長時(shí)間隨機(jī)載荷，旨在頻域找與時(shí)域等效的疲勞計(jì)算方法。
1、幾個(gè)關(guān)鍵概念
快速傅里葉變換（FFT）：
將時(shí)域信號x(t)轉(zhuǎn)頻域信號X(f)，X(f)含幅值和相位，不同物理量 FFT 單位不同（如應(yīng)力為MPa/Hz）。
應(yīng)力功率譜密度（PSD）
反映系統(tǒng)對輸入的頻率響應(yīng)，只有幅值信息，丟失相位。
應(yīng)力功率譜密度力矩
其中：0階力矩與應(yīng)力循環(huán)計(jì)數(shù)、應(yīng)力均值等有關(guān)，前4 階力矩還關(guān)聯(lián)應(yīng)力過零點(diǎn)、峰值次數(shù)。m0為應(yīng)力方差；m2為控制應(yīng)力變化率；m4為控制峰值尖銳度。
上升過零點(diǎn)率
為每秒（1s）穿越零點(diǎn)的次數(shù)
應(yīng)力峰值率
為每秒（1s）達(dá)到峰值的次數(shù)
應(yīng)力RMS值
如E0=3 ,表示應(yīng)力在上升過程中經(jīng)過零點(diǎn)3次； Ep=6 ,表示應(yīng)力達(dá)到峰值6次。
2、振動(dòng)疲勞壽命計(jì)算
核心是建立疲勞損傷與應(yīng)力功率譜密度關(guān)系。用Dirlik 經(jīng)驗(yàn)公式等統(tǒng)計(jì)應(yīng)力循環(huán)數(shù)
n(S)=Ep?T?p(S)
p(S) 為概率密度函數(shù)，與功率譜密度力矩等相關(guān)。系數(shù)定義：
結(jié)合 S?N 曲線，依據(jù)Palmgren-Miner法則：
Ep：單位時(shí)間應(yīng)力峰值期望次數(shù)
T：總時(shí)間（秒），工程計(jì)算時(shí)需轉(zhuǎn)換：如振動(dòng)時(shí)長21h，要轉(zhuǎn)化成75600s
C、m：S-N曲線參數(shù)
計(jì)算損傷，判斷疲勞壽命，即累計(jì)損傷達(dá) 1 時(shí)結(jié)構(gòu)發(fā)生疲勞破壞。
作者：何以CAE
聲明：本文內(nèi)容基于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)與公開資料整理而成，旨在進(jìn)行技術(shù)探討與知識分享，不涉及商業(yè)用途。
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