ANSYS电池仿真与实例详解 结构篇

前言
近年来在能源技术变革以及以特斯拉公司为首的新兴科技企业带动下，全球新能源汽车产业取得了爆发性增长。动力电池是新能源汽车的核心之一，其需求受新能源汽车产销量拉动同样急剧增长，国内电池产业快速发展，相关企业产能规模不断扩张。目前,国内电池行业经历了前期野蛮式发展后，正在进入加速洗牌期，制约电池行业发展的设计能力水平亟待提升。同时国家也颁布了一系列强制性关于新能源电池的相关标准，对电池企业的设计水平提出了越来越高的要求。更重要的是，市场激烈的竞争使得电池设计周期也越来越短，传统的试验测试方法不仅时间周期长，而且花费昂贵，因此电池企业越来越多地将仿真技术应用在电池设计流程之中。
ANSYS公司是目前世界上的仿真技术公司，从1970年成立至今一直专注于仿真领域的研发和推广。目前ANSYS公司产品覆盖了结构、流体、电磁、光学、系统、嵌入式软件、芯片以及增材制造等多个领域，致力于给客户提供完整的技术解决方案。ANSYS公司旗下众多软件可解决电池行业的不同维度仿真问题，其中尤其以ANSYS Fluent和ANSYS Mechanical应用广，Fluent聚焦于电池工作过程中的流动、传热、电化学、热电耦合和热失控等场景仿真，Mechanical聚焦于电池工作过程中的强度
、振动
、疲劳
、挤压、碰撞、跌落
等场景仿真。ANSYS Fluent和ANSYS Mechanical因其强大的功能和良好的应用性在全球各大电池厂家均有深度应用。本系列
书共有两本，其中《ANSYS电池仿真与实例详解——流体传热篇》以Fluent为主体，《ANSYS电池仿真与实例详解——结构篇》以Mechanical为主体，分别从两大物理域来详细阐述ANSYS电池解决方案。

以Fluent为主的《
ANSYS电池仿真与实例详解——
流体传热篇》，介绍了ANSYS软件在电池流体仿真的案例应用，包含了锂电池流体仿真和燃料电池流体仿真两个部分。从流体仿真的基础流程到具体场景的特殊应用，书中都将一一阐述清楚，读者可以
了解到Fluent软件针对新能源行业仿真要求做的一些友好和高效的设定，以便
得到更好的仿真结果。

以Mechanical为主的《ANSYS电池仿真与实例详解——结构篇》，从力学分析基本理论与工程应用实践相结合的角度，介绍了ANSYS软件在新能源电池包行业中结构仿真的案例应用，包含电池包结构强度仿真和疲劳仿真两个部分。以理论知识为辅，以具体软件案例操作为主，讲述了电池包结构仿真的思路以及具体实施过程，可以很好地帮助读者理解从理论知识到行业要求和标准，再到实践的具体过程。
尽管本书讲到了部分Fluent和Mechanical的基础知识，但并不全面，主要是为了帮助读者系统性学习电池仿真技术做铺垫。因此，读者在阅读本书前需要掌握Fluent和Mechanical的基础应用，或系统地参加过相应基础培训课程。

为方便读者学习，本书所用到的电池包模型文件等资料均置于以下链接的百度网盘中，链接：

https://pan.baidu.com/s/1l8CBU_mxFv9oYsmEeuGmHQ，提取码：81j4。

本书以ANSYS Mechanical为平台，以理论知识为辅，以具体软件案例操作为主，讲述了电池包结构仿真的思路以及具体实施过程，可以很好地帮助读者理解从理论知识到行业要求和标准，再到实践的具体过程。
全书共分4章,包括有限元仿真分析理论、电池包结构分析前处理、电池包结构强度仿真计算、电池包结构疲劳仿真计算。
本书适用于从事新能源电池行业的工程技术人员，以及工科相关专业的高年级本科生、研究生，同时可以作为学习ANSYS软件分析应用的相关人员的参考教材。

目录
序
前言

第1章有限元仿真分析理论
1.1有限元分析方法概述
1.1.1有限元方法
1.1.2ANSYS分析流程简介
1.2材料力学分析理论基础
1.2.1材料力学基本概念
1.2.2材料力学基本假设
1.2.3材料力学基本力学性能
1.2.4应力与应变分析
1.2.5强度理论分析
1.3动力学分析基础
1.3.1振动的产生及其分类
1.3.2模态分析方法
1.3.3谐响应分析方法
1.3.4随机振动分析方法
1.3.5显式动力学分析方法

第2章电池包结构分析前处理
2.1电池包几何模型处理
2.1.1电池结构系统模型处理
2.1.2电池电源管理系统模型处理
2.1.3电池模组系统模型处理
2.1.4电池电气系统模型处理
2.2电池包有限元模型网格划分
2.2.1电池结构系统网格划分
2.2.2电池电源管理系统网格划分
2.2.3电池电气系统网格划分
2.2.4电池模组系统网格划分
2.3电池包有限元模型连接设置
2.3.1电池包结构系统内部接触关系和连接关系的建立
2.3.2电源管理系统内部接触关系和连接关系的建立
2.3.3电池电气系统内部接触关系和连接关系的建立
2.3.4电池模组系统内部接触关系和连接关系的建立
2.3.5电池结构系统和电池电气系统的接触关系和连接关系的建立
2.3.6电池结构系统和电源管理系统的接触关系和连接关系的建立
2.3.7电池模组系统和电池结构系统的接触关系和连接关系的建立
2.3.8电池模组系统和电池电气系统的接触关系和连接关系的建立
2.4电池包材料模型建立

第3章电池包结构强度仿真计算
3.1电池包静强度仿真分析
3.1.1电池包静强度分析求解设置
3.1.2电池包静强度仿真结果分析
3.2电池包跌落仿真分析
3.2.1电池包跌落仿真求解设置
3.2.2电池包跌落仿真结果分析
3.3电池包挤压仿真分析
3.3.1电池包模型处理
3.3.2电池包挤压仿真求解设置
3.3.3电池包挤压仿真结果分析
3.4电池包振动仿真分析
3.4.1电池包模型处理
3.4.2电池包振动仿真求解设置
3.4.3电池包振动仿真结果分析
3.5电池包机械冲击仿真分析
3.5.1电池包机械冲击仿真模型处理
3.5.2电池包机械冲击仿真求解设置
3.5.3电池包机械冲击仿真结果分析

第4章电池包结构疲劳仿真计算
4.1疲劳分析理论介绍
4.1.1疲劳裂纹的生成过程
4.1.2CAE疲劳分析过程
4.1.3nCode DesignLife功能介绍
4.1.4nCode DesignLife界面和交互方式介绍
4.1.5有限元分析结果的输入
4.1.6疲劳材料设定
4.1.7疲劳载荷设定
4.1.8占空比设定
4.2电池包振动疲劳分析案例
4.2.1模态分析——谐响应分析求解设置
4.2.2模态分析——谐响应结果分析
4.2.3nCode DesignLife电池包疲劳分析设置
4.2.4nCode DesignLife电池包疲劳分析结果

本书以ANSYS Mechanical为平台，以理论知识为辅，以具体软件案例操作为主，讲述了电池包结构仿真的思路以及具体实施过程，可以很好地帮助读者理解从理论知识到行业要求和标准，再到实践的具体过程。
全书共分4章,包括有限元仿真分析理论、电池包结构分析前处理、电池包结构强度仿真计算、电池包结构疲劳仿真计算。
本书适用于从事新能源电池行业的工程技术人员，以及工科相关专业的高年级本科生、研究生，同时可以作为学习ANSYS软件分析应用的相关人员的参考教材。

Ansys Fluent和Ansys Mechanical因强大的功能和良好的应用性在全球各大电池厂家均有深度应用，本系列两本书中《Ansys电池仿真与实例详解——流体传热篇》以Fluent为主体，《Ansys电池仿真与实例详解——结构篇》以Mechanical为主体，分别从两大物理域来详细阐述Ansys电池解决方案。
其中以Fluent为主的热流体分析篇，介绍了ANSYS软件在电池流体仿真的案例应用，包含了锂电池流体仿真和燃料电池流体仿真两个部分。从流体仿真的基础流程到具体场景的特殊应用，这里都将一一阐述清楚，可以很好了解到Fluent软件针对新能源行业仿真要求做的一些友好和高效的设定，以便读者更好得到仿真结果。
其中以Mechanical为主的结构篇，从力学分析基本理论与工程应用实践相结合的角度，介绍了Ansys软件在新能源电池包行业中结构仿真的案例应用，包含电池包结构强度仿真和疲劳仿真两个部分。以理论知识为辅，以具体软件案例操作为主，讲述了电池包结构仿真的思路以及具体实施过程，可以很好的帮助读者理解从理论知识到行业要求标准，再到实践的具体过程。