动力电池系统疲劳耐久仿真分析规范

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1 数据准备

动力电池进行频域法电池包振动疲劳分析之前，需提前准备如下数据：

表1 数据输入表

序号	数据名称	频率范围Hz	数据格式	备注
1	模态分析结果	5-200	Op2
2	X向激励频响结果	5-200	Op2
3	Y向激励频响结果	5-200	Op2
4	Z向激励频响结果	5-200	Op2
5	X向PSD载荷	5-200	CSV	GB/T31467.3
6	Y向PSD载荷	5-200	CSV	GB/T31467.3
7	Z向PSD载荷	5-200	CSV	GB/T31467.3

2读取结果

使用new命令建立振动疲劳分析工程后，将准备好的数据放入工作目录，刷新后可以在软件中看到准备好的数据结果，如图所示；其中文件夹按钮为工作目录设置按钮，双循环箭头按钮为刷新按钮。

3查看结果

使用鼠标点击FRF数据结果并拖拽至工作区，如图所示，点选Disp，可以看到显示FRF模型。

同样的操作将PSD载荷拖拽入工作区，如图所示；在右方菜单区点选Display栏中XY Display，并拖入工作区；点选MultiColumnInput框中Multi-Column Output标志并连接到XY Display框中Multi-Column Input标志，两个标志颜色相同，不易连错；点选主工具栏中RUN按钮，将显示PSD载荷谱形状。

4振动疲劳分析

1 分析建模

点选右侧菜单栏中DesignLife中Vibration CAE Fatigue模块并拖入工作区，然后点选Display栏中FEDisplay和DataVakyesDisplay拖入工作区；如图所示连接Vibration CAE Fatigue模块与输入输出模块之间的关系，主要为输入频响结果和载荷PSD结果，并输出有限元计算谱图和详细的单元疲劳计算结果表格。

2 材料S-N曲线设置

在Vibration CAE Fatigue模块图标上点鼠标右键，选择Edit Material Mapping选项，在弹出的对话框中选择YES，出现如图所示界面。如果进行分析所需要的材料S-N曲线已存在软件数据库中，可直接选择该曲线；如该曲线不存在，可选择Generate建立新的材料S-N曲线。软件支持使用UTS等参数建立标准S-N曲线，E-N曲线等。

3 载荷设置

在Vibration CAE Fatigue模块图标上点鼠标右键，选择Edit Load Mapping选项，在弹出的对话框中选择YES，出现如图所示界面。在主界面中PSD Acceleration处点击鼠标右键并选择，之后选择OK结束载荷设置。

4 求解方法设置

在Vibration CAE Fatigue模块图标上点鼠标右键，选择Properties选项，出现如图所示界面。其中Analysis Group_shell Layer选择Top，Analysis Group_Solution Location选择Averaged Node On Element，Analysis Group_Stress Units选择Mpa；SN Engine_Certainty Of Survival选择50，SN Engine_Combination Method选择Abs Max Principal，SN Engine_Mean Stress Correction选择None；Vibration Load_Loading Method选择PSD，Vibration Load_PSD Cycle Count Method选择Dirlik。点选OK返回主界面。

5 提交计算

选择主工具栏中RUN按钮提交计算，计算结束后结果如下所示。

5电池包应力疲劳分析流程

5.1数据准备

进行电池包应力疲劳分析之前，需提前准备如下数据：

表2 数据准备

序号	数据名称	数据格式	备注
1	电池包强度分析结果	Op2
2	电池包各部件材料参数	弹性模量、密度、泊松比、屈服强度、抗拉强度，S-N曲线

5.2读取结果

使用new命令建立应力疲劳分析工程后，将准备好的数据放入工作目录，刷新后可以在软件中看到准备好的数据结果，如图所示；其中文件夹按钮为工作目录设置按钮，双循环箭头按钮为刷新按钮。

5.3查看结果

使用鼠标点击数据结果并拖拽至工作区，如图所示，点选Disp，可以看到显示FRF模型。

5.4应力疲劳分析

5.4.1分析建模

点选右侧菜单栏中DesignLife中SN CAE Fatigue模块并拖入工作区，然后点选Display栏中FEDisplay和DataVakyesDisplay拖入工作区；如图所示连接SN CAE Fatigue模块与输入输出模块之间的关系，主要为输入强度分析结果，输出有限元计算谱图和详细的单元疲劳计算结果表格。

5.4.2材料S-N曲线设置

在SN CAE Fatigue模块图标上点鼠标右键，选择Edit Material Mapping选项，在弹出的对话框中选择YES，出现如图所示界面。如果进行分析所需要的材料S-N曲线已存在软件数据库中，可直接选择该曲线；如该曲线不存在，可选择Generate建立新的材料S-N曲线。软件支持使用UTS等参数建立标准S-N曲线，E-N曲线等。

5.4.3载荷设置

在SN CAE Fatigue模块图标上点鼠标右键，选择Edit Load Mapping选项，在弹出的对话框中选择YES，出现如图所示界面。在主界面中Load Type中选择Constant Amplitude完成载荷设置。

5.4.4求解方法设置

在SN CAE Fatigue模块图标上点鼠标右键，选择Properties选项，出现如图所示界面,进行如下设置：

pAnalysis Group_shell Layer：Top

pAnalysis Group_Solution Location：Averaged Node On Element

pAnalysis Group_Stress Units：Mpa

pSN Engine_Certainty Of Survival：50

pSN Engine_Combination Method：Abs Max Principal

pSN Engine_Mean Stress Correction：None

5.4.5提交计算

选择主工具栏中RUN按钮提交计算，如下所示。

6计算结果显示及评价

点击FEDisplay或DataValueDisplay中右上角按钮，可将结果放大至工作区满屏；选择快捷键F9，可将工作区放大至满屏；图形的放大主要为更方便的观察计算结果服务。FEDisplay窗口中可以单击鼠标右键，选择Properties选项更改图形显示范围，颜色等；DataValueDisplay窗口中可通过点选任意列进行升序或降序的计算结果排序，有利于查看存在风险的计算结果。

振动疲劳计算结果可用标准要求的21h衡量，考虑到CAE计算的误差（由材料S-N曲线，阻尼比等参数不能准确获得），一般可设置2-3倍安全系数，即2e5 second以上。

对于应力疲劳来说，一般在典型工况零部件疲劳寿命达到2e5 次以上时，认为应力疲劳无风险；特殊情况下需根据项目产品定位及运行区域确定。极限工况寿命情况建议根据项目产品定位确定。

电池模组的疲劳分析可参照以上分析方法。

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来源：CAE之家

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首次发布时间：2026-02-12

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