技术干货丨基于 Simcenter Simsolid 的电池包结构动力学仿真分析及结果对比

*投稿自新能源汽车行业用户

图1 某款电池包数模图

工装总共由210个零部件组成。挤铝边框、冷板、上盖、电芯壳均采用壳单元，不同截面分别赋予不同料厚，如下图2所示；剩余部分如电芯、隔热材料、胶等采用六面体网格，如下图3所示；边框之间、边框与冷板采用焊接进行连接，上盖与边框采用螺栓连接，电芯与冷板之间胶粘连接（如下图4所示）。总成网格如下图5所示，网格数量为431190。

图4 三种连接（螺接&胶粘&焊缝）

图5 电池包网格总成装配图

1）约束：对电池包的10个安装点进行全约束；

2）载荷：随机振动工况参考GB38031-2025规定的功率谱密度，机械冲击工况参考GB38031-2025规定的加速度脉冲曲线（如下图6所示）；

3）仿真方法：基于模态的频率响应分析&随机振动分析。

图6 载荷输入

导入模型后软件会根据间隙和穿透参数自动建立绑定连接，如下图所示。

薄壁件厚度方向建立的自动绑定连接，往往分辨率较低，影响计算精度，原则上这些位置的绑定分辨率应至少≥2排，螺栓连接使用常规连接器进行设置、胶粘使用绑定连接、焊接建立实体焊缝（如下图所示）。

1）模态仿真设置：在进行振动仿真前，需进行模态仿真，由于电池包振动关注上限为200Hz，所以模态求解推荐计算到400Hz，设置如下图所示：

2）随机振动仿真设置如下图所示：

本研究通过系统性对比分析 Simcenter Simsolid 与传统主流求解器 Simcenter Optistruct 在电池包稳态仿真中的表现，全面评估了两者的计算精度与时间效率。结果表明：Simcenter Simsolid 能够在确保系统模态、关键区域振动应力结果与Simcenter Optistruct 高度一致的前提下，省去繁琐的几何清理与画网格环节，将仿真时间由天级缩短为小时级。这一优势直接转化为仿真分析流程的显著提速，使得工程师能够在项目开发初期短时间内完成更多轮次的方案验证与迭代，从而极大提升了产品研发的效率。