《面向動(dòng)力電池包的有限元分析》為動(dòng)力和儲(chǔ)能電池理論與技術(shù)叢書之一。本書在總結(jié)了行業(yè)動(dòng)力電池技術(shù)仿真發(fā)展的基礎(chǔ)上，從有限元的基本思想、有限元理論及求解、電池包有限元分析流程、電池包模型前處理、計(jì)算、后處理及實(shí)例解析等方面進(jìn)行詳細(xì)闡述，主要內(nèi)容包括：有限元基本理論、有限元求解基本原理、動(dòng)力電池包模型簡化過程、電池包網(wǎng)格劃分要求及步驟、電池包零部件連接要求與方法、求解工況設(shè)置、材料與屬性設(shè)置、常見錯(cuò)誤原因分析與歸納總結(jié)及結(jié)果查看方法等。
本書是國內(nèi)電動(dòng)汽車電池的領(lǐng)軍企業(yè)國軒高科官方組織的一套叢書動(dòng)力和儲(chǔ)能電池理論與技術(shù)叢書之一。
目前的品種在書的封底都有。已經(jīng)出版的品種分別是
9787111762454 新能源材料合成與制備
9787111755272 電動(dòng)汽車動(dòng)力電池：從材料到系統(tǒng)設(shè)計(jì)
9787111762591 電化學(xué)原理與測(cè)試技術(shù)
9787111762821 面向動(dòng)力電池包的有限元分析（本書）
即將出版 化學(xué)電源設(shè)計(jì)與制造
這套書涵蓋了電動(dòng)汽車動(dòng)力電池（鋰電池為主）的科普通識(shí)、原理、材料、制造工藝、設(shè)計(jì)仿真全面知識(shí)點(diǎn)。特點(diǎn)是簡潔實(shí)用，只闡述跟動(dòng)力電池相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)。國軒高科在行業(yè)上有很強(qiáng)的號(hào)召力，也是本系列書的賣點(diǎn)。這套書從電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的通識(shí)、原理、原材料制備、電芯制備、設(shè)計(jì)仿真等角度各自成書，體系完整，PPT課件正在制作中。也可作為本科或職業(yè)院校儲(chǔ)能類產(chǎn)教融合類教材。
前 言
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，有限元分析方法被越來越廣泛地應(yīng)用到各行各業(yè)，尤其是工程技術(shù)領(lǐng)域。有限元方法可以用來研究各種不同類型的工程問題，包括建筑工程、車輛工程、機(jī)械工程、航空航天工程等。有限元分析利用數(shù)學(xué)近似的方法對(duì)真實(shí)物理系統(tǒng)（幾何和載荷工況）進(jìn)行模擬。借助它可以分析復(fù)雜的結(jié)構(gòu)力學(xué)系統(tǒng)，特別是能夠解決非常龐大復(fù)雜的問題，而且可以模擬高度非線性問題。
在有限元分析領(lǐng)域，雖然有此方面的教材、專著體量不少，但是大多都是側(cè)重于有限元分析理論以及各種有限元分析軟件的用法介紹，以產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用為目的而編寫的書籍并不多，無法滿足當(dāng)前新能源產(chǎn)業(yè)群高質(zhì)量人才發(fā)展的需求。鑒于此，編者從動(dòng)力電池生產(chǎn)龍頭企業(yè)的專業(yè)人才需求和實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，構(gòu)建以面向未來動(dòng)力電池領(lǐng)域的能力素養(yǎng)知識(shí)架構(gòu)，同時(shí)參考國家標(biāo)準(zhǔn)中動(dòng)力汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求的機(jī)械可靠性及安全性要求，整理編寫了本書。在編寫過程中注意把握動(dòng)力電池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，引入動(dòng)力電池有限元分析處理方法，結(jié)合有限元分析的原理、求解步驟要求等理論知識(shí)，從有限元仿真的角度重點(diǎn)講解了動(dòng)力電池的有限元模型的前處理、求解及后處理等。同時(shí)對(duì)求解計(jì)算調(diào)試過程中可能產(chǎn)生的常見錯(cuò)誤進(jìn)行詳細(xì)解析。全書整體敘述深入淺出，對(duì)動(dòng)力電池有限元分析從模型處理、求解及實(shí)例解析作了全面和深入的介紹和分析。
本書共19章，可大體分為5部分：第1-2章是有限元基礎(chǔ)理論的介紹，主要包括有限元基本思想、發(fā)展史、作用、有限元基礎(chǔ)理論及求解步驟等；第3-5章是動(dòng)力電池有限元建模通用模塊，主要包括動(dòng)力電池有限元模型的坐標(biāo)單位設(shè)定、不同工況分析流程及前處理中網(wǎng)格劃分部分；第6-11章是動(dòng)力電池有限元分析安全性工況詳解，主要包括材料屬性、模型連接、控制卡片、載荷與邊界條件等；第12-16章是動(dòng)力電池有限元分析可靠性工況詳解，主要包括材料屬性、模型連接、工況分析等；第17-19章是動(dòng)力電池實(shí)例詳解部分，主要闡述了動(dòng)力電池有限元仿真完整的處理及分析步驟。
國軒高科作為從事新能源汽車動(dòng)力鋰電池自主研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的企業(yè)，擁有技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)驗(yàn) ，國軒高科以產(chǎn)品為王為經(jīng)營理念，實(shí)現(xiàn)正極材料，電池生產(chǎn)，PACK成組，BMS系統(tǒng)，儲(chǔ)能電池組及高省式能源產(chǎn)品一體化生產(chǎn)。 在磷酸鐵鋰電池技術(shù)研發(fā)方面，已完成單體能量密度由180Wh/kg向190Wh/kg的產(chǎn)品升級(jí)。 國軒高科承擔(dān)國家科技部300Wh/kg高能量密度重大科技專項(xiàng) ，已開發(fā)出三元811軟包電芯 。
國軒高科在全球設(shè)有六大研發(fā)平臺(tái)，分別位于安徽合肥、中國上海、美國硅谷、美國克利夫蘭、日本筑波和新加坡等地。 [7]并同哥倫比亞大學(xué)、南洋理工大學(xué)、斯坦福等全球知名高校協(xié)同創(chuàng)新，培養(yǎng)研發(fā)人才。 公司現(xiàn)有各類研發(fā)人員2000多人，其中博士150余人，50多名外籍人才，以及100多名海歸人才。
第一部分 有限元基礎(chǔ)理論
第一章 有限元概論 9
1.1 有限元法基本思想 9
1.2 有限元法的孕育過程及誕生和發(fā)展 9
1.3 有限元運(yùn)用于工程的作用 10
第二章 有限元基礎(chǔ)理論及求解步驟 13
2.1 虛位移原理 13
2.1.1 虛位移（Virtual displacement） 13
2.1.2 自由度（Degree of freedom） 14
2.1.3 廣義坐標(biāo)（Generalized coordinates） 14
2.1.4 虛位移分析 15
2.1.5 虛功（Virtual work）與理想約束（Ideal constraint） 16
2.2 最小勢(shì)能原理 17
2.3 有限元法求解問題的基本步驟 20
2.3.1 問題的分類 21
2.3.2 建模 21
2.3.3 連續(xù)體離散化 21
2.3.4 單元分析 21
2.3.5 組成物體的整體方程組 29
2.3.6 求解有限元方程和結(jié)果解釋 32
第二部分 通用建模
第三章 坐標(biāo)系及單位制 35
3.1 三維坐標(biāo) 35
3.2 單位制 35
第四章 分析流程 37
4.1 機(jī)械安全性分析流程 37
4.2 機(jī)械可靠性分析流程 38
第五章 前處理 41
5.1 建模步驟 41
5.2 文件命名 41
5.3 當(dāng)前組和原始組 41
5.4 鼠標(biāo)的使用 41
5.5 常用快捷鍵 42
5.6 模型顯示 42
5.7 模型文件格式轉(zhuǎn)換 43
5.8 幾何模型檢查及處理 45
5.8.1 幾何模型檢查 45
5.8.2 模型簡化 45
5.8.3 幾何處理 49
5.9 網(wǎng)格劃分 50
5.9.1 2D網(wǎng)格劃分 51
5.9.2 3D實(shí)體劃分 53
5.10 網(wǎng)格質(zhì)量檢查 54
5.10.1 1D單元檢查 55
5.10.2 2D單元檢查 55
5.10.3 3D單元檢查 57
5.10.4 重復(fù)單元檢查 57
5.10.5 網(wǎng)格自由邊界檢查 58
5.10.6 網(wǎng)格法向檢查 59
5.10.7 網(wǎng)格穿透和干涉檢查 60
5.10.8 檢查網(wǎng)格貼合度 61
第三部分 標(biāo)準(zhǔn)建模 機(jī)械安全模塊
第六章 材料和屬性創(chuàng)建 64
6.1 材料創(chuàng)建 64
6.2 屬性創(chuàng)建 65
第七章 模型連接 67
7.1 焊接連接 67
7.1.1 焊點(diǎn)建模 67
7.1.2 縫焊建模 70
7.1.3 焊接熱影響區(qū) 74
7.1.4 焊接材料 76
7.1.5 焊接屬性 76
7.1.6 焊接接觸 76
7.2 螺栓連接 76
7.2.1 不考慮螺栓預(yù)緊力建模 76
7.2.2 考慮螺栓預(yù)緊力建模 79
7.2.3 螺栓材料 81
7.2.4 螺栓屬性 81
7.2.5 螺栓接觸 81
7.3 粘膠連接 81
7.3.1 粘膠建模 81
7.3.2 粘膠材料 82
7.3.3 粘膠屬性 82
7.3.4 粘膠接觸 82
7.4 接觸設(shè)置 82
7.4.1 接觸類型 82
7.4.2 接觸對(duì) 83
第八章 模型控制卡片和結(jié)果輸出卡片設(shè)置 85
8.1 模型控制卡片 85
8.2 結(jié)果輸出卡片 85
第九章 工況加載及邊界條件設(shè)置 88
9.1 擠壓 88
9.1.1 工況概述 88
9.1.2 擠壓板建模 88
9.1.3 擠壓位置確認(rèn) 89
9.1.4 擠壓邊界條件設(shè)置 89
9.1.5 工況加載 92
9.2 機(jī)械沖擊 93
9.2.1 工況概述 93
9.2.2 重力場(chǎng)設(shè)置 93
9.2.3 工況加載 93
9.3 模擬碰撞 94
9.3.1 工況概述 94
9.3.2 重力場(chǎng)設(shè)置 95
9.3.3 工況加載 95
9.4 跌落 95
9.4.1 工況概述 95
9.4.2 邊界條件設(shè)置 96
9.4.3 工況加載 96
9.5 動(dòng)態(tài)底部球擊 97
9.5.1 工況概述 97
9.5.2 沖擊頭建模 98
9.5.3 球擊位置確認(rèn) 98
9.5.4 重力場(chǎng)設(shè)置 99
9.5.5 工況加載 99
第十章 模型檢查、計(jì)算文件生成及提交計(jì)算 101
10.1 模型檢查及計(jì)算文件生成 101
10.2 提交計(jì)算 103
10.2.1 客戶端單機(jī)提交計(jì)算（SMP） 103
10.2.2 模型調(diào)試 106
10.3 常見錯(cuò)誤及解決辦法 113
第十一章 后處理 119
11.1 查看結(jié)構(gòu)件應(yīng)力、應(yīng)變、位移云圖 119
11.2 查看能量曲線、截面力、接觸力等二維數(shù)據(jù) 119
11.3 結(jié)果評(píng)價(jià) 121
第四部分 標(biāo)準(zhǔn)建模 機(jī)械可靠模塊
第十二章 材料和屬性創(chuàng)建 124
12.1 材料創(chuàng)建 124
12.2 屬性創(chuàng)建 125
第十三章 模型連接處理及卡片輸出 130
13.1 螺栓連接 130
13.2 焊接連接 131
13.3 膠粘連接 133
13.4 接觸設(shè)置 134
13.4.1 電池模組與箱體 134
13.4.2 模組接觸設(shè)置 135
13.5 結(jié)果輸出卡片設(shè)置 136
第十四章 工況分析 141
14.1 模態(tài)和慣性力分析 141
14.1.1 約束設(shè)置 141
14.1.2 載荷設(shè)置-模態(tài) 142
14.1.3 載荷設(shè)置-慣性力 143
14.1.4 工況設(shè)置-模態(tài) 144
14.2 隨機(jī)振動(dòng)分析 144
14.2.1 約束設(shè)置 144
14.2.2 載荷設(shè)置-spcd 145
14.2.3 載荷設(shè)置-Freq 145
14.2.4 載荷設(shè)置-Eigrl 146
14.2.5 載荷設(shè)置-TABLED1 147
14.2.6 載荷設(shè)置-rload2 148
14.2.7 載荷設(shè)置-TABRAND1 148
14.2.8 載荷設(shè)置-RANDPS 149
14.2.9 激勵(lì)工況設(shè)置-FRA_X 150
14.2.10 激勵(lì)工況設(shè)置-FRA_X 150
第十五章 模型檢查、計(jì)算文件生成及提交計(jì)算 153
15.1 模型檢查及計(jì)算文件生成 153
15.2 提交計(jì)算 155
15.3 常見錯(cuò)誤及調(diào)試方法 156
第十六章 后處理 163
16.1 結(jié)果導(dǎo)入 163
16.2 結(jié)果查看 163
第五部分 實(shí)例詳解
第十七章 數(shù)據(jù)模型處理及網(wǎng)格繪制 166
17.1 三維模型導(dǎo)入 166
17.2 模型簡化 168
17.3 重命名 169
17.4 網(wǎng)格劃分 170
17.4.1 箱蓋網(wǎng)格劃分 170
17.4.2 側(cè)邊框網(wǎng)格劃分 173
17.4.3 雙層底板中間梁網(wǎng)格劃分 182
17.4.4 底板網(wǎng)格劃分 185
17.4.5 實(shí)體套筒網(wǎng)格劃分 186
17.4.6 液冷板前處理 189
17.4.7 模組前處理 198
17.4.8 電器件前處理 209
17.4.9 匯流排前處理 212
第十八章 機(jī)械安全性分析 215
18.1 材料及屬性賦予 215
18.1.1 建模面板選擇 215
18.1.2
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