电池支架的仿真分析方法及装置与流程

本发明涉及新能源领域，具体而言，涉及一种电池支架的仿真分析方法及装置。
背景技术：
：新能源客车以电池为能量来源，是新能源客车的关键零部件，保障电池的安全是客车安全性能的必要条件。电池安装支架，作为新能源客车关键零部件的安装支架，是保证车辆正常安全行驶的重要条件，应具有一定的疲劳寿命保证电池的安全。通过新能源汽车电池支架故障案例进行仿真分析，仅从经典刚强度仿真分析方法着手，不能复现电池支架故障，无法进一步探究故障原因。根据实际车辆运行工况，电池支架主要承受随机振动载荷，是导致电池支架疲劳断裂故障发生的主要原因。经典刚强度工况无法模拟与电池支架随机振动时的载荷状态。而且，在车辆设计初期由于无法获得实车路谱，因此采用现有psd进行疲劳损伤仿真计算，对电池支架进行疲劳预估的准确性较低。针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。技术实现要素：本发明实施例提供了一种电池支架的仿真分析方法及装置，以至少解决现有技术中对新能源汽车的电池支架进行疲劳预估时，采用现有功率谱密度psd进行疲劳损伤仿真计算的准确性较低的技术问题。根据本发明实施例的一个方面，提供了一种电池支架的仿真分析方法，电池支架应用于新能源汽车中，包括：基于标准振动功率谱密度和上述新能源汽车的整车试验图谱，生成目标振动功率谱密度，其中，上述整车试验图谱为预先为上述新能源汽车制定的测试图谱，用于测试上述新能源汽车的所有零部件；将上述目标振动功率谱密度输入至振动载荷仿真模型进行随机振动分析，得到分析结果；根据上述分析结果确定上述电池支架的疲劳损伤值，其中，上述疲劳损伤值用于表征上述电池支架的疲劳损伤程度。可选的，基于标准振动功率谱密度和上述新能源汽车的整车试验图谱，生成目标振动功率谱密度，包括：获取上述标准振动功率谱密度和上述新能源汽车的整车试验图谱；依据上述整车试验图谱对上述标准振动功率谱密度进行修正，得到上述目标振动功率谱密度。可选的，依据上述整车试验图谱对上述标准振动功率谱密度进行修正，得到上述目标振动功率谱密度，包括：确定上述标准振动功率谱密度中的子功率谱密度，其中，上述子功率谱密度为应力影响最大方向的功率谱密度；依据上述整车试验图谱对上述子功率谱密度进行修正，得到上述目标振动功率谱密度。可选的，在将上述目标振动功率谱密度输入至振动载荷仿真模型进行随机振动分析之前，上述方法还包括：获取上述电池支架的三维数模数据和设计图纸数据；依据上述三维数模数据和上述设计图纸数据对上述电池支架进行有限元建模处理，得到上述振动载荷仿真模型。可选的，将上述目标振动功率谱密度输入至振动载荷仿真模型进行随机振动分析，得到分析结果，包括：采用上述振动载荷仿真模型，对上述目标振动功率谱密度中的单位加速度载荷的随机振动工况进行放大处理；采用上述振动载荷仿真模型对放大处理结果进行随机振动分析，得到上述电池支架的约束模态固有频率和有效应力值。可选的，根据上述分析结果确定上述电池支架的疲劳损伤值，包括：采用基于高斯分布和线性累计损伤定律的疲劳三区间法，评估上述约束模态固有频率和上述有效应力值；基于评估结果确定上述疲劳损伤值。可选的，在根据上述分析结果确定上述电池支架的疲劳损伤值之后，上述方法还包括：获取上述电池支架的一阶扭转/弯曲频率，以及功率谱密度能量集中频段；依据上述一阶扭转/弯曲频率和上述功率谱密度能量集中频段调整上述约束模态固有频率；其中，当上述一阶扭转/弯曲频率与上述功率谱密度能量集中频率耦合时上述有效应力值最大；随着上述一阶扭转/弯曲频率与上述功率谱密度能量集中频率差距越大，则上述有效应力值越小。根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电池支架的仿真分析装置，电池支架应用于新能源汽车中，包括：生成模块，用于基于标准振动功率谱密度和上述新能源汽车的整车试验图谱，生成目标振动功率谱密度，其中，上述整车试验图谱为预先为上述新能源汽车制定的测试图谱，用于测试上述新能源汽车的所有零部件；分析模块，用于将上述目标振动功率谱密度输入至振动载荷仿真模型进行随机振动分析，得到分析结果；确定模块，用于根据上述分析结果确定上述电池支架的疲劳损伤值，其中，上述疲劳损伤值用于表征上述电池支架的疲劳损伤程度。根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种非易失性存储介质，上述非易失性存储介质存储有多条指令，上述指令适于由处理器加载并执行如任意一项的电池支架的仿真分析方法。根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器；其中，上述存储器存储有计算机程序，上述计算机程序适于由上述处理器加载并执行如任意一项的电池支架的仿真分析方法。在本发明实施例中，通过基于标准振动功率谱密度和新能源汽车的整车试验图谱，生成目标振动功率谱密度，其中，上述整车试验图谱为预先为上述新能源汽车制定的测试图谱，用于测试上述新能源汽车的所有零部件；将上述目标振动功率谱密度输入至振动载荷仿真模型进行随机振动分析，得到分析结果；根据上述分析结果确定上述电池支架的疲劳损伤值，其中，上述疲劳损伤值用于表征上述电池支架的疲劳损伤程度。通过采用整车试验路谱与标准随机振动试验要求结合的方法，修正得出新的目标振动功率谱密度，用于新能源客车的电池支架的随机振动分析，评估电池支架的疲劳损伤值，达到了提高对新能源汽车的电池支架进行疲劳预估的准确性的目的，从而实现了有效节约产品开发成本、缩短产品开发周期、提高产品安全可靠性能的技术效果，可以更好为汽车开发设计优化提供参考。进而解决了现有技术中对新能源汽车的电池支架进行疲劳预估时，采用现有功率谱密度psd进行疲劳损伤仿真计算的准确性较低的技术问题。附图说明此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1是根据本发明实施例的一种电池支架的仿真分析方法的流程图；图2是根据本发明实施例的一种可选的电池支架的仿真分析方法的流程图；图3是根据本发明实施例的一种电池支架的仿真分析装置的结构示意图；图4是根据本发明实施例的一种可选的psd的振动曲线示意图。具体实施方式为了使本
技术领域：
的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。实施例1根据本发明实施例，提供了一种电池支架的仿真分析方法的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。本申请实施例中的电池支架应用于新能源汽车中，图1是根据本发明实施例的一种电池支架的仿真分析方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：步骤s102，基于标准振动功率谱密度和新能源汽车的整车试验图谱，生成目标振动功率谱密度，其中，上述整车试验图谱为预先为上述新能源汽车制定的测试图谱，用于测试上述新能源汽车的所有零部件；步骤s104，将上述目标振动功率谱密度输入至振动载荷仿真模型进行随机振动分析，得到分析结果；步骤s106，根据上述分析结果确定上述电池支架的疲劳损伤值，其中，上述疲劳损伤值用于表征上述电池支架的疲劳损伤程度。在本发明实施例中，通过基于标准振动功率谱密度和新能源汽车的整车试验图谱，生成目标振动功率谱密度，其中，上述整车试验图谱为预先为上述新能源汽车制定的测试图谱，用于测试上述新能源汽车的所有零部件；将上述目标振动功率谱密度输入至振动载荷仿真模型进行随机振动分析，得到分析结果；根据上述分析结果确定上述电池支架的疲劳损伤值，其中，上述疲劳损伤值用于表征上述电池支架的疲劳损伤程度。通过采用整车试验路谱与标准随机振动试验要求结合的方法，修正得出新的目标振动功率谱密度，用于新能源客车的电池支架的随机振动分析，评估电池支架的疲劳损伤值，达到了提高对新能源汽车的电池支架进行疲劳预估的准确性的目的，从而实现了有效节约产品开发成本、缩短产品开发周期、提高产品安全可靠性能的技术效果，可以更好为汽车开发设计优化提供参考。进而解决了现有技术中对新能源汽车的电池支架进行疲劳预估时，采用现有功率谱密度psd进行疲劳损伤仿真计算的准确性较低的技术问题。本申请实施例中采用新的目标振动功率谱密度psd作为电池支架随机振动载荷模型的输入，以对电池的振动试验方法更严格的方式来考察电池支架的力学性能，并以steinberg提出的基于高斯分布和miner线性累计损伤定律的三区间法，对电池支架随机振动仿真分析得出的rms应力进行评价，合理判定电池支架的疲劳寿命是否符合使用要求。在以经典刚强度仿真分析方法安全系数在材料屈服应力2倍以上的情况下，完全复现了实车电池支架的故障现象，并将该方法应用至其他电气部件安装支架，同样实现了故障现象的复现。在本申请实施例中，上述整车试验图谱为预先为上述新能源汽车制定的测试图谱，用于测试上述新能源汽车的所有零部件，结合整车试验路谱，对gb38031-2020中电池的标准振动功率谱密度进行强化修正，生成上述目标振动功率谱密度，以该目标振动功率谱密度为电池支架随机振动载荷模型的输入，对电池支架进行随机振动分析；采用steinberg提出的基于高斯分布和miner线性累计损伤定律的三区间法，对电池支架随机振动仿真分析得出的rms应力进行评价，判定电池支架的疲劳寿命是否符合使用要求。作为一种可选的实施例，基于标准振动功率谱密度和上述新能源汽车的整车试验图谱，生成目标振动功率谱密度，包括：步骤202，获取上述标准振动功率谱密度和上述新能源汽车的整车试验图谱；步骤204，依据上述整车试验图谱对上述标准振动功率谱密度进行修正，得到上述目标振动功率谱密度。在一种可选的实施例中，依据上述整车试验图谱对上述标准振动功率谱密度进行修正，得到上述目标振动功率谱密度，包括：步骤302，确定上述标准振动功率谱密度中的子功率谱密度，其中，上述子功率谱密度为应力影响最大方向的功率谱密度；步骤304，依据上述整车试验图谱对上述子功率谱密度进行修正，得到上述目标振动功率谱密度。可选的，上述子功率谱密度即为z轴功率谱密度psd，在上述可选的实施例中，结合整车试验路谱，对gb38031-2020中电池的标准振动功率谱密度进行强化修正，主要是指对电池支架的应力影响最大的方向z轴向进行强化修正，修正后得到如下表1所示的目标振动功率谱密度psd，其中，表1中的n为放大缩小系数，为0～0.2，并且还可以根据车辆实际路况在此范围内确定n的取值，路况恶劣的车型，其电池支架该值应取最大，psd的振动曲线如图4所示。表1频率(hz)z轴功率谱密度(psd)(g2/hz)50.008(1±n)100.06(1±n)200.06(1±n)300.0007(1±n)1000.0007(1±n)2000.00008(1±n)rms0.87-1.06g在另一种可选的实施例中，在将上述目标振动功率谱密度输入至振动载荷仿真模型进行随机振动分析之前，上述方法还包括：步骤s402，获取上述电池支架的三维数模数据和设计图纸数据；步骤s404，依据上述三维数模数据和上述设计图纸数据对上述电池支架进行有限元建模处理，得到上述振动载荷仿真模型。如图2所示，本申请实施例选取新能源客车的电池支架进行仿真分析，根据电池支架的三维数模数据和设计图纸数据，对电池支架进行有限元建模处理，得到上述振动载荷仿真模型，在得到上述振动载荷仿真模型之后，还可以对振动载荷仿真模型赋材料属性，检查模型质量与连接关系等处理。可选的，本申请实施例还可以根据电池支架的安装位置，将电池支架安装处节点耦合至一点，约束该安装处节点的6个自由度，设置电池支架z向单位加速度的随机振动工况。在一种可选的实施例中，将上述目标振动功率谱密度输入至振动载荷仿真模型进行随机振动分析，得到分析结果，包括：步骤s502，采用上述振动载荷仿真模型，对上述目标振动功率谱密度中的单位加速度载荷的随机振动工况进行放大处理；步骤s504，采用上述振动载荷仿真模型对放大处理结果进行随机振动分析，得到上述电池支架的约束模态固有频率和有效应力值。作为一种可选的实施例，仍如图2所示，基于标准振动功率谱密度和新能源汽车的整车试验图谱得到目标振动功率谱密度psd，在振动载荷仿真模型中输入强化修正后的目标振动功率谱密度psd，对单位加速度载荷的随机振动工况进行设置，例如放大处理并采用上述振动载荷仿真模型对放大处理结果提交仿真计算，以对该放大处理结果进行随机振动分析，得到上述电池支架的约束模态固有频率和有效应力值rms，进而可以采用疲劳三区间法结合约束模态固有频率和有效应力值rms分析电池支架的结构合理性。作为一种可选的实施例，根据上述分析结果确定上述电池支架的疲劳损伤值，包括：步骤s602，采用基于高斯分布和线性累计损伤定律的疲劳三区间法，评估上述约束模态固有频率和上述有效应力值；步骤s604，基于评估结果确定上述疲劳损伤值。在本申请实施例中，仍如图2所示，在得到分析结果之后还可以根据steinberg提出的基于高斯分布和miner线性累计损伤定律的疲劳三区间法，对电池支架的随机振动仿真分析得出的rms应力值进行疲劳评价(即疲劳寿命评价)。可选的，按照gb38031-2020要求，电池支架的期望寿命为12h，振动频率从5hz到200hz，振动平均频率v0+为97.5。根据材料的sn曲线，查询材料在1σ、2σ、3σ时的寿命n1σ、n2σ、n3σ，将数据代入以下(1)-(4)公式计算电池支架总体损伤d。当d≤0.8时，电池支架总体的疲劳损伤值小于1，且具有1.25倍的安全裕数，视为满足电动客车随机振动疲劳寿命要求。在一种可选的实施例中，在根据上述分析结果确定上述电池支架的疲劳损伤值之后，上述方法还包括：步骤s702，获取上述电池支架的一阶扭转/弯曲频率，以及功率谱密度能量集中频段；步骤s704，依据上述一阶扭转/弯曲频率和上述功率谱密度能量集中频段调整上述约束模态固有频率。其中，当上述一阶扭转/弯曲频率与上述功率谱密度能量集中频率耦合时上述有效应力值最大；随着上述一阶扭转/弯曲频率与上述功率谱密度能量集中频率差距越大，则上述有效应力值越小。在根据上述分析结果确定上述电池支架的疲劳损伤值之后，从约束模态固有频率分析可得，由于当上述一阶扭转/弯曲频率与上述功率谱密度能量集中频率耦合时上述有效应力值最大；随着上述一阶扭转/弯曲频率与上述功率谱密度能量集中频率差距越大，则上述有效应力值越小。因此，本申请实施例中的电池支架的约束模态固有频率应该避开功率谱密度能量集中频段，其一阶扭转/弯曲频率应大于25hz，该指标作为电池支架结构改进的依据。实施例2根据本发明实施例，还提供了一种用于实施上述电池支架的仿真分析方法的装置实施例，上述电池支架应用于新能源汽车中，图3是根据本发明实施例的一种电池支架的仿真分析装置的结构示意图，如图3所示，上述电池支架的仿真分析装置，包括：生成模块30、分析模块32和确定模块34，其中：生成模块30，用于基于标准振动功率谱密度和上述新能源汽车的整车试验图谱，生成目标振动功率谱密度，其中，上述整车试验图谱为预先为上述新能源汽车制定的测试图谱，用于测试上述新能源汽车的所有零部件；分析模块32，用于将上述目标振动功率谱密度输入至振动载荷仿真模型进行随机振动分析，得到分析结果；确定模块34，用于根据上述分析结果确定上述电池支架的疲劳损伤值，其中，上述疲劳损伤值用于表征上述电池支架的疲劳损伤程度。需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，例如，对于后者，可以通过以下方式实现：上述各个模块可以位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的方式位于不同的处理器中。此处需要说明的是，上述生成模块30、分析模块32和确定模块34对应于实施例1中的步骤s102至步骤s106，上述模块与对应的步骤所实现的实例和应用场景相同，但不限于上述实施例1所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为装置的一部分可以运行在计算机终端中。需要说明的是，本实施例的可选或优选实施方式可以参见实施例1中的相关描述，此处不再赘述。上述的电池支架的仿真分析装置还可以包括处理器和存储器，上述生成模块30、分析模块32和确定模块34等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元，上述内核可以设置一个或以上。存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flashram)，存储器包括至少一个存储芯片。根据本申请实施例，还提供了一种非易失性存储介质实施例。可选地，在本实施例中，上述非易失性存储介质包括存储的程序，其中，在上述程序运行时控制上述非易失性存储介质所在设备执行上述任意一种电池支架的仿真分析方法。可选地，在本实施例中，上述非易失性存储介质可以位于计算机网络中计算机终端群中的任意一个计算机终端中，或者位于移动终端群中的任意一个移动终端中，上述非易失性存储介质包括存储的程序。可选地，在程序运行时控制非易失性存储介质所在设备执行以下功能：基于标准振动功率谱密度和新能源汽车的整车试验图谱，生成目标振动功率谱密度，其中，上述整车试验图谱为预先为上述新能源汽车制定的测试图谱，用于测试上述新能源汽车的所有零部件；将上述目标振动功率谱密度输入至振动载荷仿真模型进行随机振动分析，得到分析结果；根据上述分析结果确定上述电池支架的疲劳损伤值，其中，上述疲劳损伤值用于表征上述电池支架的疲劳损伤程度。根据本申请实施例，还提供了一种处理器实施例。可选地，在本实施例中，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序运行时执行上述任意一种电池支架的仿真分析方法。本申请实施例提供了一种电子设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现以下步骤：基于标准振动功率谱密度和新能源汽车的整车试验图谱，生成目标振动功率谱密度，其中，上述整车试验图谱为预先为上述新能源汽车制定的测试图谱，用于测试上述新能源汽车的所有零部件；将上述目标振动功率谱密度输入至振动载荷仿真模型进行随机振动分析，得到分析结果；根据上述分析结果确定上述电池支架的疲劳损伤值，其中，上述疲劳损伤值用于表征上述电池支架的疲劳损伤程度。本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：基于标准振动功率谱密度和新能源汽车的整车试验图谱，生成目标振动功率谱密度，其中，上述整车试验图谱为预先为上述新能源汽车制定的测试图谱，用于测试上述新能源汽车的所有零部件；将上述目标振动功率谱密度输入至振动载荷仿真模型进行随机振动分析，得到分析结果；根据上述分析结果确定上述电池支架的疲劳损伤值，其中，上述疲劳损伤值用于表征上述电池支架的疲劳损伤程度。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取非易失性存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个非易失性存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的非易失性存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12