Abaqus在电池包热力耦合分析中的应用

本例展示基于热-结构耦合的热力耦合分析。

1 问题设定

一块电池组，尺寸为 70mm x 175mm x 400mm。对模型进行适当简化，保留主体电芯和 PC 部分，约束电池组底部 Z 方向，电芯部分给定生热源，电池组外表面给定自然对流散热 边界条件，模拟电池组温度变化和应力变化。 由于需要进行实时热力耦合分析，因此电池，PC 材料等采用实体建模，设定相关的 coupling 耦合单元和 tie 约束，建立电芯和 PC 材料之间的接触关系（包括热接触）。

2 分析过程

一般来说，针对热力学问题，通常有顺序耦合和完全耦合两种方法。顺序耦合是先进行 热传导分析，得到温度分布结果，然后把温度分布结果映射到结构分析模型上。 完全耦合 则是直接在 abaqus 中直接给建立的 coupled temp-displacement 分析步，完全实时同步计算 温度变化和应力变化，并可考虑温度和结构变形之间的互相影响。

2.1 有限元计算

2.1.1 几何处理

在 CAD 软件中进行简单处理后，导入 Abaqus 中，需要对零件进行几何清理和修复，删 除不必要的细节特征。

2.1.2 赋予材料属性

根据不同材料电池，PC 等赋予相应的材料参数，注意因为这里需要进行完全热力耦合分析， 因此材料参数必须同时具有力学参数和热学参数，包括：密度，弹性模量，泊松比，塑性曲 线，热膨胀系数，热导率，比热等， 如下图所示：

2.1.3 模型装配

在 Abaqus 中装配的模型，通在 CAD 软件中装配位置关系完全一致。如果在 CAD 软件中 已经装配即可。 这里由于单个电池芯模型一致， 因此为减小前处理工作量， 在 Abaqus 中对单个电芯进行阵列处理，后期只需要分析修改单个电芯模型， 整个装配体所有电芯模 型自动更新。

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