[發明專利]一種基于LS-DYNA與TrueGrid聯合仿真的水下航行器電池架結構優化方法

有效

• 申請號: 202111000460.0
• 申請日: 2021-08-28
• 公開（公告）號: CN113821870B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 盧丞一;王雪飛;田文龍;毛昭勇
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/23;G06T17/20;G06F119/14
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 高凌君

本發明提供一種基于LS?DYNA與TrueGrid聯合仿真的水下航行器電池架結構優化方法，針對水下航行器電池架，通過LS?DYNA仿真分析找出其結構中不合理之處，通過TrueGrid參數化有限元模型反復對其進行優化設計，以達到改善電池架力學性能、提高設計的效率和降低設計成本的目標。

技術領域

本發明涉及水下鋰電池技術領域，具體涉及一種基于LS-DYNA與TrueGrid聯合仿真的水下航行器電池架結構優化方法。

背景技術

電動力水下航行器在軍民等領域均有廣泛應用，其中，水下航行器在入水沖擊初期的瞬間過程中會遭受巨大的沖擊載荷，可能對殼體結構以及攜帶的儀器設備造成很大的危害。水下航行器在運輸的時候也會受到隨機振動，可能對其內部精密儀器和動力電池造成影響；同時，當水下航行器工作時，動力電池處于以下特定環境：電池處于大電流工作狀態，內部發熱較為嚴重；電池處于密封環境工作，散熱規格受限，導致電池外界環境溫度較高；根據電池艙的密封情況，電池可能處于濕度較高的環境。

由此可見，水下航行器電池艙所處環境相對較為苛刻，對電池架結構的力學性能與散熱性能有著更為嚴格的要求，并且需要進行大量的結構設計工作，然而目前，對水下航行器電池架結構優化的研究較少，仍處于初期階段。因此，此時就需要一種具有較強針對性的方法，來提高設計的效率，降低設計成本。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術所存在的不足之處，而提供一種基于LS-DYNA與TrueGrid聯合仿真的水下航行器電池架結構優化方法。

為實現上述目的，本發明所提供的技術解決方案是：

本發明提供了一種基于LS-DYNA與TrueGrid聯合仿真的水下航行器電池架結構優化方法，包括以下步驟：

S1.根據水下航行器電池架的結構參數建立三維幾何模型；此處結構參數指電池架的長寬高，電池槽尺寸，加強筋的厚度，熱橋的厚薄等幾何尺寸；

S2.利用S1建立的三維幾何模型，建立所述電池架的TrueGrid參數化有限元模型；

S3.將S2建立的TrueGrid參數化有限元模型導入LS-DYNA中，仿真得到所述電池架的應力云圖；

S4.根據S3得到的應力云圖，確定所述電池架的優化部位及優化方案；優化部位指的是電池架需要優化的結構部位，優化方案是指如何進行優化來減少應力集中等問題

S5.通過修改TrueGrid參數化命令流，得到優化后電池架的TrueGrid參數化有限元模型；

S6.將S5得到的TrueGrid參數化有限元模型導入LS-DYNA中，仿真得到優化后電池架的應力云圖；

S7.將S6得到的應力云圖與目標應力云圖進行對比：

若力學性能達到目標力學性能，則執行S8；

若力學性能未達到目標力學性能，則根據對比結果，調整所述電池架的優化部位及優化方案，返回S5；

目標力學性能與水下航行器的規格、工況及作業環境有關，可根據實際情況對目標力學性能進行調整。

S8.選取達到目標力學性能的結構方案作為所述水下航行器電池架結構的優化方案。

進一步地，S2具體為：

S21.根據S1建立的三維幾何模型，確定建立有限元模型所需的全部結構參數；此處結構參數包括幾何尺寸、網格尺寸以及網格分區方式等；

S22.編寫水下航行器電池架的TrueGrid參數化命令流，對模型進行全參數化設計；

S23.將步驟S22中編寫的命令流導入TrueGrid中，生成水下航行器電池架的有限元模型。