Altair OptiStruct’ta Batarya Modülü Analizi

Batarya Modülü

Giriş

Büyük sonlu eleman modelleri tipik olarak birçok eleman ve node’dan oluşur. Sonlu eleman modelinin boyutunu ve karmaşıklığını azaltmanın yollarından biri, Altair Optistruct‘taki “Parts and Instances (PI)” özelliğini kullanmaktır. PI yöntemi, bağımsız olarak oluşturulmuş alt yapıları veya parçaları tek bir modelde birleştirmek için kullanılır. Örneklerin (Instances) konumları, global parça(lar)ın veya bağımsız alt yapıların ötelemeleri ve dönmeleri kullanılarak tanımlanır. PI yöntemi, bağımsız altyapıdaki değişikliklerin otomatik olarak bağımlı örneklere taşınmasına izin vermenin yanı sıra, farklı ekiplerin nihai sonlu eleman modeline monte edilebilecek bağımsız altyapılar üzerinde çalışması için modüler bir ortam sağlar.

Modelin oluşturulması

Şekil 1, 7 x 13 dizisinin bir montajını oluşturmak için 90 kez örneklenen 1 hücrenin sonlu eleman modelini göstermektedir. Model, örneklenebilen tekrar eden kısım olan Batarya hücresi ve Modülün tekrar etmeyen kısımları olan Modül kapağı ve bar’dan oluşmaktadır. Modelin boyutu, birkaç basit numaralandırma gereksinimi izlenerek küçültülür.

Batarya modülü modelleme - OptiStruct
Şekil 1 : Modülü oluşturmak için batarya grubunun örneklenmesi

Final .fem dosyasını oluşturma işlemi Şekil 2’de gösterilmiştir. Farklı include dosyaları için ekran görüntüleri, batarya hücresinin 2 örneğini gösterir. Bu, farklı include dosyalarıyla birlikte çalıştırılması gereken .fem dosyasıdır.

Batarya modeli OptiStruct FEM dosya içeriği
Şekil 2 – Farklı include dosyalarına sahip final .fem dosyasının içeriği

Simülasyon ve sonuçlar

Bu çalışmanın birincil amacı, Altair Optistruct‘taki PI yeteneklerini statik ve doğrusal dinamik çözümlerde göstermektir. Analizi çözümü için Altair Optistruct 2021.2 kullanılmıştır. Out dosyası, Şekil 3’te görüldüğü gibi model bilgilerini göstermektedir. Bu tür bir yaklaşım, yüksek kaliteli batarya modülü sonlu eleman modellerinin 8 milyondan fazla elemanı içeren elektrikli araç (EV) devrimi nedeniyle bugün her zamankinden daha alakalıdır. PI yaklaşımı, modelleme süresini ve model boyutunu önemli ölçüde azaltabilir.

Bataryanın Altair OptiStruct analiz out dosyası
Şekil 3 : Out dosyasındaki sonlu eleman model bilgisi

İlk analiz isteği (loadcase), 0 ile 300 Hz arasında doğal frekanslar sonuçları için modal analizdir. Sonuçlar Şekil 4’te gösterildiği gibidir.

Batarya modal analiz sonuçları, Altair OptiStruct
Şekil 4 – Batarya modülünün 0-200 Hz’deki modları

İkinci analiz isteği (loadcase) , tüm tertibata 130 derecelik bir sıcaklık yükü ile bağlantılı olarak batarya modülünün üst yüzeyine uygulanan 0,5 MPa’lık bir basınç yükünü içerir. Şekil 5, Tam montajdaki yer değiştirme ve stres değerlerini göstermektedir.

Şekil 5: Tüm modelde gerilme ve yer değiştirme sonuçları

Sonuç

PI yöntemi, modelleme yükünü ve süresini azaltan basit dönüşümler kullanarak bir sonlu eleman modelinin oluşturulmasında daha fazla esneklik sağlar. Bu işlevsellik, Altair Optistruct‘taki tüm analiz çözümü dizileri için mevcuttur.

Referans : https://2021.help.altair.com/2021.2/hwsolvers/os/topics/solvers/os/parts_and_instances_intro_r.htm#parts_and_instances_intro_r