申请/专利权人：浙江大学湖州研究院

申请日：2023-06-06

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN116776674B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;H01M10/052;G06F119/08;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2023.10.10#实质审查的生效;2023.09.19#公开

摘要：本发明公开了一种锂电池热失控下盖帽结构内爆破片损伤行为预测的有限元建模方法，包含了爆破片几何建模、网格划分、材料弹性模型、塑性模型和损伤模型输入、热失控边界条件设置、计算模型设置、安全阀开启压力获取等步骤。本发明可实现具备可重复、免实验、低成本、高精度的锂电池安全阀器件安全设计的有限元建模方法，降低相关企业的前期试验摸索成本。

主权项：1.锂电池热失控下盖帽结构内爆破片损伤行为预测的有限元建模方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：爆破片几何建模；步骤2：网格划分；步骤2.1：网格尺寸设置，电池帽盖直径D、爆破片最大厚度T和沟槽处的厚度t，设置整体网格尺寸为T2；在沟槽处设置邻近度，设置单元数量为N，N2，最小尺寸为tN；帽盖的直径方向上至少有M个网格，M50；且网格尺寸不低于盖帽直径的五十分之一；步骤2.2：网格检查，检查网格的雅可比和网格细度，保证雅可比平均值大于0.6，最小值不小于0.5；步骤2.3：计算机辅助工程软件加载网格，将网格导出成通用网格格式，之后用显式动力学计算软件加载网格；步骤3：Johnson-Cook本构模型的导入，弹性参数包括密度、弹性刚度、泊松比，弹性参数中的弹性刚度和泊松比会随着温度变化，在设置时需要与步骤4中的热学条件相对应；塑性参数通过Johnson-Cook本构模型构造，且遵循公式1； 式中，A为参考应变率ε0和参考温度Troom下的材料初始屈服应力，B、n分别为参考应变率和参考温度Troom下的材料应变硬化模量和硬化指数，C为材料应变率强化参数，εp为有效塑性应变，m为材料热软化参数，T1*为本构模型下的相对温度，若室温为Troom熔点为Tmelt，则T1*遵循公式2: 采用Johnson-Cook损伤模型，表征材料的损伤演化，遵循公式3： 式中，η＝Pσeff，为应力三轴度，其中P为压力，σeff为有效应力，D1、D2、D3、D4、D5分别为材料的一号失效参数、二号失效参数、三号失效参数、四号失效参数、五号失效参数，T2*为损伤模型下的相对温度，若转变温度为Ttransition熔点为Tmelt，则T2*遵循公式4： 步骤4：热失控边界条件设置步骤如下：4.1力学边界约束，施加固定约束和压力载荷，根据具体的试验场景施加固体约束，在盖帽侧面施加固定约束；压力通过压力时变曲线添加，压力-时间曲线为预设曲线或通过具体试验获取的真实热失控曲线输入；4.2热学条件，热学条件指的是材料在受压变形时的整体温度，温度为预设曲线或者试验获取的真实热失控热时的温度；步骤5：计算模型设置如下：步骤5.1：设置计算的总时间，时间步，计算的总时间需要与压力-时间曲线中的最大时间保持一致，计算的时间步则是通过软件自动计算全局的稳定增量步动态设置；步骤5.2：设置几何体之间的作用力，需设置几何体间的作用力，包括法相作用力和切向作用力；计算模型的设置保证质量缩放系数的选取不能使得计算对象的动能与内能之比超过阈值；步骤6：通过预设安全阀开启压力或安全阀爆破实验对安全阀的开启压力进行设定。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 浙江大学湖州研究院 一种锂电池热失控下盖帽结构损伤行为预测的有限元方法

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