上海赛一慧鑫信息技术有限公司认为新能源车用动力电池包在车辆行驶过程中,难免会受到地面异物对电池包底部的刮擦,造成电池包外壳因破损而导致内部模组短路起火的风险。 为改善电池包在行驶过程中的安全性,文中以某款车型为例,以 HyperMesh 为前置处理,在 LS-DYNA 中对正碰刮底工况进行仿真,分析其薄弱环节。 根据仿真分析结果,提出一种底部防护结构,新结构的仿真和实车试验结果表明:该结构能有效降低车用动力电池包外壳的侵入量,减小了损伤,进而提高了乘员的驾驶安全性。

一、工况与求解类型
工况：电池包以 5–15km/h 水平速度，底部与刚性凸台冲击 + 滑移刮擦，大变形显式动态
求解：LS-DYNA 显式动力学，EXPLICIT 时间积分
二、前处理
几何简化
保留：下护板、箱体框架、安装吊耳、电芯等效体、关键连接件
简化：倒角、小孔、饰板、线束等非承力特征
网格划分
护板 / 接触区：2–4mm 壳单元（ELFORM=16）
箱体 / 吊耳：4–6mm 壳单元；凸台：粗化刚性网格
控制沙漏，避免负体积
材料模型
铝壳体 / 护板：MAT_024（分段线性塑性）
钢结构：MAT_003（塑性运动硬化）
电芯模组：MAT_001（弹性等效）
凸台：MAT_020（刚性）
连接与接触
螺栓：刚性约束 / 梁单元；点焊：CONSTRAINT_SPOTWELD
刮底主接触：CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE，摩擦系数 0.15–0.3，SOFT=1防穿透
边界载荷
安装吊耳：SPC 全约束；凸台完全固定
施加 X 向初始速度、Z 向重力，设置 0.5–2mm 刮擦干涉
三、关键控制卡片
时间步 / 接触 / 沙漏：CONTROL_TIMESTEP、CONTROL_CONTACT、CONTROL_HOURGLASS
能量输出：CONTROL_ENERGY
结果输出：DATABASE_BINARY_D3PLOT、DATABASE_RCFORC
求解时长：0.05–0.1s 覆盖完整刮擦行程
四、求解与监控
并行求解：ls-dyna i=input.k ncpu=X
监控：沙漏能＜总内能 5%，能量平滑，无穿透、负体积
五、后处理与评价
输出：Mises 应力、PEEQ、位移、接触压力、接触力、能量历程
判定：
护板 / 箱体无贯穿失效，PEEQ＜材料失效应变
吊耳 / 螺栓无断裂、过载
电芯位移≤2mm，密封面无大间隙
能量守恒，计算稳定