本发明属于储能系统疲劳分析，涉及一种储能系统疲劳分析方法，尤其是一种储能pack系统的疲劳分析方法。
背景技术：
1、目前，少有针对储能pack的运输分析，并且分析的方法也同车载pack的分析方式类同，但储能pack在实际中并不是整体的六个方向的自由度全部固定。
2、车用储能进行模态分析时，是有完全的固定方式，但家用或商用储能pack结构是整体静置在箱体内，只有前端局部的固定，如果将静置状态设定为接触摩擦，模态计算时由于是线性计算，接触只能识别为固定，这样计算结果会偏大，结果不准确。
3、而且，由于目前标准针对的都是车用pack的疲劳标准，要保证电池系统至少8年或20万km以上的路程。但实际家用或商用储能，在路上的运输时间远远小于该年限。
4、因此，本发明针对现有的储能系统，在进行pack的基于模态频响分析时，对于静置的pack，用的约束方式为6自由度固定，但实际重力方向的反向并未固定，从而会导致模态的计算结果偏大，导致结果不准确的问题，提出一种储能pack系统的疲劳分析方法。
5、经检索未发现和本发明相同或相似的现有技术的公开文献。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种储能pack系统的疲劳分析方法，能够分析验证储能pack系统结构是否可以满足运输疲劳且能够依据标准，验证储能pack系统结构在运输过程中不同方向的震动下损伤值。
2、本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：
3、一种储能pack系统的疲劳分析方法，包括以下步骤：
4、步骤1、获取储能pack系统结构中所有材料的材料属性参数；
5、步骤2、基于步骤1所获取储能pack系统结构中所有材料的材料属性参数，对储能pack系统结构进行前处理分析；
6、步骤3、在步骤2的基础上，对所有的实体网格进行整体连接方式的处理，及底板接触方式的特殊处理，得到处理好的模型；
7、步骤4、将步骤3中的处理好的模型进行模态计算；
8、步骤5、利用步骤4的模态计算结果，进行基于模态的频响分析，得出所求频率下的响应；
9、步骤6、提取经过步骤5计算获得载荷激励在各频率下的应力和变形结果；
10、步骤7、基于步骤6获得的应力和变形结果，计算疲劳损伤值；
11、而且，所述步骤1的材料包括：焊接母材、板材、电芯、结构胶、隔热棉和导电排。
12、而且，所述步骤2的具体方法为：
13、建立基于有限元分析的整体模型，进行实体网格划分，将关键受力部位的网格进行细化，将不重要结构进行简化，并将步骤1中获得的所有材料的材料属性参数赋予各部分模型，从而完成对储能pack系统结构的网格前处理分析。
14、而且，所述步骤3的具体方法为：
15、首先将步骤2中的网格按照实际模型情况进行螺栓连接，焊接的处理；
16、将电池pack静置底板与托板的连接的方式采用类似焊接的面的粘连连方式：作为中间单元的粘连单元采用六面体网格，网格的顶点创建rbe3单元，该单元与pack底板和承重的托板单元进行连接；其中，所述粘连单元的厚度为绝缘皮垫的厚度；
17、根据与实际测试模态值的对比验证，将该母材的弹性模量设置在0.1mpa以下。
18、而且，所述步骤4的具体步骤包括：
19、模态计算是结构自由振动的平衡方程，用特征值表示：
20、(k-λm)*a＝0
21、式中k为结构刚度矩阵，m为质量矩阵，矢量a是与特征值相对应的特征向量，λ为特征值；
22、通过求解特征值直接求出模态的频率值：
23、
24、式中f为频率值，λ为特征值，i模态阶数。
25、求出模态值后，进行结果查看如果模态值小于40hz，则需要返回步骤2，对模型进行修正后，从新调整网格；如果值大于40hz可进行下一步骤。
26、而且，所述步骤5的具体步骤包括：
27、(1)设置频响分析的频率值该值为1-200hz，确定整体模型的阻尼值0.06，施加xyz三个方向的激励，激励为1个重力加速度，进行频响分析；
28、(2)基于模态的频响分析，首先利用模态方法获得的特征值λ和特征向量a，响应表示为特征向量a和模态响应的标量乘积：u＝adieiωt，
29、式中，ω为施加载荷的角频率；dieiωt为模态位移响应；
30、(3)然后使用特征向量将无阻尼运动方程转换为模态坐标：
31、[-ωatma+atka]deiωt＝atfeiωt
32、式中，atma为模态质量矩阵，atka为模态刚度矩阵；
33、(4)解耦后的动力学方程为:
34、[-ωmi+iωci+ki]dieiωt＝fieiωt
35、式中，mi为模态质量矩阵，ci为模态阻尼矩阵，ki为模态刚度矩阵，fi载荷向量，此处i为模态截断后的模态数；
36、(5)得到模态坐标后，通过坐标变换以及叠加，得出所求频率下的响应。
37、而且，所述步骤6的具体方法为：
38、获得通过步骤5计算得出的应力和变形结果，如果有应力超出使用材料屈服的部位，应进行板材厚度或者材料的升级，焊接长度和高度的优化，将模型的薄弱点进行优化和改进，完善现有的模型；完善模型后回到步骤2，经过反复验算，将结果控制在各部分材料的屈服强度以内。
39、而且，所述步骤7的具体步骤包括：
40、(1)将应力应变结果导入到疲劳分析程序系统，输入三个方向的psd功率谱密度值；
41、(2)在疲劳程序中根据现有材料库，在振动分析模块，将带有应力应变曲线的材料重新设定，利用材料的s-n曲线的幂函数形式：
42、sm·n＝c
43、式中m、c为材料常数；s为应力幅值；
44、提交计算得出整体模型的疲劳损伤值；
45、(3)根据疲劳损伤结果和标准规定持续时间，进行时间折减。
46、而且，所述步骤7第(3)步的具体方法为：
47、按照行驶1年计算，1.5小时的振动进行疲劳计算，经计算后损伤值结果满足要求。
48、本发明的优点和有益效果：
49、1、本发明针对现有的储能系统，在进行pack的基于模态频响分析时，对于静置的pack，用的约束方式为6自由度固定，但实际重力方向的反向并未固定，从而会导致模态的计算结果偏大，导致结果不准确的问题，提出一种储能pack系统的疲劳分析方法，利用前处理程序对新型的储能pack系统结构进行前处理，用专业计算程序模块对新储能pack系统结构进行三个方向的基于模态的频响分析。本发明提出了模态频响分析时前处理的方式，引用小弹性模量使电池pack在静置于托板时可以有除了向下外的各方向的振动，也同时避免了模型的过约束。
50、2、本发明在频响的分析基础之上，将频响分析结果，也就是将不同方向不同频率值下的应力结果，利用疲劳分析系统程序进行损伤值计算，根据gb/t31467.3-2015提供的psd功率谱密度测试参数进行输入。本发明提出一种时间折算的方式，来进行疲劳损伤计算，以满足目前需求，可以达到降本的目的。本发明在原有标准的基础上，利用时间折算的方式，计算出只在运输过程中产生震动的新pack结构的计算损伤值的方法，根据已有标准在计算运输过程的疲劳损伤时利用时间折算的方法可以大大减少分析中的时长设置，在分析的过程中可以对结构起到降低成本的作用。
51、3、本发明将低弹性模量的材料属性设置在电池pack底板和托板之间，解决静置pack在分析中重力反向不固定的问题，使模态分析结果更加准确。
52、4、本发明利用频响和疲劳相结合的分析方法可以在一定程度上预测出pack系统结构的运输寿命，进行针对薄弱的结构部分有效的结构强度的提升，满足运输中的需求。
1.一种储能pack系统的疲劳分析方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种储能pack系统的疲劳分析方法，其特征在于：所述步骤1的材料包括：焊接母材、板材、电芯、结构胶、隔热棉和导电排。
3.根据权利要求1所述的一种储能pack系统的疲劳分析方法，其特征在于：所述步骤2的具体方法为：
4.根据权利要求1所述的一种储能pack系统的疲劳分析方法，其特征在于：所述步骤3的具体方法为：
5.根据权利要求1所述的一种储能pack系统的疲劳分析方法，其特征在于：所述步骤4的具体步骤包括：
6.根据权利要求1所述的一种储能pack系统的疲劳分析方法，其特征在于：所述步骤5的具体步骤包括：
7.根据权利要求1所述的一种储能pack系统的疲劳分析方法，其特征在于：所述步骤6的具体方法为：
8.根据权利要求1所述的一种储能pack系统的疲劳分析方法，其特征在于：所述步骤7的具体步骤包括：
9.根据权利要求8所述的一种储能pack系统的疲劳分析方法，其特征在于：所述步骤7第(3)步的具体方法为：
