[发明专利]锂电池安全阀开启压力有限元建模方法

权利要求书

1.一种锂电池安全阀开启压力有限元建模方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：参数化几何模型的创建和传递，具体包括，

步骤1.1：确定产品的各特征参数，所述特征参数包括厚度、长度、外径、内径和刻痕深度，将各特征参数作为输入，采用CATIA三维建模软件建立锂电池安全阀的参数化的三维实体模型；

步骤1.2：将锂电池安全阀的参数化的三维实体模型导出为几何信息，并保留拓展名为x_t的中间格式几何模型文件；

步骤1.3：基于Ansys Workbench平台，插入静力学模块，并导入上述拓展名为x_t的中间格式几何模型文件，重新确定几何模型的单位信息，将单位统一调整为国际单位制，生成适用于Ansys Workbench的几何模型；

步骤2：网格剖分，采用以六面体占优，四面体为辅的网格划分方法将步骤1.3中生成的几何模型的表层划分成六面体网格和四面体网格；

步骤3：材料模型构造，在有限元软件Ansys Workbench中，将安全阀的弹性模量和割线刚度这两个参数输入到步骤2中进行网格剖分的几何模型中，建立安全阀的材料模型；

步骤4：设置力学边界条件，在步骤2获得的网格模型中约束安全阀外沿壁面的平动自由度，对安全阀内表面施加实际的内压压强，以获得完整的安全阀开启压力有限元模型；

步骤5：求解计算，建立完有限元模型后，需要在Ansys Workbench软件中对其进行求解计算，可以得到安全阀的应力云图，应力云图表征安全阀的强度分布，根据强度分布可以判断安全阀的开启压力是否满足设计要求；

步骤3中弹性模量和割线刚度确定具体包括以下步骤：

步骤3.1：查找确定对应材料的弹性模量E；

步骤3.2：采用以下方程拟合得到材料的应力应变曲线，

m₁＝m₂ (8)

其中，m₁和m₂分别为材料屈服强化阶段1和屈服强化阶段2的弹性应变率；下标t、y和p分别表示拉伸、屈服和塑性；γ_a和γ_b分别表示屈服强化阶段1和屈服强化阶段2的拉伸应变修正因子；A₁和A₂分别表示屈服强化阶段1和屈服强化阶段2的材料截面积；σ_ys表示屈服应力，σ_uts则表示强度极限，σ_t为拉伸应力，ε_p为塑性应变，ε_ys为屈服应变，R和H分别为弹性应变率m₁和m₂修正因子；

步骤3.3：在拟合得到的材料应力应变曲线上，假定屈服阶段的两个端点分别为A和B，连接两端点A、B，线段AB的斜率即为割线刚度ET，割线刚度ET的数值可由A、B点的坐标给出，

如下式：

步骤3.4：以弹性模量E和割线刚度ET构造双线性硬化模型。

2.如权利要求1所述的锂电池安全阀开启压力有限元建模方法，其特征在于：步骤2中网格划分具体包括：

步骤2.1：以几何模型长边尺寸L的1/50，即L/50，将L/50设定为全局的网格尺寸；

步骤2.2：以网格尺寸L/50进行网格构型，选择六面体占优的网格剖分策略，即在几何模型的表层以L/50作为单位尺寸，将几何边界划分成六面体网格单元，在几何边界内部以六面体为主进行划分网格单元，个别难以划分成六面体网格单元的区域，将其划分成四面体网格单元。

3.如权利要求2所述的锂电池安全阀开启压力有限元建模方法，其特征在于：所述网格构型中还包括以下步骤：在网格单元每个棱边中间增加一个中间节点，将网格单元从一阶升级到二阶。