從振動到疲勞壽命：Ansys 電池結構耐久性分析與設計最佳化
隨著電池系統朝向高效能與輕量化發展，結構除了需要滿足強度需求，也必須面對實際使用環境中的振動、NVH 與熱循環等考驗。長時間且不規則的振動可能造成應力累積，進一步產生疲勞與耐久性問題。若僅依賴實體樣機測試，不僅耗時，也較難在設計初期快速掌握潛在的結構風險。因此，如何在設計階段掌握振動特性並評估疲勞壽命，成為電池結構開發的重要課題。
電池結構振動與疲勞耐久性分析
針對電池結構在輕量化、振動與疲勞耐久性上的設計需求，可透過 Ansys 建立從模型準備、結構分析、疲勞壽命預測到設計最佳化的完整模擬流程。透過不同分析工具的整合，可在設計初期掌握結構的振動特性與潛在疲勞風險，並進一步比較不同設計參數對結構性能的影響，協助提升電池結構的設計與驗證效率。
- Ansys Discovery：支援 CAD 幾何模型建立與快速設計探索，透過模型連接與前處理功能，加速幾何調整與模型準備，為後續結構分析建立良好的模型基礎。
- Ansys Mechanical：進行預應力模態與隨機振動分析，掌握結構的自然頻率、振型及振動環境下的動態反應，作為後續耐久性評估的重要依據。
- Ansys nCode DesignLife：結合結構分析結果進行疲勞壽命預測，評估隨機振動環境下的疲勞損傷與耐久性表現，協助辨識潛在的疲勞風險。
- Ansys optiSLang：透過實驗設計法（DOE）與參數化最佳化，比較不同幾何與設計參數對結構性能的影響，在輕量化、結構性能與耐久性需求之間尋找更合適的設計方案。
雙向連接與智慧網格劃分
等效 von Mises 應力
一階模態振型
外殼振動結構最佳化
透過建立完整且連貫的虛擬驗證流程，可在設計初期評估電池結構的振動反應與疲勞耐久性，並降低對實體樣機反覆測試的依賴。同時藉由設計最佳化，在輕量化、結構性能與耐久性之間尋找更合適的設計方案，進一步提升整體開發效率與元件壽命。根據參考案例所呈現的效益，透過整合式模擬與最佳化流程，生產力可提升約 2 倍，展現虛擬驗證在加速電池結構開發上的實際價值。
資料參考：ANSYS 簡報內容
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