本文整理自：上海山外山机电工程科技有限公司李鹏飞先生《nCode软件在电动汽车结构分析中的应用》的主题报告。
报告内容以汽车电气化的挑战为切入点，分别引入汽车电气化历程中结构耐久性、性能及效率、可靠性三大挑战内容，叙述了nCode软件在这三大电气化挑战中的应用。并根据车辆结构耐久工程所包含的内容，列举了nCode的软件的应用案例，包括电动车监控大数据分析车辆的用户模型、根据用户使用条件优化试验场标准、通过虚拟仿真预测结构寿命、结合虚拟仿真制定台架标准、针对电动车特点制定传动系统试验标准以及耐久相关结构振动性能方面。
报告分为以下7个部分：
汽车电气化的挑战
nCode软件在大数据分析制定用户模型中的应用
nCode软件在用户关联标准制定中的应用
nCode软件在疲劳仿真中的应用
nCode软件在台架试验标准建立中的应用
nCode软件在传动系统中的应用
nCode软件在性能分析中的应用
1、汽车电气化的挑战
汽车逐步迈向电气化的过程当中，在进行相应的结构分析时，依然会面临三大挑战：
结构耐久性的挑战：包括电子元件、电池包结构进行抗疲劳的结构设计及加速振动的试验、车辆轻量化引起车身结构发生变化的抗疲劳设计、电机传动系统耐久性设计。
性能和效率的挑战：通过建立能效及其损失图，使车辆获得更长的续航里程或更高的能量密度；进行较好的性能的控制及策略的优化；了解客户的实际的操作的习惯进行效能评估。
可靠性的挑战：包括电子元件和电池的寿命的电池性能的衰退的问题、电池结构的失效模式的分析等。
在结构耐久方面，根据电池包结构抗疲劳的设计要求，对于电池包结构内部的电子元件和电池包本身振动疲劳的问题，以及车辆的轻量化抗疲劳设计，根据平台化的需要以及新能源车与燃油车不同的重量分配，进行结构的耐久的优化。
在性能及效率方面：通过建立电磁传动系统当中的能效和损失图及进行功能测试分析，根据实际的用户的使用情况来进行效能和能耗评估。
在可靠性方面，需要对电子元件和电池寿命进行分析，建立其衰退模型，对整个的充放电过程，通过仿真试验与实际试验相结合的方式进行针对化的分析，还要对失效的具体的结构进行失效成因的分析等
2、nCode软件在大数据分析制定用户模型中的应用
电动汽车有庞大的数据库，可以运用数据库信息去生成用户模型。例如，通过TBox监控数据（GPS数据、智能悬架数据、CAN总线数据等）结合用户的走访的信息，可以推算出相应车辆的运行模型，进行路面的等级的划分，了解司机驾驶的行为，建立自己的数据库系统、扩展数据库的模型，可以更好的了解车辆的实际使用情况。
以轮胎、路面、轮胎和车轮轮心加速度为输入建立路面激励的数学模型，将路与车的固有频率与车的动态响应结合起来，通过路与车的响应之间的关系，可以划分路面等级并统计车辆运行道路占比。
对于垂向载荷，通过对轴头垂向加速度进行标定，可获得轮载荷分布，通过大数据可以估计车辆的垂向载荷大致的变化范围。
对于水平方向载荷，通过GPS的数据，可以得到纵向加速度的分布、里程的分布、侧向加速度分布及转弯半径转向角的分布等。
通过车辆的GPS信号预估车辆在城市道路、高速道路、山区道路等道路中的运行车速与侧向加速度之间的关系。
通过CAN及GPS信号可以分析驾驶行为，例如研究电动汽车传动系统的时候，通过监控数据，把加减速的频次以及踏板的开度型号作为扭矩传动系统中扭矩分割的原则，得到正向扭矩以及反向扭矩相关数据。
3、nCode软件在用户关联标准制定中的应用
用户数据采集是载荷谱和损伤合成的重要依据，分析不同频段路面的损伤的贡献量，通过用户道路总损伤谱和试验场各路面损伤谱相关数据，将扭矩谱的分析与传动系统进行关联制定用户关联标准。
将不同道路载荷谱和扭矩谱数据进行合成，其具体分析数据包括：统计数据、相对损伤分析数据、频域分析数据、载荷谱、扭矩谱、振动谱等数据。
4、nCode软件在疲劳仿真中的应用
仿真与试验的一体化实施的流程：通过相关仿真分析得到车辆动力学模型，以载荷数据作为仿真的输入，结合其材料特性进行仿真分析，最后将仿真分析的结果与实测的结果进行关联比对，对结果差异较大的数据再进行迭代分析。
根据车辆不同部位的结构的特点，设计不同的试验方案和试验样件，包括不同焊点结构，不同焊点方位，不同焊接方式，不同焊缝结构、不同冲压结构及不同的几何形状等等，拟合其疲劳特性曲线作为仿真分析的输入数据。
nCode软件在疲劳仿真中的应用包括：车身底盘结构件的疲劳仿真、电池结构的疲劳仿真、仿真与试验的关联分析与结果对标（实车试验与虚拟验证匹配分析）、新材料新工艺的疲劳仿真及载荷重构等各方面。
5、nCode软件在台架试验标准建立中的应用
nCode软件在台架试验标准建立中的应用主要包括：通过整车四立柱试验台架制定台架试验标准、通过MAST试验台架制定台架试验标准、通过轴耦合试验台架制定台架试验标准、相关零部件试验标准制定及振动疲劳台架试验标准等。
6、nCode软件在传动系统中的应用
典型传动系统数据分析流程包括：将大数据监控平台的原始数据进行转换处理，生成百公里扭矩谱数据，与路面数据相组合后可外推出计算其等效扭矩谱并生成台架试验块谱。
7、nCode软件在性能分析中的应用
nCode软件在性能分析中的应用主要包括：电池性能及效率、平顺性分析、模态分析、旋转机械分析、声品质分析等。
总结：nCode软件在电动汽车结构分析中的应用不仅提供了精确的数值模拟工具，还为工程师提供了全面的结构评估工具，有助于优化设计、提高性能和确保电动汽车的安全可靠性。
