前面介绍了模组电芯间隙确定方法，加上电芯的预紧力和膨胀力测试数据，就可以着手进行模组的膨胀力仿真了。
本文结合樊慧敏的《储能电池模组膨胀力特性研究及仿真分析》文章实例，对采用280Ah方壳铁锂的1P12S（A）与 1P8S（B）模组，进行膨胀力仿真方介绍。
一、模组膨胀力仿真原理
就是在EOL阶段膨胀力最大时候，用仿真软件模拟出电芯、端板、绑带、汇流排等模组器件的应力和位移，看看是否能经受住膨胀力影响。
仿真结束后，提取出应力（或者应变）、位移维度结果，结合材料屈服强度（或者断后延伸率）与允许位移进行合格判断。
二、仿真输入条件
仿真的输入需要载荷、材料、几何与边界等参数，具体参数既有电芯的循环测试试验数据，也有部件材料属性数据需要供应商提供。
1、载荷条件
主要是预紧力与膨胀力，载荷输入以模组实测膨胀力数据为基础，结合 SOH 衰减规律进行线性外推。
案例仿真选取 60% SOH 为极限工况，此时 A 模组预测膨胀力为 3075.5kgf，扣除初始预紧力后，实际需加载的动态膨胀力为 2775.5kgf；
B 模组预测膨胀力为 2864.4kgf，实际加载动态膨胀力为 2564.4kgf。
2、材料属性
模组部件包括电芯、端板（A380 铝合金）、铝排（AL_1060_O）、钢带（SUS201 不锈钢）、螺栓（40Cr 钢）及硅胶垫等，它们的材料属性通过材料力学试验测定，一般从供应商处得到。
3、几何模型
采用 CREO 软件建立 1P12S（A 模组）与 1P8S（B 模组）的三维几何模型，1:1 复原实际的模组结构。
4、边界条件
边界条件参考模组在电池系统中的实际安装进行设置即可：
固定约束：模组横梁底部完全固定，限制 X、Y、Z 三个方向的位移；
螺栓预紧：四根 M8 螺栓穿过端板螺栓孔，施加 9.8N・m 扭矩；
接触条件：电芯与硅胶垫、硅胶垫与端板之间设为 “面 – 面接触”；铝排与电芯极柱之间设为 “绑定接触”。
三、仿真流程
模组膨胀力仿真采用 “几何建模 – 网格划分 – 载荷与边界施加 – 求解计算 – 结果分析” 的标准化流程，基于 CREO 与 Abaqus 软件（或者其它软件）协同仿真实现。
具体就不再介绍了。
四、仿真判断
计算完成后，提取位移、应力结果，结合模组材料屈服强度与允许位移判断是否安全可靠：
位移分析：提取端板、铝排的最大位移，重点关注端板中部（薄弱部位）与铝排首尾两端（受力集中部位）的位移值，判断是否超过设计允许值（端板最大允许位移 2mm，铝排 3mm）；
应力分析：提取端板、铝排、钢带、螺栓的最大应力，与材料屈服强度对比，若应力值＜屈服强度，则部件满足要求；反之，需优化结构（如增加端板的加强筋厚度）；
五、结果应用
以 60% SOH 为典型工况，对 1P12S（A组）与 1P8S（B组）模组的仿真结果进行分析。
1P12S（A组）位移和应力判定表：
1P8S（B组）位移和应力判定表：
仿真位移和应力云图如下：
可以看出A模组铝排最大应力 27.9MPa，B 模组 28.0MPa，都略高于 AL_1060_O 的 27.6MPa 屈服强度，但误差＜1.5%，且铝排最大位移仅 0.5mm，未超过允许值3mm，所以此处铝排也没有问题；
铝排因模组的膨胀位移受到牵拉，为避免铝排受牵拉发生断裂而影响电连接，一般选用拱形铝排，拱桥形变变形的设计值大于3mm。
六、其它
文中只是列举了部分部件的仿真，膨胀力还可结和电池包结构的模态特性、振动性、冲击性、循环寿命、胶接可靠性等仿真一并进行。
文中案例来自：樊慧敏的储能电池模组膨胀力特性研究及仿真分析
