半正弦沖擊
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-08-31
半正弦沖擊的視頻教程
Hypermesh+LS-DYNA教程——顯式動(dòng)力學(xué)
第四講：多次沖擊 采用3種方法完成多次沖擊分析，分別為：質(zhì)量阻尼法、顯式-隱式-顯式轉(zhuǎn)換法、動(dòng)態(tài)松弛法。沖擊載荷采用GB/T 28046標(biāo)準(zhǔn)中的50g6ms半正弦沖擊波，沖擊順序：Z-Y-X。 第五講：多次跌落 按照GB/T 4857.5-1992 包裝 運(yùn)輸包裝件 跌落試驗(yàn)方法進(jìn)行多次跌落，使用完全重啟動(dòng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行多次跌落：面跌-棱跌-角跌。
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半正弦沖擊的實(shí)例教程
振動(dòng)測(cè)試模擬了運(yùn)輸電池的典型振動(dòng)，并對(duì)三種可能的垂直安裝位置進(jìn)行了3小時(shí)以上的掃頻正弦測(cè)試。沖擊試驗(yàn)在三個(gè)垂直安裝位置各施加3個(gè)正方向和3個(gè)負(fù)方向的半正弦沖擊（共18個(gè)沖擊）。
UN38.3掃頻正弦目標(biāo)譜(晶鉆EDM截圖)
<p>電子設(shè)備在承受特定的沖擊載荷后，通常必須經(jīng)過(guò)認(rèn)證才能運(yùn)行。與進(jìn)行實(shí)際的物理測(cè)試相比，執(zhí)行數(shù)值仿真成本更低，周轉(zhuǎn)時(shí)間更短。在許多情況下，沒(méi)有必要執(zhí)行完整的非線性接觸分析，而是根據(jù)給定的加速度歷史記錄來(lái)指定要求。常見(jiàn)的沖擊規(guī)范是給定周期和峰值，加速度表現(xiàn)為半正弦函數(shù)。本案例模擬了半正弦沖擊荷載下計(jì)算機(jī)主板的動(dòng)力響應(yīng)，模擬結(jié)果如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202301/6204afb866a448e39a0a16d218f6e3a3.gif" alt="Untitled1.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>主板位移響應(yīng)</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202301/d16f49c2b5bc4e2b84837a6bebd25616.gif" alt="Untitled2.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>主板應(yīng)力響應(yīng)</strong></p><p>感興趣的朋友，可下載模型源文件，歡迎交流</p>
展開(kāi) 本案例基于lsdyna軟件對(duì)電池包進(jìn)行機(jī)械沖擊的仿真模擬。電池包的機(jī)械沖擊仿真分析是為了評(píng)價(jià)純電動(dòng)汽車(chē)在減速、加速、駛過(guò)顛簸路面等工況下，電池包抵抗變形和破壞的能力，根據(jù)計(jì)算得到的應(yīng)力和應(yīng)變結(jié)果，來(lái)判定電池包抵抗機(jī)械沖擊載荷的能力是否滿足國(guó)標(biāo)要求。根據(jù)GB/T 31467.3－2017《電動(dòng)汽車(chē)用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)第3部分：安全性要求與測(cè)試方法》中的規(guī)定，對(duì)電池包施加25g、15ms的半正弦沖擊波，z軸方向沖擊3次，觀察2h。要求電池包系統(tǒng)無(wú)電解液泄漏、著火或爆炸的現(xiàn)象。這就要求電池包的底板和模組安裝筋要有足夠的強(qiáng)度，在25g的加速度作用下變形量不能過(guò)大，否則會(huì)造成電池包內(nèi)部的零部件破壞。
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展開(kāi) <p>1、目的：以一個(gè)簡(jiǎn)單模型為例，通過(guò)小型重啟動(dòng)（small restart）方法進(jìn)行多次沖擊仿真，為后續(xù)完成電池包多次機(jī)械沖擊仿真做準(zhǔn)備。</p><p>2、舊國(guó)標(biāo)要求（GB/T 31467.3-2015）:對(duì)電池包施加25g、15ms的半正弦沖擊波，z軸方向沖擊3次，前一次沖擊完成待電池包穩(wěn)定后再進(jìn)行下一次沖擊。</p><p>3、使用到的仿真軟件如下，前處理：HYPERMESH、LSDYNA；求解器：ANSYS APDL；后處理：HYPERVIEW。</p><p>4、現(xiàn)狀：進(jìn)行一次沖擊仿真，并考慮多次沖擊的影響，采用0.2倍的斷后伸長(zhǎng)率或馮米塞斯應(yīng)力小于許用應(yīng)力作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>5、方法：（1）生成.K文件進(jìn)行第一次沖擊仿真分析；（2）完成后修改載荷生成.r文件，并添加關(guān)鍵字*Control_Dynamic_Relaxation，并輸入Dump01文件，通過(guò)小型重啟動(dòng)進(jìn)行動(dòng)力松弛仿真分析，以消除第一次沖擊動(dòng)能及彈性應(yīng)變；（3）完成后再次修改載荷生成.r文件，并輸入Dump02文件，通過(guò)小型重啟動(dòng)進(jìn)行第二次沖擊仿真分析；（4）依次類(lèi)推，達(dá)到國(guó)標(biāo)要求的沖擊次數(shù)。</p><p>6、使用MAT_24材料，關(guān)注累計(jì)塑性應(yīng)變情況；使用MAT_15材料，關(guān)注累計(jì)損傷情況。</p>
展開(kāi) 3 機(jī)械沖擊仿真
機(jī)械沖擊測(cè)試模擬車(chē)輛以較高速度通過(guò)障礙物或坑洼時(shí)電池包受到的沖擊，試驗(yàn)裝置如圖3所示。
圖3 機(jī)械沖擊測(cè)試裝置
機(jī)械沖擊測(cè)試只考慮Z向載荷，正負(fù)Z向各進(jìn)行6次持續(xù)時(shí)間為6ms的半正弦沖擊，規(guī)定沖擊加速度峰值為7g，容差上限為8.05g，下限為5.95g。
按報(bào)批稿規(guī)定，電池包在沖擊試驗(yàn)后不發(fā)生泄漏、外殼破裂、起火或爆炸即算合格。實(shí)際上這種沖擊工況發(fā)生后，用戶有很大可能性不更換電池包而是繼續(xù)使用，所以考察標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)適當(dāng)加嚴(yán)，應(yīng)要求電池包在沖擊試驗(yàn)后無(wú)破損和可見(jiàn)變形、系統(tǒng)功能正常，內(nèi)部結(jié)構(gòu)無(wú)損壞，無(wú)安全隱患。對(duì)于仿真分析，建議目標(biāo)值設(shè)置為殼體材料等效塑性應(yīng)變<0.2A，其中A為斷后延伸率。
機(jī)械沖擊仿真分析比較簡(jiǎn)單，采用Ls-dyna等顯式有限元軟件，將電池包有限元模型約束到一剛性體上，在剛性體上施加加速度波形即可。
機(jī)械沖擊試驗(yàn)要求的加速度峰值為7g，即使按照容差上限，最大也不超過(guò)8.05G，但實(shí)際車(chē)輛在沖擊路沿、高速過(guò)坎、通過(guò)深坑時(shí)，即使有懸架緩沖，電池包的加速度峰值也經(jīng)常會(huì)超過(guò)十幾個(gè)g。所以建議測(cè)試和仿真都將沖擊載荷適當(dāng)放大，采用峰值20g持續(xù)時(shí)間為6ms的半正弦加速度波形。如圖4所示。
圖4 報(bào)批稿規(guī)定的沖擊波形和本文建議波形
4 模擬碰撞仿真
模擬碰撞測(cè)試用來(lái)再現(xiàn)整車(chē)發(fā)生正面、后面或側(cè)面高速碰撞時(shí)電池包的響應(yīng)，試驗(yàn)裝置如圖5。
展開(kāi) 
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半正弦沖擊的最新內(nèi)容
從0到1搭建通信設(shè)備光模塊可靠性測(cè)試體系1個(gè)月前
測(cè)試通常采用半正弦波沖擊脈沖，峰值加速度可達(dá)500-1500g，脈沖持續(xù)時(shí)間約0.5-2ms。
這種測(cè)試驗(yàn)證模塊結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、元件固定可靠性以及金手指與插槽的連接穩(wěn)定性。對(duì)于需要頻繁插拔的光模塊，沖擊測(cè)試尤為重要。
?插拔耐久性測(cè)試：針對(duì)光模塊接口和光纖連接器的專(zhuān)項(xiàng)測(cè)試，模擬實(shí)際使用中的反復(fù)插拔操作。
沖擊測(cè)試：使用沖擊臺(tái)對(duì)車(chē)輛施加脈沖載荷（如半正弦波沖擊，峰值加速度 50g~100g），模擬路面坑洼或碰撞沖擊，檢查底盤(pán)護(hù)板、油箱支架等部件的抗沖擊能力。
4. 耐久性道路測(cè)試
目的：通過(guò)實(shí)際道路行駛，驗(yàn)證整車(chē)機(jī)械可靠性（如底盤(pán)耐久性、車(chē)身疲勞強(qiáng)度）。
沖擊試驗(yàn)：對(duì)元器件施加瞬間的沖擊力，如半正弦波沖擊、梯形波沖擊等，考核其承受突發(fā)沖擊載荷的能力，檢測(cè)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否會(huì)因沖擊而損壞，性能是否會(huì)出現(xiàn)瞬間異常或永久改變。
碰撞試驗(yàn)：模擬元器件在運(yùn)輸或使用過(guò)程中可能受到的碰撞情況，通過(guò)規(guī)定的碰撞次數(shù)和強(qiáng)度，檢驗(yàn)其外殼、封裝等的抗碰撞能力，確保元器件在遭受一定程度的碰撞后仍能正常工作。
本案例模擬了半正弦沖擊荷載下計(jì)算機(jī)主板的動(dòng)力響應(yīng)，模擬結(jié)果如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202301/6204afb866a448e39a0a16d218f6e3a3.gif" alt="Untitled1.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>主板位移響應(yīng)</strong
將連接完畢處于工作狀態(tài)的記錄儀整機(jī)安裝在試驗(yàn)臺(tái)上，在X、Y、Z三方向分別進(jìn)行峰值加速度為490m/s2，脈沖持續(xù)時(shí)間為11ms的半正弦波脈沖擊3次。試驗(yàn)后檢查記錄儀外觀結(jié)構(gòu)、顯示和數(shù)據(jù)記錄。
10 外殼防護(hù)等級(jí)試驗(yàn)
按GB/T 4208規(guī)定的方法進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)記錄儀不通電，試驗(yàn)后檢查記錄儀的數(shù)據(jù)記錄和通信功能。
沖擊振動(dòng)試驗(yàn)在三個(gè)垂直軸上各施加3個(gè)正方向和3個(gè)負(fù)方向的半正弦沖擊。
SAE J2464半正弦沖擊目標(biāo)波形（晶鉆EDM截圖）
IEC 62660-2
IEC 62660-2標(biāo)準(zhǔn)（與ISO 12405相關(guān)），規(guī)定了用于各種電池系統(tǒng)的電動(dòng)汽車(chē)鋰離子電池的可靠性和濫用測(cè)試。振動(dòng)測(cè)試要求在電池的每個(gè)平面上進(jìn)行8小時(shí)的隨機(jī)振動(dòng)測(cè)試，以及六個(gè)空間方向的機(jī)械沖擊測(cè)試（半正弦）。
4.5 耐沖擊分析
對(duì)多合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行耐沖擊分析，對(duì)其施加半正弦沖擊載荷，載荷值大小分別為沿Z軸方向25g、X軸方向12.5g及Y軸方向12.5g，持續(xù)時(shí)間為6 s。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為最大應(yīng)力是否滿足σmax≤σb，仿真分析結(jié)果如表10所示。
表10 耐沖擊分析結(jié)果
由表10可知，多合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最大應(yīng)力為21.704 MPa，如圖8(a)所示，滿足要求。
</p><p>2、舊國(guó)標(biāo)要求（GB/T 31467.3-2015）:對(duì)電池包施加25g、15ms的半正弦沖擊波，z軸方向沖擊3次，前一次沖擊完成待電池包穩(wěn)定后再進(jìn)行下一次沖擊。</p><p>3、使用到的仿真軟件如下，前處理：HYPERMESH、LSDYNA；求解器：ANSYS APDL；后處理：HYPERVIEW。
4.5 耐沖擊分析
對(duì)多合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行耐沖擊分析，對(duì)其施加半正弦沖擊載荷，載荷值大小分別為沿Z軸方向25g、X軸方向12.5g及Y軸方向12.5g，持續(xù)時(shí)間為6 s。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為最大應(yīng)力是否滿足σmax≤σb，仿真分析結(jié)果如表10所示。
表10 耐沖擊分析結(jié)果
由表10可知，多合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最大應(yīng)力為21.704 MPa，如圖8(a)所示，滿足要求。
根據(jù)GB/T 31467.3－2017《電動(dòng)汽車(chē)用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)第3部分：安全性要求與測(cè)試方法》中的規(guī)定，對(duì)電池包施加25g、15ms的半正弦沖擊波，z軸方向沖擊3次，觀察2h。要求電池包系統(tǒng)無(wú)電解液泄漏、著火或爆炸的現(xiàn)象。這就要求電池包的底板和模組安裝筋要有足夠的強(qiáng)度，在25g的加速度作用下變形量不能過(guò)大，否則會(huì)造成電池包內(nèi)部的零部件破壞。
