半正弦加速度
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-31
半正弦加速度的實例教程
參考文獻
機械振動與沖擊分析[M]. Christian Lalanne
1、 動力電池的強度分析
2、
電池包在各種加速度慣性載荷下的強度分析，查看應力結果。
2、動力電池的剛度分析
電池包在各種加速度慣性載荷下的剛度分析，查看位移結果。
3、動力電池的模態分析
電池包的約束模態分析，查看模態頻率和模態振型。
4、動力電池的隨機振動分析
電池包在PSD譜下的隨機振動分析，查看位移和應力結果。
5、動力電池的定頻振動分析
電池包在固定頻率下的定頻振動分析，查看位移和應力結果。
6、動力電池的疲勞分析
電池包在確定振動條件和時長下的疲勞分析，查看損傷和壽命結果。
7、動力電池的機械沖擊分析
電池包在半正弦加速度慣性載荷下的機械沖擊分析，查看位移、應力以及塑性應變結果。
8、動力電池的跌落分析
電池包在指定高度下落的跌落分析，查看位移、應力以及塑性應變結果。
9、動力電池的擠壓分析
電池包在指定反力或變形下的擠壓分析，查看位移、應力以及塑性應變結果。
10、動力電池的球擊分析
電池包在指定球速下的球擊分析，查看位移、應力以及塑性應變結果。
作者：王建 安世亞太
展開 1 CAD 模型
筆記本在開機狀態下，沖擊底面的安裝圖如圖1 所示；
圖1 沖擊底面的CAD 模型
2 CAE 模型
圖2 沖擊底面的CAE 模型
3 加載及邊界條件
在沖擊臺下表面施加幅值大小為122g，時間為2ms，方向垂直向上的半正弦波加速度A，對整個模型施加大小為1.524m/s，方向垂直向下的初始速度V；如圖3 所示；
圖3 加載及邊界條件
4 分析結果
4.1 原始方案（如圖4）
圖4 原始方案
結果：由于D 殼在沖擊過程中變形較大，與沖擊臺發生了直接撞擊，導致硬盤加速度過大，超過規定值（275g）；
4.2 新方案一：在D 殼下增加第五支橡膠墊（如圖5）
圖5 在D 殼下增加第五支橡膠墊
結果：由于增加了第五支膠墊，對D 殼產生了緩沖作用，大大降低了硬盤加速度；
4.3 新方案二：將原方案的四個膠墊的材料更換為PC+ABS
結果：由于更換材料后，四個膠墊在沖擊壓縮中變形量降低了，D 殼與沖擊臺的撞擊力減少了，所以硬盤加速度也降低了；
4.4 新方案三：在原方案的基礎上把D 殼四支膠墊的相對距離縮小（如圖6）
圖6 把D 殼四支膠墊的相對距離縮小
結果：膠墊相對位置縮小，增加了D 殼的剛度，所以變形量減小，減小撞擊力，降低硬盤加速度；
4.5 新方案四：把原方案的膠墊材料更換為TPU（彈性模量高于橡膠），同時膠墊加厚1.3mm；
結果：和方案二相似，更換材料后，膠墊變形量降低了，同時膠墊增高后，加高了D 殼與沖擊臺之間的距離，所以D 殼與沖擊臺的撞擊力也會減小，硬盤加速度相應也降低了；
5 結論
通過圖7 的曲線對比，我們可以清楚地看到各方案的優化結果，很明顯，新方案的硬盤加速度都低于240g，滿足設計要求。
圖7 各方案的優化結果曲線對比
從而得出以下兩點結論：
1.
展開 3 機械沖擊仿真
機械沖擊測試模擬車輛以較高速度通過障礙物或坑洼時電池包受到的沖擊，試驗裝置如圖3所示。
圖3 機械沖擊測試裝置
機械沖擊測試只考慮Z向載荷，正負Z向各進行6次持續時間為6ms的半正弦沖擊，規定沖擊加速度峰值為7g，容差上限為8.05g，下限為5.95g。
按報批稿規定，電池包在沖擊試驗后不發生泄漏、外殼破裂、起火或爆炸即算合格。實際上這種沖擊工況發生后，用戶有很大可能性不更換電池包而是繼續使用，所以考察標準應適當加嚴，應要求電池包在沖擊試驗后無破損和可見變形、系統功能正常，內部結構無損壞，無安全隱患。對于仿真分析，建議目標值設置為殼體材料等效塑性應變<0.2A，其中A為斷后延伸率。
機械沖擊仿真分析比較簡單，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。
機械沖擊試驗要求的加速度峰值為7g，即使按照容差上限，最大也不超過8.05G，但實際車輛在沖擊路沿、高速過坎、通過深坑時，即使有懸架緩沖，電池包的加速度峰值也經常會超過十幾個g。所以建議測試和仿真都將沖擊載荷適當放大，采用峰值20g持續時間為6ms的半正弦加速度波形。如圖4所示。
圖4 報批稿規定的沖擊波形和本文建議波形
4 模擬碰撞仿真
模擬碰撞測試用來再現整車發生正面、后面或側面高速碰撞時電池包的響應，試驗裝置如圖5。
展開 CAD模型
筆記本在開機狀態下，沖擊底面的安裝圖如圖1所示；
圖1
CAE模型
圖2
加載及邊界條件
在沖擊臺下表面施加幅值大小為122g,時間為2ms，方向垂直向上的半正弦波加速度A,對整個模型施加大 小為1.524m/s,方向垂直向下的初始速度V;如圖3所示；
圖3
分析結果
原始方案
圖4
結果：由于D殼在沖擊過程中變形較大，與沖擊臺發生了直接撞擊，導致硬盤加速度過大，超過規定值（275g);
新方案一：
在D殼下增加第五支橡膠墊（如圖5)
圖5
結果：由于增加了第五支膠墊，對D殼產生了緩沖作用，大大降低了硬盤加速度；
新方案二：
將原方案的四個膠墊的材料更換為PC+ABS
結果：由于更換材料后，四個膠墊在沖擊壓縮中變形量降低了，D殼與沖擊臺的撞擊力減少了，所以硬盤加 速度也降低了；
新方案三：
在原方案的基礎上把D殼四支膠墊的相對距離縮?。ㄈ鐖D6)
圖6
結果：膠墊相對位置縮小，增加了 D殼的剛度，所以變形量減小，減小撞擊力，降低硬盤加速度；
新方案四：
把原方案的膠墊材料更換為TPU (彈性模量高于橡膠），同時膠墊加厚1.3mm;
結果：和方案二相似，更換材料后，膠墊變形量降低了，同時膠墊增高后，加高了 D殼與沖擊臺之間的距離， 所以D殼與沖擊臺的撞擊力也會減小，硬盤加速度相應也降低了；
結論
通過圖7的曲線對比，我們可以清楚地看到各方案的優化結果，很明顯，新方案的硬盤加速度都低于240g, 滿足設計要求。
展開 
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參考文獻
機械振動與沖擊分析[M]. Christian Lalanne
ΔL/L≦10%
ΔDCR/DCR≦10%
參考標準：MIL-STD-202Method 213
測試方法：條件C：半正弦波、峰值加速度：100g.s；脈沖時間：6ms；采用半正弦波形，最大速度變化12.3英尺/秒。
振動測試
測試類型：振動測試
測試要求：
無明顯的外觀缺陷。
7、動力電池的機械沖擊分析
電池包在半正弦加速度慣性載荷下的機械沖擊分析，查看位移、應力以及塑性應變結果。
8、動力電池的跌落分析
電池包在指定高度下落的跌落分析，查看位移、應力以及塑性應變結果。
所以建議測試和仿真都將沖擊載荷適當放大，采用峰值20g持續時間為6ms的半正弦加速度波形。如圖4所示。
CAD模型
筆記本在開機狀態下，沖擊底面的安裝圖如圖1所示；
圖1
CAE模型
圖2
加載及邊界條件
在沖擊臺下表面施加幅值大小為122g,時間為2ms，方向垂直向上的半正弦波加速度A,對整個模型施加大 小為1.524m/s,方向垂直向下的初始速度V;如圖3所示；
圖3
分析結果
原始方案
1 CAD 模型
筆記本在開機狀態下，沖擊底面的安裝圖如圖1 所示；
圖1 沖擊底面的CAD 模型
2 CAE 模型
圖2 沖擊底面的CAE 模型
3 加載及邊界條件
在沖擊臺下表面施加幅值大小為122g，時間為2ms，方向垂直向上的半正弦波加速度A，對整個模型施加大小為1.524m/s，方向垂直向下的初始速度V；如圖3 所示；
圖3 加載及邊界條件
4 分析結果
4.1
