沖擊后壓縮性能分析的案例
聚合物基復(fù)合材料沖擊后壓縮強(qiáng)度（CAI）測試標(biāo)準(zhǔn)解讀及主要挑戰(zhàn)分析
但這類材料存在一個(gè)關(guān)鍵短板——對沖擊損傷異常敏感：微小的面外沖擊（如冰雹撞擊、工具墜落、碎石撞擊），就可能在材料內(nèi)部造成分層、基體裂紋等難以目視察覺的損傷，進(jìn)而大幅降低其承載能力，嚴(yán)重威脅結(jié)構(gòu)安全。
在此背景下，“沖擊后壓縮”（Compression After Impact, CAI）性能測試，成為復(fù)合材料研發(fā)、質(zhì)量控制、選型決策中不可或缺的核心環(huán)節(jié)，更是連接實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)與市場實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵橋梁。
Background
什么是CAI測試？
很多人將CAI測試誤解為單一的沖擊實(shí)驗(yàn)，實(shí)則不然——它是一套完整的系統(tǒng)性能評估流程，核心目的是模擬復(fù)合材料在實(shí)際服役中“遭遇低能量沖擊后繼續(xù)承載”的嚴(yán)峻工況，精準(zhǔn)考核材料受損后的剩余壓縮強(qiáng)度。
其測試邏輯可概括為兩步：
第一步，通過標(biāo)準(zhǔn)化的落錘沖擊或準(zhǔn)靜態(tài)壓痕方法，在復(fù)合材料層合板試樣上引入可控、可重復(fù)的損傷，模擬實(shí)際使用中可能遇到的沖擊場景；
第二步，將已產(chǎn)生損傷的試樣固定在專用支撐夾具中，進(jìn)行壓縮試驗(yàn)直至失效，最終測定其壓縮殘余強(qiáng)度，以此判斷材料在受損后的結(jié)構(gòu)可靠性。簡單來說，CAI測試就是給復(fù)合材料做“抗沖擊后的耐力測試”，直接決定材料能否在復(fù)雜工況下安全服役。
Standard
檢測標(biāo)準(zhǔn)解讀
當(dāng)前，業(yè)界普遍遵循ASTM D7136（落錘沖擊）與D7137（壓縮殘余強(qiáng)度）標(biāo)準(zhǔn)體系。這些標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定了從試樣制備、沖擊引入到最終壓縮測試的全過程。
1. 核心試樣
標(biāo)準(zhǔn)推薦針對厚度為4.0至6.0毫米,建議厚度為5mm的層合板進(jìn)行測試，鋪層方式對結(jié)果有決定性影響。
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ABAQUS導(dǎo)入初始場變量（預(yù)定義場）
通常利用ABAQUS計(jì)算時(shí)，需要多步驟分析，例如計(jì)算多次低速沖擊以及沖擊后壓縮等，下面詳細(xì)描述利用數(shù)據(jù)傳遞方法進(jìn)行多步驟分析。（建議購買視頻，視頻內(nèi)包含此帖子）
導(dǎo)入效果圖如下：
導(dǎo)入的損傷云圖
導(dǎo)入的應(yīng)力場
導(dǎo)入的位移場
分層損傷的導(dǎo)入
1. 計(jì)算完成后，新建一個(gè)ABAQUS 窗口，切記與上一步計(jì)算的ODB文件在同一個(gè)文件夾下，導(dǎo)入Part部件
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復(fù)合材料沖擊后壓縮CAI 綜述文獻(xiàn)（不斷更新）
復(fù)合材料沖擊后壓縮CAI 的文獻(xiàn)，我認(rèn)為總結(jié)比較好的文章，分享給大家
[1] Khathyri Fatima, ElkiheL Bachir, Delaunois Fabienn. Review of damages prediction in a composite material at low velocity impact Global Journal of Engineering and Technology Advances, 01 (01) (2019) 027–42.
REF1.pdf
[2] Raffael Bogenfeld, Janko Kreikemeier, Tobias Wille. Review and benchmark study on the analysis of low-velocity impact on composite laminates. Engineering Failure Analysis, 86 (2018) 72-99.
Ref2.pdf
[3] Youhong Tang, Lin Ye, Zhong Zhang, Klaus Friedrich. Interlaminar fracture toughness and CAI strength of fibre-reinforced composites with nanoparticles – A review. Composites Science and Technology, 86 (2013) 26-37.
ref3.pdf
展開 纖維復(fù)合材料加筋壁板沖擊后壓縮計(jì)算剩余強(qiáng)度 ￥39
纖維復(fù)合材料加筋壁板沖擊后壓縮計(jì)算剩余強(qiáng)度，采用連續(xù)殼單元，內(nèi)附cae，inp及ODB文件
復(fù)合材料沖擊后壓縮強(qiáng)度（CAI）測試關(guān)鍵要點(diǎn)，確保天舟貨運(yùn)飛船飛行安全性
另外，使用超聲掃描儀觀察和分析損傷面積和尺寸。
5）安裝試樣在試驗(yàn)夾具中，按照規(guī)定的速率施加壓縮載荷，直至達(dá)到最大載荷值。在載荷下降至最大載荷的約30%時(shí)，終止試驗(yàn)，以避免真實(shí)破壞模式被大范圍的畸變所遮蔽，并防止損壞支持夾具。在整個(gè)試驗(yàn)過程中，記錄時(shí)間、位移、載荷等數(shù)值，以生成力-位移曲線。
3、計(jì)算
1）極限壓縮強(qiáng)度
2）有效模量
3）統(tǒng)計(jì)——對每個(gè)系列試驗(yàn)的壓痕深度d，計(jì)算平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和偏差
系數(shù)（百分?jǐn)?shù)）。
如果您還想了解更多關(guān)于聚合物的沖擊性能測試、聚合物材料的抗沖擊強(qiáng)度、聚合物的沖擊性能和落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)的工作原理和規(guī)程等問題，歡迎您關(guān)注我們，也可以給我們私信和留言，國高材分析測試中心工程師團(tuán)隊(duì)為您免費(fèi)解答！
展開 汽車空調(diào)壓縮機(jī)支架NVH性能分析
汽車空調(diào)壓縮機(jī)支架NVH性能分析
摘 要：文章基于整車 NVH性能對汽車空調(diào)壓縮機(jī)及支架開展分析測試，帶單獨(dú)壓縮機(jī)支架的系統(tǒng)，模態(tài)需達(dá)到設(shè)計(jì)要求。對達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的系統(tǒng)，通過在空調(diào)管路上增加隔振，減振等措施衰減共振頻率。對于無單獨(dú)壓縮機(jī)支架在裝配精度，振動模態(tài)上有比較優(yōu)勢，具有很強(qiáng)的推廣，借鑒意義。
引言
NVH，即噪音(Noise)、振動(Vibration)、聲振粗糙度(Harshness)，通俗稱為乘坐的“舒適感”。汽車空調(diào)運(yùn)行就不可避免地會帶來噪聲，且在汽車噪聲產(chǎn)生的諸多部位中，汽車空調(diào)系統(tǒng)是引起重大噪聲的部件之一。在主機(jī)廠的新車質(zhì)量研究中，空調(diào)系統(tǒng)噪聲問題已引起客戶廣泛關(guān)注，居于新車質(zhì)量問題Top10內(nèi)。因此，如何使汽車空調(diào)噪聲減小以達(dá)到消費(fèi)者的要求，是汽車設(shè)計(jì)者亟需解決的重要問題，也是提升現(xiàn)代汽車市場競爭的關(guān)鍵一環(huán)。
在汽車空調(diào)NVH設(shè)計(jì)中壓縮機(jī)是主要激勵(lì)源之一，如何有效解決壓縮機(jī)的NVH是其中的關(guān)鍵要點(diǎn)之一，其中壓縮機(jī)支架又是解決壓縮機(jī)振動傳遞的重要方面。由于壓縮機(jī)支架帶來的問題在各車型中比較常見，朱愛武針對某車型發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速4750r/min產(chǎn)生轟鳴音開展測試研究，經(jīng)測試產(chǎn)生的主要原因是由于壓縮機(jī)支架總成模態(tài)頻 率與發(fā)動機(jī)二階振動頻率共振引起的。蘇俊收針對某壓路機(jī)轉(zhuǎn)速1350r/min左右出現(xiàn)異常振動問題，應(yīng)用有限元軟件分析壓縮機(jī)支架各階固有頻率及振型，發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)支架前兩階固有頻率偏低是造成故障的主要原因。劉丹針對某車輛在定置加速試驗(yàn)中，座椅導(dǎo)軌處振動及駕駛員右耳噪聲都存在208Hz共振，經(jīng)測量主要是由于空壓機(jī)及支架與發(fā)電機(jī)支架共振引起的。壓縮機(jī)支架和壓縮機(jī)形成一個(gè)質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)，如果外界的激勵(lì)頻率與此頻率一致時(shí)，就會產(chǎn)生共振。
展開 Moldex3D模流分析之螺桿后松退料管壓縮分析教程
后松退為計(jì)量完成之后螺桿不旋轉(zhuǎn)、單純后退的動作。由于螺桿沒有旋轉(zhuǎn)，故不會有額外的熔膠被帶到噴嘴與料管前端。其過程如下圖所示，松退之后料管將產(chǎn)生藍(lán)色部份的空間，此時(shí)噴嘴尖端處的熔膠會被往后抽，同時(shí)壓力下降，導(dǎo)致熔膠比容上升、體積變大，占據(jù)掉螺桿后退后增加出來的部份空間。
現(xiàn)在Moldex3D充填階段的模擬，已可將后松退行為納入料管壓縮分析中，如此一來就能完整考慮到松退時(shí)噴嘴塑料區(qū)內(nèi)部的熔膠回抽行為與狀態(tài)變化，更準(zhǔn)確地預(yù)測熔膠充填時(shí)間、螺桿位置與注射量。
操作流程
條件限制
1.僅支持射出成型(IM)制程類型。
2.僅支持透過機(jī)臺模式內(nèi)的真實(shí)機(jī)臺接口進(jìn)行松退參數(shù)設(shè)定。
3.噴嘴與料管需設(shè)定為「噴嘴塑料區(qū)」屬性。
4.含「熱流道」屬性的模型，不支持回抽模擬。
步驟1：前處理準(zhǔn)備
開啟Moldex3D Studio (2021) 后，建立或匯入含有塑件、冷流道、冷卻系統(tǒng)和噴嘴塑料區(qū)的網(wǎng)格。
步驟2：機(jī)臺模式設(shè)定與選擇機(jī)臺
開啟成型條件后選擇「機(jī)臺模式」，并于機(jī)臺設(shè)定中選擇新增后于機(jī)臺數(shù)據(jù)庫中選擇射出機(jī)臺。
注：選擇機(jī)臺時(shí)須注意是否支持真實(shí)機(jī)臺接口(目前支持20臺以上的真實(shí)機(jī)臺接口)。
步驟3：后松退設(shè)定
1. 選擇支持機(jī)臺接口的射出機(jī)后，需勾選「機(jī)臺接口」并選擇控制器類型；接著點(diǎn)選「下一步」即可顯示真實(shí)機(jī)臺接口。
2. 于機(jī)臺接口中找到「后松退」并輸入松退距離或體積。
步驟 4：結(jié)果比較
1. 螺桿位置與射壓
如下圖所示，綠線為不考慮熔膠后抽的模擬結(jié)果，由于模具提早充滿，使得射壓瞬間升高，螺桿卻尚未達(dá)到VP切換點(diǎn)。藍(lán)線為考慮松退行為，其壓力與VP位置之結(jié)果可以更接近實(shí)驗(yàn)值。
2.
展開 Moldex3D模流分析之螺桿后松退料管壓縮分析教程
后松退為計(jì)量完成之后螺桿不旋轉(zhuǎn)、單純后退的動作。由于螺桿沒有旋轉(zhuǎn)，故不會有額外的熔膠被帶到噴嘴與料管前端。其過程如下圖所示，松退之后料管將產(chǎn)生藍(lán)色部份的空間，此時(shí)噴嘴尖端處的熔膠會被往后抽，同時(shí)壓力下降，導(dǎo)致熔膠比容上升、體積變大，占據(jù)掉螺桿后退后增加出來的部份空間。
現(xiàn)在Moldex3D充填階段的模擬，已可將后松退行為納入料管壓縮分析中，如此一來就能完整考慮到松退時(shí)噴嘴塑料區(qū)內(nèi)部的熔膠回抽行為與狀態(tài)變化，更準(zhǔn)確地預(yù)測熔膠充填時(shí)間、螺桿位置與注射量。
操作流程
條件限制
1.僅支持射出成型(IM)制程類型。
2.僅支持透過機(jī)臺模式內(nèi)的真實(shí)機(jī)臺接口進(jìn)行松退參數(shù)設(shè)定。
3.噴嘴與料管需設(shè)定為「噴嘴塑料區(qū)」屬性。
4.含「熱流道」屬性的模型，不支持回抽模擬。
步驟1：前處理準(zhǔn)備
開啟Moldex3D Studio (2021) 后，建立或匯入含有塑件、冷流道、冷卻系統(tǒng)和噴嘴塑料區(qū)的網(wǎng)格。
步驟2：機(jī)臺模式設(shè)定與選擇機(jī)臺
開啟成型條件后選擇「機(jī)臺模式」，并于機(jī)臺設(shè)定中選擇新增后于機(jī)臺數(shù)據(jù)庫中選擇射出機(jī)臺。
注：選擇機(jī)臺時(shí)須注意是否支持真實(shí)機(jī)臺接口(目前支持20臺以上的真實(shí)機(jī)臺接口)。
步驟3：后松退設(shè)定
1. 選擇支持機(jī)臺接口的射出機(jī)后，需勾選「機(jī)臺接口」并選擇控制器類型；接著點(diǎn)選「下一步」即可顯示真實(shí)機(jī)臺接口。
2. 于機(jī)臺接口中找到「后松退」并輸入松退距離或體積。
步驟 4：結(jié)果比較
1.
展開 
Moldex3D模流分析之考慮螺桿后松退的料管壓縮分析
后松退為計(jì)量完成之后螺桿不旋轉(zhuǎn)、單純后退的動作。由于螺桿沒有旋轉(zhuǎn)，故不會有額外的熔膠被帶到噴嘴與料管前端。其過程如下圖所示，松退之后料管將產(chǎn)生藍(lán)色部份的空間，此時(shí)噴嘴尖端處的熔膠會被往后抽，同時(shí)壓力下降，導(dǎo)致熔膠比容上升、體積變大，占據(jù)掉螺桿后退后增加出來的部份空間。
現(xiàn)在Moldex3D充填階段的模擬，已可將后松退行為納入料管壓縮分析中，如此一來就能完整考慮到松退時(shí)噴嘴塑料區(qū)內(nèi)部的熔膠回抽行為與狀態(tài)變化，更準(zhǔn)確地預(yù)測熔膠充填時(shí)間、螺桿位置與注射量。
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2.僅支持透過機(jī)臺模式內(nèi)的真實(shí)機(jī)臺接口進(jìn)行松退參數(shù)設(shè)定。
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4.含「熱流道」屬性的模型，不支持回抽模擬。
步驟1：前處理準(zhǔn)備
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步驟2：機(jī)臺模式設(shè)定與選擇機(jī)臺
開啟成型條件后選擇「機(jī)臺模式」，并于機(jī)臺設(shè)定中選擇新增后于機(jī)臺數(shù)據(jù)庫中選擇射出機(jī)臺。
注：選擇機(jī)臺時(shí)須注意是否支持真實(shí)機(jī)臺接口(目前支持20臺以上的真實(shí)機(jī)臺接口)。
步驟3：后松退設(shè)定
1. 選擇支持機(jī)臺接口的射出機(jī)后，需勾選「機(jī)臺接口」并選擇控制器類型；接著點(diǎn)選「下一步」即可顯示真實(shí)機(jī)臺接口。
2. 于機(jī)臺接口中找到「后松退」并輸入松退距離或體積。
步驟 4：結(jié)果比較
1. 螺桿位置與射壓
如下圖所示，綠線為不考慮熔膠后抽的模擬結(jié)果，由于模具提早充滿，使得射壓瞬間升高，螺桿卻尚未達(dá)到VP切換點(diǎn)。藍(lán)線為考慮松退行為，其壓力與VP位置之結(jié)果可以更接近實(shí)驗(yàn)值。
2.
展開 Moldex3D模流分析之壓縮成型模塊后處理
后處理
檢視壓縮成型模塊分析結(jié)果的簡單方法就是使用流域分布圖示。
1. 從Studio工作區(qū)中選擇適合的項(xiàng)目：
?在樹狀目錄中展開所要的組別
?在樹狀目錄中展開分析結(jié)果
?選擇結(jié)果項(xiàng)目，如流動波前時(shí)間、壓力或溫度等
2. 在顯示工具欄中點(diǎn)擊圖標(biāo)，以顯示或隱藏所要的模型特征或組件。范例如下所示：
1. 檢視充填階段的粒子追蹤
為檢視充填階段的粒子追蹤分布，在Studio樹狀目錄中選擇 組別 > 結(jié)果 > 充填分析 >粒子追蹤。可以觀察粒子從進(jìn)澆口開始在流動長度、總速度、壓力及溫度的分布情形，檢視熔膠充填行為。
2. 檢視充填階段時(shí)依預(yù)填料ID的粒子追蹤分布
為檢視當(dāng)預(yù)填料多于一項(xiàng)時(shí)的熔膠充填行為，在Studio樹狀目錄中選擇組別 > 分析結(jié)果 > 充填分析 > 粒子追蹤 > 預(yù)填料ID。
3. 檢視壓縮后保壓階段的特性
注意：在壓縮成型分析中，保壓結(jié)果將不會獨(dú)立在分析結(jié)果的樹狀目錄內(nèi)，而是與充填結(jié)果合并。如要觀看其結(jié)果，選擇壓縮切換之后的時(shí)間輸出。
選擇組別 > 分析結(jié)果 > 充填分析 > 壓力與密度，以顯示充填結(jié)束時(shí)壓力與溫度的分布。其翹曲應(yīng)較傳統(tǒng)射出成型小。
展開 Ansys Zemax | 手機(jī)鏡頭設(shè)計(jì) - 第 4 部分：用 LS-DYNA 進(jìn)行沖擊性能分析
模擬涉及兩個(gè)步驟，并且從兩個(gè)步驟中都導(dǎo)出變形數(shù)據(jù)集：
沖擊分析：這是模擬時(shí)間的 0 - 0.1ms，即沖擊發(fā)生時(shí)。
沖擊后分析：這是沖擊狀態(tài)后 1 秒，此時(shí)允許振動衰減以避免變形中出現(xiàn)任何不必要的噪聲。
將 FEA 數(shù)據(jù)加載到 Ansys Zemax OpticStudio 中
在 Ansys Mechanical 中生成 FEA 數(shù)據(jù)集后，現(xiàn)在可以將它們加載到 OpticStudio 中。如本系列文章第 1 部分所述，名義上的手機(jī)攝像頭系統(tǒng)已在 OpticStudio 中設(shè)計(jì)并優(yōu)化了性能。透鏡系統(tǒng)本身的設(shè)計(jì)基于一項(xiàng)專利，包含五個(gè)主要的非球面透鏡：
為了分析和比較手機(jī)攝像頭在三種主要狀態(tài)（沖擊、沖擊后和名義）下的性能，通過 OpticStudio 主窗口頂部 STAR 選項(xiàng)卡中的多物理場數(shù)據(jù)加載器導(dǎo)入 FEA 數(shù)據(jù)集。
對于代表透鏡或光學(xué)組件物理表面的每個(gè)表面，分配一個(gè) “Surface_deformation” 數(shù)據(jù)集。由于自從 OpticStudio 導(dǎo)出名義幾何形狀以來坐標(biāo)系沒有改變，因此為特定表面對齊數(shù)據(jù)集并設(shè)置為全局坐標(biāo)系。如果不是這種情況，可以將坐標(biāo)系更改為局部坐標(biāo)系，或者可以應(yīng)用用戶定義的變換。在將數(shù)據(jù)集分配給表面后，可以通過單擊 “OK（Fit Multiphysics Data）” 加載和擬合數(shù)據(jù)集。
分析不同狀態(tài)下的光學(xué)性能
加載和擬合多物理場數(shù)據(jù)后，現(xiàn)在可以分析不同狀態(tài)的性能，更重要的是進(jìn)行比較。由于這是一個(gè)手機(jī)攝像頭系統(tǒng)，在性能分析過程中有一些分析工具可供使用。在這種情況下，使用以下分析工具進(jìn)行分析和比較：
圖像模擬 - 此功能通過將源位圖文件與一組 PSF進(jìn)行卷積來模擬圖像的形成。考慮的效果包括衍射、像差、畸變、相對照明、圖像方向和偏振。
展開 Ansys Zemax | 手機(jī)鏡頭設(shè)計(jì) - 第 4 部分：用LS-DYNA進(jìn)行沖擊性能分析
</span></li></ul><p class="ql-align-justify"><br></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(63, 63, 63);">為了分析此跌落測試對光學(xué)性能的影響，需要單個(gè)透鏡的變形數(shù)據(jù)集。為了提取數(shù)據(jù)集，為每個(gè)透鏡面創(chuàng)建一個(gè)命名選擇。在 WB - LSDYNA 中求解模擬后，在 LS - PrePost 中讀取輸入文件和結(jié)果。LS - PrePost 是 LS - DYNA 的專用前后處理工具。在 LS - PrePost 中，運(yùn)行一個(gè)腳本來將特定面（在命名選擇中定義）的變形導(dǎo)出為正確的格式，以便可以通過 STAR 工具將它們導(dǎo)入到 Ansys Zemax OpticStudio 中。</span></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(63, 63, 63);">模擬涉及兩個(gè)步驟，并且從兩個(gè)步驟中都導(dǎo)出變形數(shù)據(jù)集：</span></p><ul><li class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(63, 63, 63);">沖擊分析：這是模擬時(shí)間的 0 - 0.1ms，即沖擊發(fā)生時(shí)。</span></li><li class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(63, 63, 63);">沖擊后分析：這是沖擊狀態(tài)后 1 秒，此時(shí)允許振動衰減以避免變形中出現(xiàn)任何不必要的噪聲。
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