電池碰撞模型建立及有限元分析

譚文鋒 徐小兵

【摘 要】本文在介紹了沖擊塊撞擊電池獲得高加速度工作過程的基礎上，建立碰撞模型，推導出碰撞時間的計算式。【關鍵字】電池 碰撞模型 有限元

【中圖分類號】U491.6 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0048-02

一、前言

電池獲得高加速度是通過儲氣室內的高壓氣體推動沖擊塊撞擊電池來實現的。根據電池激活能量的要求，為了保證可靠激活，必須維持一定的過載時間才能將電池電解液的容器擊碎，從而激活電池開始工作，這就要求在過載碰撞過程中，碰撞的材料既要有一定的強度和剛度，也要有一定的韌性，由于碰撞過程是一個極其復雜的過程，目前還很少有可用的研究成果供我們應用。本文建立了沖擊塊撞擊電池夾具的碰撞模型，綜合利用力學、高等數學等知識推導出了求解碰撞時間的計算式，并利用有限元分析軟件ANSYS求解碰撞系統總體剛度。

二、實驗系統碰撞過程

如圖1所示，為實現高g值沖擊加速度模擬試驗。測試系統采用活塞式高加速度沖擊塊，由高速運動的沖擊塊沖擊電池試件而產生超高過載以激活電池。系統工作時，當儲氣瓶內高壓氣體氣壓達到一定值，開啟發射閥，氣體迅速排入發射管并作用到沖擊塊底部推動其向前加速運動，最后撞擊安裝在電主軸內的電池夾具，沖擊塊在撞擊電池夾具前的速度達到V1，沖擊塊和電池夾具做碰撞后，電池夾具的速度為V2、過載加速度最高可達到10000g。