电池碰撞模型建立及有限元分析

谭文锋 徐小兵

【摘 要】本文在介绍了冲击块撞击电池获得高加速度工作过程的基础上，建立碰撞模型，推导出碰撞时间的计算式。【关键字】电池 碰撞模型 有限元

【中图分类号】U491.6 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0048-02

一、前言

电池获得高加速度是通过储气室内的高压气体推动冲击块撞击电池来实现的。根据电池激活能量的要求，为了保证可靠激活，必须维持一定的过载时间才能将电池电解液的容器击碎，从而激活电池开始工作，这就要求在过载碰撞过程中，碰撞的材料既要有一定的强度和刚度，也要有一定的韧性，由于碰撞过程是一个极其复杂的过程，目前还很少有可用的研究成果供我们应用。本文建立了冲击块撞击电池夹具的碰撞模型，综合利用力学、高等数学等知识推导出了求解碰撞时间的计算式，并利用有限元分析软件ANSYS求解碰撞系统总体刚度。

二、实验系统碰撞过程

如图1所示，为实现高g值冲击加速度模拟试验。测试系统采用活塞式高加速度冲击块，由高速运动的冲击块冲击电池试件而产生超高过载以激活电池。系统工作时，当储气瓶内高压气体气压达到一定值，开启发射阀，气体迅速排入发射管并作用到冲击块底部推动其向前加速运动，最后撞击安装在电主轴内的电池夹具，冲击块在撞击电池夹具前的速度达到V1，冲击块和电池夹具做碰撞后，电池夹具的速度为V2、过载加速度最高可达到10000g。