隨著新能源汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，動(dòng)力電池的安全性能已成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。電池外殼作為保護(hù)電芯免受外部沖擊、穿刺及及端環(huán)境侵害的第一道防線，其材料的選擇與力學(xué)性能至關(guān)重要。傳統(tǒng)的金屬外殼雖強(qiáng)度高，但重量大、易腐蝕；而常見(jiàn)的熱固性復(fù)合材料則面臨難以回收的環(huán)保困境。
在此背景下，一種基于阿科瑪艾利姆MC5丙烯酸樹(shù)脂，并添加氫氧化鋁（ATH） 阻燃劑和20wt%短切玻璃纖維的新型熱塑性片狀模塑料（SMC）復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生。這種材料不僅具備輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕、隔熱阻燃的優(yōu)異特性，更因其熱塑性本質(zhì)而擁有抗沖擊性好、成型周期短且可回收的顯著優(yōu)勢(shì)，wan美契合了汽車行業(yè)對(duì)輕量化與可持續(xù)發(fā)展的雙重追求。
然而，目前針對(duì)此類新型熱塑性SMC電池外殼的抗沖擊性能研究尚屬空白。為此，科準(zhǔn)測(cè)控團(tuán)隊(duì)依托先進(jìn)的落錘沖擊試驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)該材料及其制成的完整電池外殼進(jìn)行了系統(tǒng)的低速?zèng)_擊測(cè)試，以科學(xué)數(shù)據(jù)評(píng)估其損傷容限，為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供關(guān)鍵依據(jù)。
一、測(cè)試原理
低速?zèng)_擊測(cè)試旨在模擬產(chǎn)品在生命周期內(nèi)可能遇到的諸如工具跌落、碎石撞擊等意外事件。當(dāng)一個(gè)具有特定質(zhì)量和速度的沖擊頭撞擊試樣時(shí)，沖擊能量會(huì)瞬間作用于試樣表面。材料通過(guò)自身的彈性變形、塑性變形以及內(nèi)部纖維斷裂、基體開(kāi)裂等多種損傷機(jī)制來(lái)吸收和耗散這些能量。
通過(guò)測(cè)量沖擊過(guò)程中的力-時(shí)間曲線，我們可以分析出材料的峰值載荷、能量吸收特性及損傷演化過(guò)程。測(cè)試后對(duì)試樣損傷形貌（如凹坑深度、裂紋擴(kuò)展）的觀測(cè)，則能直觀地評(píng)估材料的抗損傷能力和剩余性能。這對(duì)于確保電池外殼在遭受碰撞后仍能保持結(jié)構(gòu)完整性和密封性至關(guān)重要。
二、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)
ASTM D7136 / D7136M： 《復(fù)合材料板落錘沖擊損傷測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)方法》
該標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定了用于測(cè)定纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料板在準(zhǔn)靜態(tài)壓痕力作用下受落錘沖擊產(chǎn)生損傷的阻力程序。我們的測(cè)試在試樣制備、支撐夾具設(shè)置及沖擊頭規(guī)格上均嚴(yán)格遵循此標(biāo)準(zhǔn)。
三、測(cè)試儀器
1、KZ-ITM-6350 落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)
1、主要技術(shù)特點(diǎn)
高剛度主機(jī)框架：采用雙立柱結(jié)構(gòu)，確保沖擊過(guò)程的穩(wěn)定性和垂直度，避免側(cè)向摩擦和能量損失。
智能化提升與釋放系統(tǒng)：電動(dòng)提升，自動(dòng)捕捉和釋放沖錘，高度定位精確，重復(fù)性好，確保了測(cè)試的公正性和準(zhǔn)確性。
2、儀器化測(cè)量系統(tǒng)
高精度力傳感器：安裝在沖錘錘頭處，頻響高，能準(zhǔn)確捕捉瞬間沖擊力。
高速數(shù)據(jù)采集卡：采樣率及高，能完整捕獲毫秒級(jí)的沖擊過(guò)程。
專業(yè)測(cè)試軟件：科準(zhǔn)自主研發(fā)的軟件，可實(shí)時(shí)顯示、記錄、分析和存儲(chǔ)測(cè)試數(shù)據(jù)（如F-t曲線），并自動(dòng)計(jì)算峰值力、吸收能量等結(jié)果，生成測(cè)試報(bào)告。
安全防護(hù)裝置：配備全封閉防護(hù)箱體，有效防止沖擊碎片飛濺，保障操作人員安全。
模塊化設(shè)計(jì)：可適配不同質(zhì)量沖錘、不同形狀錘頭（平頭、半球頭等）及各種規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)頭模，以滿足不同標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試要求。
3、主要技術(shù)參數(shù)
四、測(cè)試流程
1. 試樣準(zhǔn)備
SMC板材試樣： 從原材料上切割出尺寸為165mm × 100mm × 2.5mm的矩形板。
完整電池外殼： 外部尺寸為440mm × 300mm × 89mm，底部帶對(duì)稱支撐腳的新型熱塑性SMC電池外殼總成（含蓋板）。
2. 夾具與安裝
板材測(cè)試： 將試樣放置于帶中心開(kāi)口的鋼制支撐底座上，使用專用環(huán)形夾具牢固壓緊。
外殼測(cè)試： 為完整外殼設(shè)計(jì)定制化夾具。該夾具由上下兩塊鋼制支撐板組成，上支撐板帶開(kāi)口以暴露沖擊區(qū)域，下支撐板為實(shí)心以提供全面支撐，通過(guò)8個(gè)M18螺栓將外殼緊密固定在兩板之間。
3. 測(cè)試參數(shù)設(shè)置
沖擊能量： 設(shè)置7.5J（模擬輕微碰撞）和30J（模擬中等強(qiáng)度沖擊）兩個(gè)能量等級(jí)。
對(duì)應(yīng)速度： 通過(guò)計(jì)算與調(diào)試，7.5J對(duì)應(yīng)沖擊速度約為1.486 m/s，30J對(duì)應(yīng)沖擊速度約為2.972 m/s。
測(cè)試規(guī)劃： 每個(gè)能量等級(jí)對(duì)兩塊SMC板材試樣進(jìn)行測(cè)試；完整電池外殼僅在30J能量下進(jìn)行測(cè)試。
4. 測(cè)試執(zhí)行
啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，將落錘提升至預(yù)設(shè)高度。
釋放落錘，沖擊頭自由下落撞擊試樣中心位置。
設(shè)備自動(dòng)記錄沖擊力-時(shí)間數(shù)據(jù)，并計(jì)算沖擊速度。
5. 結(jié)果評(píng)估
每次沖擊測(cè)試完成后，立即取下試樣或外殼。
使用深度測(cè)量?jī)x或三維掃描儀，對(duì)沖擊中心區(qū)域的永jiu性損傷（凹坑）深度進(jìn)行精確測(cè)量。
同時(shí)，對(duì)試樣表面的宏觀損傷形貌（如裂紋、纖維暴露等）進(jìn)行觀察和記錄。
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