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Q=mgH=0.152×9.8×1.0=1.49J
经过分析，可以确定安防产品最薄弱区域为耳机的上盖。当耳机上盖与刚性地面正面碰撞时，将对产品造成最大的冲击伤害。由于本文是针对产品外壳的抗冲击分析，并未涉及到产品内部的功能，为了减少软件运算的时间和复杂度，可以将此分析简化为耳机上盖自由跌落所做功为1.49J时，与刚性地面的正面碰撞。
2.3 有限元冲击模拟分析
有限元模型的材料参数见表1采用的仿真分析方法如下。
表1 有限元模型的材料参数 
1)分析模式：采用跌落测试的方法。
2)网格划分：网格精度采用高雅克比算法的网格器划分模式，如图3所示。  图3 耳机上盖有限元模型
3)跌落工况：耳机上盖与地面的正面碰撞。
仿真结果：
(1)1.5J能量的冲击。图4是模型正面跌落仿真的应力值，图5是模型正面跌落仿真的应变值。从图中可以看出，耳机上盖所受的最大应力和应变集中在中间格栅处，最大应力为192.5MPa，最大应变为1.5%，耳机上盖的材料为16%玻璃纤维增强型PPA，其许用屈服应力是220MPa，许用屈服应变2.8%。可以看出，耳机上盖正面跌落仿真中所受的应力值和应变均未超过许用屈服应力应变。  图4 耳机上盖正面跌落碰撞的应力分布  图5 耳机上盖正面跌落碰撞的应变分布 (2)2.0J能量的冲击。图6是模型正面跌落仿真的应力值，图7是模型正面跌落仿真的应变值。从图中可以看出，耳机上盖所受的最大应力和应变集中在中间格栅处，最大应力为232.6MPa，最大应变为2.1%。耳机上盖的材料为16%玻璃纤维增强型PPA，其许用屈服应力为220MPa，许用屈服应变2.8%。可以看出，耳机上盖正面跌落仿真中所受的应力值超过其许用屈服应力，应变未超出其许用应变。  图6 耳机上盖正面跌落碰撞的应力分布  图7 耳机上盖正面跌落碰撞的应变分布
通过上述的仿真分析，可以得出，耳机上盖的最大应力集中分布在中间格栅处，此模型虽未通过2.0J能量的冲击作用，但其能够承受1.5J能量的冲击作用，已经达到设计要求。
2.4 冲击实验的验证对比
通过对新产品进行不同等级冲击仿真的有限元分析后，为了验证该仿真的准确性，需要对PPA玻璃纤维增强型材料试样进行实验验证。为了保证物理实验的准确性，利用实验室不同的实验设备对样品进行两种冲击测试。
测试样品：PPA玻璃纤维增强型材料样品两组，每组3个样品，对每个样品进行编号。
测试标准：在GB/T2423.8-1995的基础上修改。
2.4.1 测试一
测试方法：通过输出能量为1J、1.5J和2J的弹簧冲击器对第一组样品指定部位分别进行能量为1J、1.5J和2J的冲击试验各3次，每次冲击过后需检查样品是否损坏，当发现样品出现裂纹或破损时，停止冲击，如图8所示。
设备名称：弹簧冲击器
产品商标：ED&D
产品规格：5110，F22.50
冲击能量误差：1.00±0.05J；1.50±0.07J；2.00±0.08J
2.4.2 测试二
测试方法：利用实验室的跌落冲击装置对第二组样品指定部位分别进行能量为1J、1.5J和2J的冲击试验各3次，每次冲击过后需检查样品是否损坏，当发现样品出现裂纹或破损时，停止冲击，如图9所示。实验用质量为m=0.5kg的钢球自由跌落冲击样品，由公式H=Q/mg求得各冲击能量下的高度。 
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基于SolidWorks Simulation冲击仿真产品设计(2)
时间:2014-08-14 10:09来源:SolidWorks 作者: 点击:
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