隨著新能源汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，動力電池的安全性能已成為行業(yè)關(guān)注的焦點。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，wan美契合了汽車行業(yè)對輕量化與可持續(xù)發(fā)展的雙重追求。

然而，目前針對此類新型熱塑性SMC電池外殼的抗沖擊性能研究尚屬空白。為此，科準(zhǔn)測控團(tuán)隊依托先進(jìn)的落錘沖擊試驗系統(tǒng)，對該材料及其制成的完整電池外殼進(jìn)行了系統(tǒng)的低速沖擊測試，以科學(xué)數(shù)據(jù)評估其損傷容限，為產(chǎn)品的設(shè)計與優(yōu)化提供關(guān)鍵依據(jù)。

一、測試原理

低速沖擊測試旨在模擬產(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)一個具有特定質(zhì)量和速度的沖擊頭撞擊試樣時，沖擊能量會瞬間作用于試樣表面。材料通過自身的彈性變形、塑性變形以及內(nèi)部纖維斷裂、基體開裂等多種損傷機(jī)制來吸收和耗散這些能量。

通過測量沖擊過程中的力-時間曲線，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程。測試后對試樣損傷形貌（如凹坑深度、裂紋擴(kuò)展）的觀測，則能直觀地評估材料的抗損傷能力和剩余性能。這對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、測試標(biāo)準(zhǔn)

ASTM D7136 / D7136M： 《復(fù)合材料板落錘沖擊損傷測試標(biāo)準(zhǔn)方法》

該標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定了用于測定纖維增強(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、測試儀器

1、KZ-ITM-6350 落錘沖擊試驗機(jī)

1、主要技術(shù)特點

高剛度主機(jī)框架：采用雙立柱結(jié)構(gòu)，確保沖擊過程的穩(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)：電動提升，自動捕捉和釋放沖錘，高度定位精確，重復(fù)性好，確保了測試的公正性和準(zhǔn)確性。

2、儀器化測量系統(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，能完整捕獲毫秒級的沖擊過程。

專業(yè)測試軟件：科準(zhǔn)自主研發(fā)的軟件，可實時顯示、記錄、分析和存儲測試數(shù)據(jù)（如F-t曲線），并自動計算峰值力、吸收能量等結(jié)果，生成測試報告。

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：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)的測試要求。

3、主要技術(shù)參數(shù)

四、測試流程

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

板材測試： 將試樣放置于帶中心開口的鋼制支撐底座上，使用專用環(huán)形夾具牢固壓緊。

外殼測試： 為完整外殼設(shè)計定制化夾具。該夾具由上下兩塊鋼制支撐板組成，上支撐板帶開口以暴露沖擊區(qū)域，下支撐板為實心以提供全面支撐，通過8個M18螺栓將外殼緊密固定在兩板之間。

3. 測試參數(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）兩個能量等級。

對應(yīng)速度： 通過計算與調(diào)試，7.5J對應(yīng)沖擊速度約為1.486 m/s，30J對應(yīng)沖擊速度約為2.972 m/s。

測試規(guī)劃： 每個能量等級對兩塊SMC板材試樣進(jìn)行測試；完整電池外殼僅在30J能量下進(jìn)行測試。

4. 測試執(zhí)行

啟動試驗機(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)備自動記錄沖擊力-時間數(shù)據(jù)，并計算沖擊速度。

5. 結(jié)果評估

每次沖擊測試完成后，立即取下試樣或外殼。

使用深度測量儀或三維掃描儀，對沖擊中心區(qū)域的永jiu性損傷（凹坑）深度進(jìn)行精確測量。

同時，對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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