基于moldflow和abaqus的包塑铜排的冷热冲击仿真0825.docx

基于moldflow和abaqus的包塑铜排的冷热冲击仿真

随着电力电子行业进步，零部件在不断地向集成化发展，特别是新能源汽车轻量化集成化的需求十分强烈，高压接插件及现有高压线束会越来越多的被铜排取代，而铜排包塑一体化是必然发展趋势。

 电力电子器件要满足的IEC 60068-2-14要求的预老化冷热冲击试验的是在温度在-40ºC~115ºC循环，但是由于外部塑料和内部金属的热传导率和收缩率不一致，导致塑料外壳极易开裂。

Moldflow是进行注塑成型分析的专业软件，abaqus是结构力学分析的专业软件，但是包塑铜排的冷热冲击仿真需要两者联合仿真才能准确预测开裂及应力集中。

1.  模型说明：

外面壳体材料为PBT-GF30 B4300 G6，铜排材料Cu Y2，衬套为SUS 304，模型如图1所示：

图1 包塑铜排模型

材料主要性能参数如下：

2.模流分析
  浇口大小和位置初步由经验及现有设备综合情况预估，进行模流分析计算的模型如图2所示：

图2 注塑成型模型

模流分析主要是使用moldflow进行保压和填充分析，获得外壳体的玻纤取向、熔接痕等结果，需要说明的是，塑料材料玻纤取向对其各个方向的力学性能影响不可忽视，玻纤取向和熔接痕分布如图3和图4所示：

图3 玻纤取向分布                   

 

图4 熔接痕

3.模流分析结果映射到结构分析模型

采用Digmat对moldflow模流制造仿真的结果，主要是塑料的纤维方向(各向异性)、成型过程中的残余应力应变和熔接面降低系数等结果映射到abaqus结构单元中，作为结构分析的输入，这样使得结构仿真更加精确。纤维方向和熔接痕映射界面分别如图5和图6所示：

图5 纤维取向映射结果

图6 熔接痕映射结果

4.结构分析

冷热循环的输入条件如下：试验过程：-40ºC，1小时；115ºC，1小时；

温度切换时间：小于30秒；

循环次数：100个循环；

试验时间：累计200小时；

采用hypermesh前处理，abaqus稳态热力学求解计算，按上述温度工况输入后，得到的有限元结果， 开裂结果主要通过计算结果里的等效塑性应变即PEEQ进行表征，PEEQ和实际结果对比如图7和图8所示：

图7 PEEQ分布云图          

图8 实物开裂位置

从分析结果来看，能较好预测开裂位置，需要进一步优化结构等输入来改善开裂问题，可以进一步通过Isight进行参数优化分析。