這次我們來淺析一下壓接仿真，主要對壓接仿真設計/仿真搭建/結果分析做一些分析，以優化端子開發及輔助壓接設備選型與設計，文章深度較淺&模型為Demo，以作拋磚引玉。

壓接設計

端子壓接區設計和性能影響因素就不贅述了，本文我們側重壓接仿真流程以推導思路，且選擇端子M型壓接及屏蔽壓接環漸開設計的壓接進行分享。

屏蔽壓接Demo

端子壓接Demo

因壓接仿真與端子&設備結構設計強相關，推薦此仿真需對壓接工程有一定了解后再進行。

接上端子壓接區根據關聯區域設計(適配線材/端子材料/防水/壓接寬度等)完成后，傳遞至壓接設備設計與選型，這里以壓接部位為仿真重點，初步仿真主要識別：壓接設備噸位選擇，刀具設計風險，壓接后風險等，本案例忽略刀具強度等因素(主要為簡化模型，但實際中不可忽略刀具缺陷如崩刀等，將會是另外的設計與仿真方向)。

因篇幅限制目前先行考慮以上提及的兩個參數設計。其中，壓接設備噸位選擇將在后文進行簡單敘述。

刀具設計上，確定線材SCA，一般端子根據端子設計壓接后寬度，查STC表后可得初步壓接刀具參數，刀具設計壓接輔助導向角及支撐角，留足公差間隙后，即可輸出第一版刀具模型。

端子壓接刀具Demo

被壓接部分設計上，主要解決被壓接區域材料以及模型簡化問題。

材料推薦小伙伴們取材實際使用材料(根據物性表及指定原材料廠商)，并盡可能多的測試對應的力學數據，金屬建議標準樣塊與設計實物分別進行測試后做出測試數據后擬合J-C曲線，橡膠材料建議標準樣塊與設計實物分別進行測試后做出測試數據擬合M-R曲線或Ogden曲線，當然實物壓接后反推上述擬合曲線對數據進行矯正也是必須的。

J-C匹配示意

因設備計算算力與工程適配性需要(畢竟工程設計中一個仿真一直在兜圈子且輸出結果不是工程所需，占用太多開發時間往往得不償失)，推薦對模型進行一定簡化。但需特別注意如被簡化對象會受壓接產生形變等影響(例如非壓接區的觸點/掛扣等)，建議不簡化，簡化邊界依賴于仿真設計工程師在壓接仿真過程中，壓力對仿真對象產生的影響有足夠的預判與實際刀具的設計經驗。

如使用Ansys這里推薦小伙伴們對刀具做片體簡化，Abaqus可抽殼處理觀感更佳，線纜中屏蔽層推薦按照一定寬度簡化成規則形狀(此處需根據線材實際進行仿真擬合)。但同上需考慮實際壓接過程對屏蔽帶來的影響(如壓接后屏蔽斷絲/超出既定位置等風險)。

另外如是端子壓接，實體仿真中線材太多芯線會影響運算效率，推薦大平方線根據芯線絞合后股數進行簡化(此處需根據線材實際進行仿真擬合)。

仿真搭建

這部分其實每個組織與個人的習慣都不相同。基本要求仿真前具備一定壓接工程經驗，仿真環境搭建滿足壓接實際。

特別的，如使用Ansys，可通過對上刀模增加質量以初步確定壓接所需噸位；Abaqus需小伙伴們自行摸索:P

屏蔽壓接為例，設計芯線/絕緣層/屏蔽層(含鋁箔)/護套接觸方式，壓接內外套管接觸方式，刀具接觸方式后即可，摩擦系數根據實際給定，前期可適當放大值以求證極值狀態。

設置示意

因前期仿真多建模為理想模型，即對稱與忽略小變形，同上仿真前需具備一定壓接工程經驗，以判斷實際工況的與仿真差異，以對模型進行調整仿真不同情況(芯線非對稱/刀具非對稱/實際工程公差等)。

網格根據小伙伴們設備匹配，推薦前期大網格跑通后再加密，但大網格中網格質量檢查不可忽略。

至于求解選擇，顯式與靜態求解均可(與材料數據強相關)，此也可在Ansys培訓中印證，本文優先顯式方法。

適用范圍

結果分析

經過不斷的調(試)試(錯)后，都會得到一個運算完成結果，小伙伴們切莫不可半場開香檳，往往一個有效的結果才是解決問題的開始~

首先，求解過程中可能會遇到包括但不限于以下情況：

●?刀具下壓錯誤，刀具出現偏擺，錯位等；

●?壓接后線纜護套損壞；

●?壓接無法壓接到位；

●?求解器無提示停止求解；

●?等效應力瞬時很大。

下壓力不足

解決以上問題的思路：

●?檢查材料參數，特別涉及到曲線擬合部分；

●?檢查前述提到的壓接噸位，即上刀模質量；

●?檢查約束情況。

當所有程序問題解決后，我們來針對仿真結果逐層分析，以前述屏蔽壓接Demo為例(內套管使用壓接整形后模型導入)。

外套管情況：

●?部分區域被壓縮；

●?扣合部分區域無法扣合；

●?扣合位置厚度會變薄；

●?上下刀模結合部有堆料傾向。

外套管狀態一

外套管狀態二

護套情況：

●?部分區域被壓縮；

●?存在伸長情況；

●?有向后滑移趨勢。

護套狀態

屏蔽層情況：

●?部分區域被壓縮；

●?部分屏蔽存在前傾情況；

●?復合材料下部分屏蔽存在斷裂可能(適配未來紡織屏蔽需求，傳統材料此風險較低)；

●?部分屏蔽有脫出外套管的可能；

屏蔽狀態--復合材料

屏蔽狀態--傳統材料

屏蔽位置狀態

內套管情況：

●?被進一步壓縮，部分面存在干涉；

●?靠近線纜護套方向面存在上翹可能；

●?存在一定位移。

內套管狀態

絕緣層情況：

●?整體被壓縮；

●?靠近端子尾部一側存在伸長情況。

絕緣層狀態

后續結構設計可依此為基準進行相關設計優化與調整，完成后再次帶入進行運算。

同時，仿真結果可同步讀取保持力等力學信息。

實際壓接圖暫不體現，壓接結果通過對比分析，仿真數值誤差低于控制值(下同)。

端子壓接&碎碎念

相對屏蔽壓接，端子壓接存在更大的變形與非線性，但接觸設置相對簡單，同前述為得到較為精準的仿真結果，正確的材料/合理的接觸/合適的求解缺一不可。

針對單線密封仿真，密封件的材料參數會直接影響仿真收斂性亦或仿真正確性。

端子壓接相對于屏蔽壓接，整體理論設計邏輯與計算資源更加豐富，仿真可細化規避缺陷的方向，例如：過壓/欠壓/支撐腳問題/端子斷裂等失效問題。

Mecal壓接指南

壓接不可接受案例

那么下面這個仿真結果如果真實，仿真結果反應了此端子壓接的哪些信息呢？需要對結果進行設計改進嗎？期待小伙伴們的私信一起討論~

壓接Demo--經過實物驗證

端子與關聯部件配合(對插/硬連接/軟連接)俺認為是連接本質之一，需要打下牢固的基礎以實現可靠電連接目標。

審核編輯：黃飛

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