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    泡沫鋁能量吸收性能

    日期:22-08-18     時間:03:20 來源: 益榮金屬

    泡沫鋁能量吸收性能

    工程材料的能量吸收能力主要取決于其屈服平臺區(qū),由應力--應變曲線下方的面積決定。由泡沫鋁壓縮應力--應變曲線可以看出,泡沫鋁在壓縮過程中有高而寬的應力平臺,可以在基本恒定的應力下通過應變來吸收能量,使泡沫鋁在承受沖擊載荷時能吸收較多的能量。若外來總能量假定為100%,泡沫鋁變形量為它的60%時,可承受外來總能量的60%。由于泡沫鋁本身具有定的強度,可以經過多次這樣的變形循環(huán)而不損壞,變形恢復性能極佳,在汽車安全性及輕量化方面有很大優(yōu)勢。由前述內容可知,泡沫鋁在壓縮過程中,經過很小的彈性變形后,就進入一個很長的應力平臺。這一平臺越長,在較小的應力下,材料就能吸收較大的能量。隨著材料密度的增加,平臺應力隨之增加,平臺也隨之變短。所以泡沫材料的吸能能力與密度密切相關,但并不是簡單的線形關系。對于某個能量吸收裝置,有一個最佳的泡沫密度。選用的泡沫密度如果太低,則會在能量還沒有完全吸收時就被壓實了,最后作用力因為材料密實而顯著提高直到超過許可值;若密度太高,其平臺應力可能會超過能量吸收裝置的應力許可值。因此,理想的密度應當是其平臺應力正好低于能量吸收裝置的應力許可值,而平臺下的面積等于所要吸收的能量。為了選擇合適的泡沫材料用于能量吸收,人們提出了Janssen因子、緩沖因子、Rush曲線和能量吸收圖等方法來評估材料的吸能特性。

    與其它沖擊吸能材料相比,泡沫鋁吸能具有以下優(yōu)點
    (1)在較小的壓力水平下就可以吸收較多的能量
    (2)如果給定一個應力許可值,可以通過改變密度來選擇材料使得能量吸收能力最大
    (3)在能量吸收過程中,不發(fā)生反彈;
    (4)泡沫鋁可以視為宏觀各向同性,因此能量吸收能力與沖擊方向無關。

    泡沫鋁的上述性能,在汽車的不同功能部件上都有應用,如果是利用其2種或多種復合性能,泡沫鋁將有更大的競爭力。例如,在汽車車架中填充泡沫鋁,可以吸收沖擊能量減少振動、在-定程度上吸收噪聲,并有效減輕了車身自重。

    上海益榮金屬材料有限公司
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