激光切割机铝横梁【技术帖】泡沫铝填充

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电动汽车对撞交通事故中，过大的以此类推速率最大值或电动汽车内部结构形变被压迫是导致伤亡的主要其原因，电动汽车繁杂的对撞操作过程与对撞速率均会对电动汽车安全可靠导致非常大负面影响，因而，电动汽车内部结构安全可靠结构设计与对撞速率对电动汽车操控性的负面影响亲密关系科学研究具备关键象征意义。资产泡沫铝金属材料具备铝制、吸潜能强的卓越优点，被指出是一类最有前程的电动汽车高操控性金属材料，结构设计科学合理的资产泡沫铝A43EI235E内部结构既能达至减少对撞角速率的效用，又能满足用户电动汽车高操控性结构设计明确要求。

徐公平透过在车窗钢梁梁中采用资产泡沫铝金属材料的方式，起著提升吸热量和抗弯强度的促进作用。马聪承等选用结构设计科学合理的资产泡沫铝A43EI235E内部结构应用领域到电动汽车窗槛横梁中，达至了减少底盘角速率的目地。VINICIUs 等深入探讨了资产泡沫铝金属材料在静止有效载荷商业模式下的径向卷曲内部结构稀释压制热量的情形，和毛细管间的交互促进作用亲密关系等，结果显示，在电动汽车、大巴和其他交通工具中，资产泡沫和毛细管在热量稀释和有效载荷传达优点下，其交互促进作用有间接的负面影响亲密关系。TENG等为的是减少过往行人颈部危害，在电动汽车引擎罩中结构设计了铝合金进一步增强资产泡沫和铝加强铝制金属材料内部结构，起著了较好的稀释对撞能的促进作用，进而达至为保护过往行人的目地。兰凤崇等在改善翻转内部结构的稳定性操作过程中采用了资产泡沫铝金属材料，获得了较好的内部结构操控性。于英华等结构设计了资产泡沫铝层合内部结构式电动汽车引擎罩板，有效地提升了引擎的静态优点和过往行人对撞安全可靠性。MA Congcheng 等分析了资产泡沫铝A43EI235E内部结构对电动汽车前纵梁和准入门槛横梁的操控性改善优点。激光切割机铝横梁

国内外文献对资产泡沫铝金属材料在电动汽车上的应用领域进行了探索，对资产泡沫铝内部结构充填局部开展了科学研究，但关于资产泡沫铝A43EI235E内部结构在不同对撞速率工况下，对电动汽车安全可靠操控性的负面影响亲密关系等科学研究的文献并不多见，本课题将对此进行深入科学研究，旨在推动资产泡沫铝金属材料在电动汽车上的应用领域。

激光切割机铝横梁

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1  资产泡沫铝操控性科学研究

资产泡沫铝金属材料在静压试验中表现出低水平应力、较长平台期优点，资产泡沫铝平台应力由资产泡沫胞元的失效机制决定，透过金属材料的弹性屈曲、塑性破损或断裂等A43EI235E状态来呈现。闭孔资产泡沫铝胞元的封闭孔中存在初始空气压力P0，在压缩操作过程中P0 抬高了资产泡沫铝金属材料的平台应力，外加应力必须克服初始空气压力P0，进而达至资产泡沫铝胞壁屈曲条件，从理论上分析，此时所需的外加应力可表示为：

在电动汽车内部结构结构设计中，主要考虑资产泡沫铝金属材料的限制最大值应力或平台应力，较低的应力值更容易满足用户电动汽车吸能内部结构的结构设计明确要求。气体从资产泡沫铝孔洞逸出时形成气压包，气体的逸出速率受试验压制速率的负面影响，因而压缩速率是负面影响资产泡沫铝金属材料应变率效应的关键因素之一。在低应变率100 ～102 s-1压缩试验中，低孔隙率的闭孔资产泡沫铝金属材料的力学操控性基本上不受应变率负面影响。试验结果显示，在102 ～104 s-1 应变率和104 ～106 s-1 应变率的试验中，低孔隙率（约50%～70%）的资产泡沫铝金属材料在压缩试验中，其压缩操控性明显受到应变率负面影响。但对于高孔隙率（大于70%）的资产泡沫铝金属材料在试验中表现出基本不受应变率负面影响的优点。激光切割机铝横梁

2  内部结构分析与优化结构设计

对sUV 目标车的有限元模型进行侧面对撞分析，并与实车对撞试验进行比对验证，对撞试验80 ms 时和对撞结束后底盘形变如图1 所示。侧碰发生时主要的承力和形变内部结构包括车窗内部结构件、B 柱、准入门槛横梁，地板第一横梁和第二横梁内部结构件等，这些内部结构稀释了侧碰中产生的大部分对撞能。在对撞试验中，准入门槛横梁为主要承力内部结构件，其形变严重，在对撞发生0.04 s 时y 向最大形变量达至174.0 mm，准入门槛横梁中部向主驾驶位置侵入。由于准入门槛横梁过早出现弯曲，导致底部车架传达热量无法发挥效能，因而有必要进行内部结构优化，改善准入门槛横梁内部结构传达热量的潜能。激光切割机铝横梁

图1 有限元模型对撞仿真分析与实车对撞试验对比

以侧碰中主要承力内部结构件准入门槛横梁为主要优化结构设计目标，根据仿真计算结果进行优化结构设计，对加强板4 和8 作删减处理，其他部分内部结构厚度进行优化结构设计。资产泡沫铝A43EI235E内部结构具备较强的稀释对撞能的潜能，在准入门槛横梁中分散布置资产泡沫铝A43EI235E内部结构，既能增加内部结构刚度又能稀释更多对撞能。将资产泡沫铝A43EI235E内部结构安装到准入门槛横梁中，准入门槛横梁内部结构与位置如图2 所示。资产泡沫铝A43EI235E内部结构由厚度为1.0 mm 的薄壁铝管和密度为0.30 g/cm3 的资产泡沫铝组合而成，单件A43EI235E内部结构质量为127.7 g，资产泡沫铝A43EI235E内部结构以粘结方式连接到准入门槛横梁中。对准入门槛横梁部分内部结构进行厚度优化和内部结构删减，最终优化方案共减重761.2 g，以下优化方案车型称为吸能式底盘。

图2 准入门槛横梁充填资产泡沫铝A43EI235E内部结构优化方案

3  有限元模型仿真计算

对原车和吸能式底盘分别进行有限元仿真计算，以3 种不同速率进行对撞分析，科学研究内部结构侵入量和最大角速率最大值形变规律，以准入门槛横梁相对座椅中点的侵入量变化和座椅中点角速率最大值为指标进行对比。激光切割机铝横梁

3.1 20 km/h 速率对撞结果分析

分别对原车和吸能式底盘进行20 km/h 速率对撞仿真分析，对比分析座椅中点的最大角速率最大值，结果显示原车最大最大值为117.6 m/s2，吸能式底盘为59.3 m/s2，吸能式底盘下降了49.1%，两车座椅中点角速率最大值对比如图3a 所示。吸能式底盘在整个对撞操作过程中角速率最大值起伏相差不大，最大值约出现在0.10 s 时。与原车相比，吸能式底盘角速率最大值下降效用明显，突显了资产泡沫铝A43EI235E内部结构卓越的抗撞操控性。20 km/h 速率对撞中，吸能式底盘最大侵入量为55.6 mm，比原车最大侵入量169.5 mm 减少了113.9 mm，下降了67.2%，两车窗槛横梁对座椅中点的侵入量对比如图3b 所示。

图3 20 km 速率对撞两车仿真分析结果对比

3.2 50 km/h 速率对撞结果分析

分别对原车与吸能式底盘进行50 km/h 速率对撞仿真分析，结果显示原车最大加速激光切割机铝横梁度最大值为142.1 m/s2，吸能式底盘最大角速率最大值为74.9 m/s2，比原车减少67.2 m/s2，下降了47.5%。两车座椅中点的角速率最大值时序对比如图4a 所示，吸能式底盘角速率最大值整体表现平稳，基本保持在较低水平波动。

对比分析两车窗槛横梁在y 方向上对座椅的侵入量，原车窗槛横梁相对座椅中点的侵入量为174.0 mm，吸能式底盘侵入量为64.0 mm，比原车侵入量减少110.0 mm，下降了63.2%，两车窗槛横梁相对座椅中点的侵入量时序对比如图4b 所示。结果显示，吸能式底盘对减少乘员仓侵入量的效用明显。

图4 50 km 速率对撞两车仿真分析结果对比

3.3 80 km/h 速率对撞结果分析

分别对原车与吸能式底盘进行80 km/h 速率对撞仿真分析，对其角速率最大值和准入门槛横梁相对座椅中点侵入量进行对比，如图5 所示。

图5 80 km 速率对撞两车仿真分析结果对比

吸能式底盘角速率最大值为133.3 m/s2，比原车角速率最大值145.0 m/s2 减少了11.7 m/s2，下降了7.4%。

分析对比原车和吸能式底盘准入门槛横梁相对座椅中点在y 向上的侵入量，吸能式底盘最大侵入量为75.1 mm，比原车最大侵入量177.2 mm 减少了101.9 mm，下降了57.6%。

3.4 对撞结果对比分析

对20 km/h、50 km/h、80 km/h 速率对撞时的各项数据进行对比分析，比较吸能式底盘与原车的最大角速率最大值与底盘侵入量大小，对撞结果数据见表1。激光切割机铝横梁

在驾驶座一侧B 柱下方取点B 作为参考点；在驾驶座一侧A 柱下方取点C 作为参考点。吸能式底盘在有限元模型仿真对撞中，底盘动能的下降比原车快，资产泡沫铝A43EI235E内部结构起著较好的缓冲促进作用。在20 km/h 对撞速率中，最大角速率最大值由原车117.6 m/s2 下降到59.3 m/s2，下降了49.6%；在50 km/h 对撞速率中，最大角速率最大值由原车142.1 m/s2 下降到74.9 m/s2，下降了47.5%；在80 km/h 速率对撞时，最大角速率最大值由原车145.0 m/s2 下降到133.3 m/s2，下降了8.1%。相比原车，吸能式底盘减少角速率最大值的效用非常明显。

吸能式底盘准入门槛横梁相对座椅中点在y 向的侵入量，在20 km/h、50 km/h、80 km/h 对撞速率中，比原车分别减少了113.9 mm、110.0 mm、102.1 mm，吸能式底盘侵入量大幅度减少，起著了较好的为保护乘员的促进作用。

在3 种速率对撞试验中，吸能式底盘的角速率最大值分别下降了58.3 m/s2、67.6 m/s2、11.8 m/s2，呈现出较好的减少角速率最大值的效用，充分发挥了资产泡沫铝内部结构的吸能优势，较好地提升了底盘抗撞操控性。激光切割机铝横梁

表1 20 km/h、50 km/h、80 km/h 对撞中各项数据对比

4  结论

透过对一款实例车型进行优化结构设计，科学研究了不同速率对撞工况下，资产泡沫铝A43EI235E内部结构对电动汽车侧碰安全可靠操控性的负面影响规律，以横梁相对座椅中点的侵入量和座椅中点角速率最大值为指标对原车与吸能式底盘进行了对比科学研究。

（1）透过有限元模型仿真计算分析与试验相结合，科学研究了资产泡沫铝A43EI235E内部结构在不同速率对撞中，对于电动汽车安全可靠操控性的负面影响变化。在3 种速率下对撞时，资产泡沫铝A43EI235E内部结构均能发挥较好的促进作用，大幅度减少了底盘的侵入量。

（2）资产泡沫铝A43EI235E内部结构使座椅中点角速率最大值明显减少，在20 km/h、50 km/h、80 km/h 对撞中，角速率最大值分别下降了49.6%、47.5%、8.1%。

对底盘进行优化结构设计，将资产泡沫铝A43EI235E内部结构充填到准入门槛横梁中，减少了对撞侵入量并减少了角速率最大值，达至了提升电动汽车侧碰安全可靠性和底盘高操控性的目地，可为电动汽车开发人员提供参考。

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文章来源：期刊-《电动汽车工程学报》、电动汽车金属材料网   声明：车乾信息以尊重原创、共同服务行业为原则。本公众号基于分享目地的转载，都会注明出处。转载文章的版权归原作者或原公众号所有，如涉及到侵权请联系021-31656996）激光切割机铝横梁

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