汽車吸能盒鋁型材是一種重要的汽車零部件，主要用于在車輛發(fā)生碰撞時(shí)吸收撞擊能量，保護(hù)乘員安全。與人們感覺(jué)不一致的是，汽車安全不僅僅是“鐵皮厚度”，像吸能盒這樣默默躲在后方的組成部分，才是真正發(fā)揮了安全防護(hù)關(guān)鍵作用。
鋁型材因其優(yōu)異的特性，如密度低、比強(qiáng)度和比剛度高、彈性好、抗沖擊性好、耐腐蝕、耐磨損、高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性等，易表面著色，良好的加工成型性以及高的回收再生性等，在汽車制造中得到了廣泛應(yīng)用。
相比于傳統(tǒng)的低碳鋼材料，汽車用鋁合金吸能盒能夠顯著降低重量，有助于提升車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性和操控性能。同時(shí)，鋁合金良好的導(dǎo)熱性能使 其在吸收能量時(shí)能將能量以熱能的形式迅速傳導(dǎo)到外界，避免局部過(guò)熱發(fā)生爆炸等危險(xiǎn)。此外， 鋁合金在低溫狀態(tài)下仍能保持良好的力學(xué)性能。在保障強(qiáng)度的前提下，同時(shí)也能夠滿足汽車輕量化和節(jié)能減排的要求。
因此，在惡劣氣候下也能正常發(fā)揮吸能作用。
在實(shí)際應(yīng)用中，汽車吸能盒鋁型材通常應(yīng)用于保險(xiǎn)杠橫梁、門梁、底盤零件等截面均勻、形狀復(fù)雜的零部件。其設(shè)計(jì)也充分考慮了吸能效果，通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇，實(shí)現(xiàn)在碰撞過(guò)程中有效吸收和分散撞擊能量，減少對(duì)車輛和乘員的損害。

吸能盒鋁型材的設(shè)計(jì)面臨著許多挑戰(zhàn)和需求

首先，鋁合金材料的力學(xué)性能與鋼材等傳統(tǒng)材料不同，其彈塑性能差、塑性變形大，對(duì)模具的尺寸精度和工藝要求高。
其次，吸能盒的形狀和結(jié)構(gòu)需要滿足車輛撞擊時(shí)的各種角度和速度，需要綜合考慮各種因素進(jìn)行設(shè)計(jì)。此外，設(shè)計(jì)還需要保證吸能盒在制造和裝配過(guò)程中的可持續(xù)性和高效性。
再者，汽車碰撞過(guò)程是一個(gè)非常復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，多數(shù)吸能盒是薄壁構(gòu)件，而且在碰撞初始階段的碰撞力是最大的，如果碰撞壓縮變形不穩(wěn)定，碰撞力過(guò)大，則會(huì)降低吸能盒的作用。物體在發(fā)生強(qiáng)烈碰撞時(shí)會(huì)發(fā)生塑性變形，主要表現(xiàn)為完全變形、翹曲變形和褶皺變形三種方式，汽車吸能盒鋁型材采用的是褶皺變形。
汽車用鋁合金吸能盒較碳鋼吸能盒有著更好的潰縮吸能效果。下圖是關(guān)于汽車用鋁合金和鋼制吸能盒靜態(tài)壓縮試驗(yàn)，可以看到汽車用鋁合金吸能盒在基本不改變碰撞力峰值的情況下，吸收能和平均壓縮力都有顯著提高。

汽車吸能盒鋁型材-3

潰縮引導(dǎo)設(shè)計(jì)通過(guò)在特定位置設(shè)置誘導(dǎo)槽來(lái)引導(dǎo)汽車吸能盒進(jìn)行碰撞壓縮變形，同時(shí)降低其碰撞初始階段的碰撞力。
汽車吸能盒的截面形狀與碰撞吸能特性有著直接的關(guān)系。不同截面形狀下其吸能效果、碰撞力大小以及壓縮變形效果都有著很大的區(qū)別。吸能盒截面形狀主要分為正方形、等角六邊形、等角八邊形、圓形這幾種，此外在此基礎(chǔ)上還存在單腔和多腔結(jié)構(gòu)。
根據(jù)國(guó)內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，正方形和六邊形截面的汽車吸能盒具有較大的吸能量和較小的碰撞力峰值，是比較好的吸能結(jié)構(gòu)。國(guó)內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)正八邊形碰撞峰值過(guò)大，不宜采用，相對(duì)正六邊形各個(gè)參數(shù)更加均衡。
以某鋁制吸能盒碰撞測(cè)試分析為例：

吸能盒鋁型材設(shè)計(jì)虛擬技術(shù)的應(yīng)用

1.基于仿真的設(shè)計(jì)
利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，將吸能盒的形狀和結(jié)構(gòu)放入計(jì)算機(jī)模擬軟件中，通過(guò)計(jì)算機(jī)得出不同結(jié)構(gòu)的吸能盒的吸能能力、重量和成本等性能指標(biāo)，并進(jìn)行排除。
2.設(shè)計(jì)參數(shù)的在吸能盒的設(shè)計(jì)中，需要對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，比如吸能盒的形狀、板厚、材料的選擇和安裝的位置等，以最大限度地提高吸能盒的吸能能力和保證乘客的生命安全。
3.先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用
采用先進(jìn)的制造技術(shù)和工藝，例如鋁型材擠壓、3D打印和超聲波焊接等，可以有效地彌補(bǔ)鋁合金材料的弱勢(shì)，減少材料的浪費(fèi)和成本，提高吸能盒制造的效率和質(zhì)量。

吸能盒鋁型材未來(lái)發(fā)展方向

吸能盒的設(shè)計(jì)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到上限，傳統(tǒng)金屬材料已經(jīng)不具備性能優(yōu)勢(shì)，關(guān)于其材料和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化還有待進(jìn)一步改進(jìn)。而仿生學(xué)原理為結(jié)構(gòu)輕量化和耐撞擊性開(kāi)辟了一條新的研究方向，比如說(shuō)在吸能盒中增加填充材料，如蜂窩夾心或者是泡沫鋁等，這種設(shè)計(jì)能夠的提高變形穩(wěn)定性和吸能效果。
就以泡沫鋁結(jié)構(gòu)為例，在較高（80%左右）孔隙率下，填充泡沫鋁后的吸能盒緩沖載荷波動(dòng)的能力很好，同時(shí)由于泡沫鋁本身就是一種很好的吸能材料，這進(jìn)一步提高了吸能盒的吸能效果。
雖然這種設(shè)計(jì)的實(shí)際使用還比較少，但并不是沒(méi)有可能，比如說(shuō)泡沫鋁就已經(jīng)被使用在汽車的車架中。廠家暫時(shí)沒(méi)有采用這種設(shè)計(jì)多是從成本角度考慮的。

總的來(lái)說(shuō)，汽車吸能盒鋁型材是一種性能優(yōu)異、 應(yīng)用廣泛的汽車零部件，對(duì)于提升汽車安全性和 燃油經(jīng)濟(jì)性具有重要意義。隨著汽車制造技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)汽車吸能盒鋁型材的應(yīng)用前景將更加廣闊。