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[汽车铝合金] 泡沫铝在新能源汽车车架结构设计中的应用研究

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发表于 2021-6-21 09:55:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
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邓剑锋
(广西生态工程职业技术学院,柳州 545004)
摘 要:在汽车制造业中,利用新型材料替代之前的传统材料已经成为一种全新的发展趋势。泡沫铝材料本身具备重量轻、腐蚀性较弱、吸声以及减振等特点,在新能源汽车中得到了广泛应用。因此,主要研究泡沫铝在新能源汽车车架结构设计中的应用。
关键词:泡沫铝 新能源 应用
1 泡沫铝的特点在新能源汽车的发展过程中,低能耗、轻量化、舒适性以及安全性等发展的重要方向。如果能够改善汽车的结构,减轻汽车的重量得,那么可以很好地提高燃油的效率,但是却无法进一步缩小驾驶室中的空间。汽车安全性和舒适性要求需要使用抗振动材料,如果想要降低汽车的噪音,需要提高吸声材料的具体需求,而利用轻质和多功能的材料制造汽车零部件可以很好地解决这些问题。泡沫铝属于一种由金属框架和孔隙组成的一种新型复合材料,具备优良的性能,密度较低,吸收冲击能力强,比刚度强,抗弯比的刚度大致为钢的1.5倍。它具备良好的声学功能和隔音性能,闭孔和声音频率在125~4000Hz,通孔泡沫的具体吸声系数可以达到0.8,耐高温,耐火。它属于不可燃材料,即使在加热状态下也不会释放有毒气体,防腐性能和耐热性能较强,导热系数低,电磁屏蔽性较强,电阻比较高,适用于加工和涂层表面的具体处理[1]。新能源汽车制造对材料价格和性能有非常高的要求,利用泡沫铝部件不仅可以很好地满足轻型汽车的具体要求,还可以满足新能源汽车的现代化需求。可以发现,泡沫铝在新能源汽车工业的应用中具备显著优势,其他材料无法替代。
2 具体应用
随着时间的发展,能源和环境问题变得非常严重,新能源汽车在汽车工业的发展中成为热点。然而,在长期发展中,为了进一步满足人们对于汽车安全质量的需求,汽车工业在生产中普遍利用钢作为结构材料,但是存在诸多缺点。如果车身结构完全利用钢结构进行设计,那么质量较大,将无法完成节能目标。随着轻质和高性能材料的持续发展,新材料不断应用于新能源汽车,其中新型材料泡沫铝属于各个工业领域比较关注的一种材料。泡沫铝属于一种把铝作为基质的多孔材料,结合了相应的金属特性和分离相孔的孔特性,具备良好的机械和动力学特性[2]。在新能源汽车领域中,利用轻质和高强度的泡沫铝材料不仅可以使新能源汽车具备良好的减振性能,而且可以减轻新能源汽车的重量。它与汽车行业发展中的节能减排需求相结合,可以降低城市交通的拥挤现象和噪声的危害现象,进一步优化汽车零部件、汽车结构以及整个车辆成型的工艺。奥迪的具体研究结果表明,如果把新能源汽车的质量相应减轻100kg,那么耐用性可以大幅提高至7.5%。研究表明,泡沫铝已经在汽车工业中得到了广泛应用,可以用来进行轻质结构和减震部件设计,并且已经开始小批量生产。比如,大众汽车公司和宝马公司等企业已经在利用泡沫铝来设计和生产汽车的侧面以及前部的防撞部件、车轴支架以及车身部件等。这说明振动特性和轻量化特性在新能源汽车车架结构中得到了广泛应用,并且可以很好地实现新能源汽车节能环保的特点。与之前传统的燃料动力汽车相比,新能源汽车在车架中央的位置具备较大的电池组。因此,新能源汽车的具体车架结构设计中一定要具备比较独特的结构特点。
3 泡沫铝的力学性能
在新能源汽车工业中,泡沫铝一直被用作可以缓冲和减震的材料。车辆在运行过程中会承受动态的负载。与静态实验的研究相比,材料在动态力学行为方面更加复杂。关于动态实验测试的方法较多,比如,冲击摆可以用于相应的泡沫铝材料上实现具体的冲击载荷,可以利用调节摆杆的重量和摆杆的初始角度改变冲击速度和能量。国外的一些相关学者利用冲击小车对泡沫铝材料的具体动态压缩性能进行研究,并对泡沫铝材料的具体动态力学性能进行介绍。我国的相关专家利用Hopkinson压力棒技术完成关于泡沫铝材料的具体力学性能的研究。动压应力应变和静压应力应变之间有非常明显的区别,具体表现如下:动压应力应变曲线更加平滑,不具备平台面积;如果应变一直增加,那么应力会先增加后缓慢最后再快速,但是一直会处在一种增加的趋势,并且在第二阶段的具体静态压缩过程中也不会出现应力下降的情况[3]。动态压缩的平台应力和静态压缩的平台应力相较要大很多,会伴随着密度的不断增加而增加,平台应力的具体差异也会出现逐渐缩小的可能,应变曲线也会逐渐变得更加一致。由于具备高刚度和低韧性的机械性能,泡沫铝本身可以在新能源汽车结构的具体承重组件中得到应用。如果把泡沫铝填充到韧性比较良好的方钢中,那么在加载的具体过程中,泡沫铝和方钢会出现耦合变形的情况。这样不仅会优化方钢的载荷传递路径,而且可以有效扩展泡沫铝的裂纹。因此,在钢方管中填充泡沫铝将会具备良好的机械性能。由于它的结构包含多孔的特性,泡沫铝材料有较高的阻尼性能。此外,这种性能可以降低结构振动,保障新能源汽车具有更加的舒服性。
4 结语
新能源汽车在发展中已经成为汽车行业发展的一种总趋势。其中,新能源汽车车架结构的具体设计也非常重要。通过对泡沫铝的具体分析可以发现,它可以很好地改善新能源车架结构的具体性能,但是新能源汽车产业在发展过程中仍然存在非常多的问题,需要进一步发展。

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发表于 2021-6-23 16:37:57 | 显示全部楼层
好文章,感谢分享
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