Улучшение квази

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 6929 (2023) Цитировать эту статью

290 Доступов

Подробности о метриках

Алюминиевые пенопластовые блоки с закрытыми порами создаются объемом 1 дюйм3 и состоят из частей алюминиевого пенопласта, экранированных частью алюминиевой трубки, а в некоторых типах армированных внутренними алюминиевыми трубками. Блоки были созданы для решения некоторых существующих проблем с металлической пеной, используемой для защиты некоторых деталей от ударов в качестве жертвуемой детали. Металлическая пена подразделяется на три основные категории: сэндвич-панели, заполненные трубы и гофрированные листы. Испытания на квазистатическое сжатие были проведены на 12 блоках различной формы и сравнены с блоками из чистого алюминиевого пенопласта в качестве эталона. Результаты показывают улучшение механических свойств блоков, таких как предел текучести (SY), прочность на раздавливание (Sc) и прочность уплотнения (Sd), сжатие при деформации 70%, а также поглощенная энергия (площадь сжатия под кривой). Наибольшее значение предела текучести (5,87 МПа) зарегистрировано для блока-куба «Фаланг пальцев» (FP — 0,1 кв.). При этом наибольшее значение прочности на уплотнение (21,7 МПа) зарегистрировано у позвоночного блока цилиндров (СВ8—0,17 С25). Из зарегистрированных результатов для образцов видно, что наибольшее значение плотности рассеяния энергии (Edd) составляет 40,52 Дж/дюйм3 (увеличение на 91%), а прочность на раздавливание (8,61 МПа) зарегистрирована для блока цилиндров фаланги пальца (FP—0,17 C25). Наименьшее значение Edd составляет 14,16 Дж/дюйм3 (меньше значения блока из чистого пеноалюминия на 33%), SY = 0,42 МПа, Sc = 3,21 МПа и Sd = 4,46 МПа, зарегистрированные для тонкостенного блока цилиндров ушного канала (EC8— 0,075 С26.5). Наилучшие механические свойства были достигнуты у блока цилиндров фаланг пальцев (ФП-0,17 С25) и блоков цилиндров позвоночника (СВ8-0,17 С25).

Алюминиевая пена (Al) была изготовлена ​​в середине прошлого века. Он использовался во многих приложениях, например, для поддержки некоторых частей автомобилей и контейнеров для поглощения ударов и улучшения изоляции звука и тепла. Пенопласт с закрытыми порами (ACCF) считается расходным материалом в тех случаях, когда он работает в качестве жертвуемой детали, поглощающей энергию для защиты деталей или машин от сильных ударов. Несмотря на то, что существует несколько его форм, таких как сэндвич-панели, заполненные трубы и гофрированные листы, используемые в промышленности, он по-прежнему сталкивается с некоторыми проблемами, такими как высокая стоимость производства и высокая стоимость литья деталей или наполнения труб, после ударов дефектные детали или листы заменить на новый, как обычно, если это возможно, если его невозможно отремонтировать, что приводит к высокой стоимости обслуживания (т. е. детали из алюминиевого пенопласта, подвергающиеся ударному изгибающему напряжению, деформируются и должны быть полностью заменены). Al-пена использовалась во многих сферах: от легких стен и крыш зданий (например, стальных сэндвич-панелей из алюминиевого пенопласта (SAS) и сэндвич-панелей из алюминиевой пены (AFS)) до защиты от ударов в автомобилях.

На рисунке 1 показаны некоторые варианты применения деталей из алюминиевого пенопласта, которые используются для защиты автомобильных рам от ударов. В поездах пенопласт используется в зонах деформации, где он имеет легкий вес и способность поглощать высокую энергию во время удара. Наиболее важным применением металлической пены являются аварийные боксы, защищающие передний бампер автомобилей. Наиболее распространенным типом является цилиндрическая канистра или многоугольная канистра, наполненная пеной, как показано на рис. 1e. Для этой коробки было создано множество форм и моделей с использованием различных техник, таких как добавление двух частей пенопласта с разными размерами ячеек, где пена с большим размером удара по лицу затем помещается одна с меньшим размером (рис. 1f), чтобы улучшить поглощение энергии за счет постепенного удара. поглощение. Проблема, которая все еще существует, заключается в стоимости обслуживания затронутых частей, а также в высокой стоимости изготовления этого щита с контролируемыми ограниченными размерами.

Некоторые применения алюминиевой пены (a) Защита деталей пеной в автомобилестроении1, (b) Защита рамы вагона пеной, (c) Зона разрушения, защищенная пеной в поездах, (d) Аварийные боксы переднего бампера автомобиля2, (e) Цилиндрическая форма и многоугольные краш-боксы, и (f) краш-боксы с двумя частями из пенопласта с ячейками разного размера3.