汽車(chē)吸能盒鋁型材是一種重要的汽車(chē)零部件，主要用于在車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)用鋁合金吸能盒能夠顯著降低重量，有助于提升車(chē)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(chē)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(chē)吸能盒鋁型材通常應(yīng)用于保險(xiǎn)杠橫梁、門(mén)梁、底盤(pán)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)吸能盒鋁型材采用的是褶皺變形。
汽車(chē)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(chē)用鋁合金和鋼制吸能盒靜態(tài)壓縮試驗(yàn)，可以看到汽車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)的車(chē)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(chē)吸能盒鋁型材是一種性能優(yōu)異、 應(yīng)用廣泛的汽車(chē)零部件，對(duì)于提升汽車(chē)安全性和 燃油經(jīng)濟(jì)性具有重要意義。隨著汽車(chē)制造技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)汽車(chē)吸能盒鋁型材的應(yīng)用前景將更加廣闊。