泡沫铝能量吸收性能

工程材料的能量吸收能力主要取决于其屈服平台区，由应力--应变曲线下方的面积决定。由泡沫铝压缩应力--应变曲线可以看出，泡沫铝在压缩过程中有高而宽的应力平台，可以在基本恒定的应力下通过应变来吸收能量，使泡沫铝在承受冲击载荷时能吸收较多的能量。若外来总能量假定为100%，泡沫铝变形量为它的60%时，可承受外来总能量的60%。由于泡沫铝本身具有一定的强度，可以经过多次这样的变形循环而不损坏，变形恢复性能极佳，在汽车安全性及轻量化方面有很大优势。由前述内容可知，泡沫铝在压缩过程中，经过很小的弹性变形后，就进入一个很长的应力平台。这一平台越长，在较小的应力下，材料就能吸收较大的能量。随着材料密度的增加，平台应力随之增加，平台也随之变短。所以泡沫材料的吸能能力与密度密切相关，但并不是简单的线形关系。对于某个能量吸收装置，有一个最佳的泡沫密度。选用的泡沫密度如果太低，则会在能量还没有完全吸收时就被压实了，最后作用力因为材料密实而显著提高直到超过许可值；若密度太高，其平台应力可能会超过能量吸收装置的应力许可值。因此，理想的密度应当是其平台应力正好低于能量吸收装置的应力许可值，而平台下的面积等于所要吸收的能量。为了选择合适的泡沫材料用于能量吸收，人们提出了Janssen因子、缓冲因子、Rush曲线和能量吸收图等方法来评估材料的吸能特性。

与其它冲击吸能材料相比，泡沫铝吸能具有以下优点：
(1)在较小的压力水平下就可以吸收较多的能量；
(2)如果给定一个应力许可值，可以通过改变密度来选择材料使得能量吸收能力最大；
(3)在能量吸收过程中，不发生反弹；
(4)泡沫铝可以视为宏观各向同性，因此能量吸收能力与冲击方向无关。

泡沫铝的上述性能，在汽车的不同功能部件上都有应用，如果是利用其2种或多种复合性能，泡沫铝将有更大的竞争力。例如，在汽车车架中填充泡沫铝，可以吸收冲击能量减少振动、在-定程度上吸收噪声，并有效减轻了车身自重。