Проработка алюминиевых энергопоглощающих элементов

Одним из способов снижения массы несущей системы является применении алюминия в конструкции.
Алюминий может эффективно применяться в конструкции деформируемых энергопоглощающих зон. Также как и сталь, алюминий поглощает энергию за счет образования пластических складок. Для оценки эффективности применения алюминия и оценки возможного снижения массы проводится виртуальный краш-тест передней части автомобиля.
Энергопоглощающая деформируемая зона состоит из лонжеронов, крашбоксов и поперечины лонжеронов, она показана на рисунке.

Среди большого количества различных алюминиевых сплавов для энергопоглощающих элементов может быть применен сплав 6061 (аналог АД33), который обладает пределом текучести в 276 МПа и пределом прочности в 310 МПа. Сплав обладает хорошими механическими свойствами, свариваемостью и меньшей стоимостью по сравнению со сплавами серии 7xxx.
С помощью моделирования определяется толщина деталей, необходимая для поглощения всей энергии автомобиля при полной деформации лонжеронов до поддерживающих усилителей в основании. К передней части несущей системы также предъявляется требование по отсутствию остаточных деформаций и повреждений при столкновении на скоростях до 4 км/ч. Для проверки этого требования проводится моделирование низкоскоростного фронтального удара.
Результаты моделирования представлены на видео.

Основная доля поглощенной энергии приходится на лонжероны. Для сравнения эффективности различных материалов лонжерона с точки зрения энергопоглощения используется величина удельной поглощенной энергии — то есть отношение поглощенной энергии к массе сдеформированной части.

Удельное энергопоглощение для стального лонжерона составило 20 кДж/кг, а для алюминия 26,6 кДж/кг, на 33% больше.
Алюминий может применяться для изготовления элементов передней энергопоглощающей зоны. Возможное снижение массы при сохранении уровня безопасности при замене стали на алюминий составляет 30 %.