两种泡沫铝填充管汽车保险杠在碰撞中的吸能比较

将截面为矩形的泡沫铝填充管应用到汽车保险杠中，当两车以30km/h的相对速度发生碰撞时，碰撞过程中的能量损失完全由汽车保险杠中的吸能结构吸收。上一部分计算得到当汽车质量为1200kg，两车相对速度为30km/h,则计算得到每辆汽车碰撞需要吸收的能量为10417J。

管壁厚度为1.5mm，填充管长度为46mm，矩形截面边长为36mm和54mm,中空部分填充密度为0.56g/cm³的泡沫铝，根据上文中矩形截面泡沫铝填充管和普通圆形空管吸能特性比较可知该泡沫铝填充管的最大吸能量为1144J。长度为46mm，直径为50mm的圆形空心管铝管在受到轴向压缩时的最大吸能量为580J。

计算得到完全吸收汽车碰撞过程中的能量需要的泡沫铝填充管的根数：

N₁=10417J/1144J=10根                 (5-6)

完全吸收汽车碰撞过程中的能量需要的圆形空心管的根数：

N₂=10417J/580J=18根                 (5-7)

计算以泡沫铝填充管作为吸能装置的保险杠的重量：

G₁=(0.56*πr²h+2.7*2πrh△t)*N₁=3430g      (5-8)

计算以普通空心圆形管作为吸能装置的保险杠的重量：

G₂=(2.7*2πrh△t)*N₁=5265g             (5-9)

式中：G₁-泡沫铝填充管吸能装置保险杠重量(g)；

    G₂-普通空心圆形管吸能装置保险杠重量(g)；

    N₁-保险杠中泡沫铝填充管根数；

    N₂-保险杠中普通空心圆形根数；

    r-泡沫铝填充管或空心管半径(mm)；

    △t-填充管或空心管壁厚(mm)；

    h-泡沫铝填充管或空心管长度(mm)。

通过前面的计算比较，在吸收同样能量的情况下需要的泡沫铝填充管的体积.远小于普通空心圆管的体积，而且泡沫铝填充管的重量比普通空心圆管减小了35%。泡沫铝填充管相对于普通空心管具有优异的吸能特性和轻量化特性，在保险杠中完全放置泡沫铝填充管和普通空心管的对比数据如表5-1。

表5-1保险杠中完全放置泡沫铝填充管和普通空心圆管对比数据