车辆内装产品项目及其有限元分析

0 引言

随着交通运输技术的不断发展，车辆工艺水平与车辆设计备受国际和国内的重视。依据车辆设计目标要求，减轻零部件重量，改进车辆相关性能是需要引起重视的问题。轻量化、低能耗、安全、环保、生产制造和成本优越备受关注。经过有关资料显示，车辆减轻一定质量，同等情况下，车辆能耗会有所降低。同等条件下，车辆减轻质量与之前未减轻时相比，在能耗相同的情况下，可以多行驶路程[1]。在车辆设计过程中，结构设计也尤为重要，与材料用量与分布密切关联。在车辆中有各种各样的板料制成的零部件，由此可见，板料零部件在车辆设计制造与使用过程中十分重要。人们乘坐车辆穿梭在城乡里，直接与车辆内装板料接触。该文研究车辆内装产品蜂窝铝及其合金板项目，介绍其用途，简述车辆内装产品蜂窝铝及其合金原理，构建其三维模型与数值模型，运用有限元技术分析蜂窝铝及其合金板应力分布，为进一步研究开发作理论参考。

1 车辆内装产品蜂窝铝及其合金简介

多孔材料指的是具有一定数量空隙的固体材料，这类材料结构多数为洞孔或包围起来的洞孔[2]连接起来的立柱或数层平板组成孔隙边界或表面。近年来，随着科技的不断发展，人们逐渐发现多孔材质的优点，越来越多的多孔结构或材质制成的制品来投入生产与建设之中。一些企业开始人工制造各种各样的多孔隙材料。1）重量轻。多孔隙材料能够在确保刚度的同时改变材料密度，从而减轻重量。2）韧性好。有些多孔隙材料表现出良好的韧性，可被制成交通工具的外壳来保护乘客。3）隔音效果好。相比于其他材料，多孔隙材料有多个折射或反射面，声波传播到其中会被多次折射或反射，阻波性能显著，利用该类结构制成的隔音板，可以隔离声音的传播。4）渗透性能佳。调节孔隙的基本参数尺寸、孔型与方位以及一定规则排布制造出多孔隙材质零部件，利用这种材料零部件可以制造或组装成“筛”以及过滤装置。5）吸附性能强。由于液体与气体分子运动受到其直径差异作用，多孔材质在与迥异孔径发生接触时，液体或气体的吸附能力表现迥异，鉴于该特点，一些企业利用多孔结构材质制造出净化水或者空气多次重复使用的分离膜[2]。

2 车辆内装产品蜂窝铝或铝合金原理

这里简述车辆内装蜂窝铝或铝合金产品的原理[3]。蜂窝铝或铝合金材料是多边形结构材料，各铝蜂窝具有清晰的壁孔和规则的棱角，平整的表面能够较好地和面材料黏结成复合材料[2]。近年来，蜂窝材料被广泛地使用在工业多领域之中，密集的“蜂窝”具有很多类似的工字型结构，该类结构能够分散来自面板方向的压力，并且面板受到的力分布均匀，当面板的面积比较大时，其受力依然可以保证的比较好的平整度。蜂窝板受热时蜂窝可以起到吸能挤压的作用，减缓受热膨胀而导致的危害。铝蜂窝的性能优越，其制造加工绿色环保，便于再利用回收；其相对密度比较低；因其版型比较大、平整度比较好、安装比较便捷、装饰性较强。越来越受到学术界和工程界的重视。在交通工具、建筑材料、装饰装修、军工国防领域有着重要的地位。

由于蜂窝铝及其合金结构脱胎的复合板具有质量较轻、受力均匀的优良性能，同时具备比较好的缓冲吸能性能，能够回收再利用，该类结构材料也被运用在普通民生行业，例如室内隔断与商品展示台。近年来，有色金属铝制成的铝蜂窝板因其安全的绿色环保，作为加工材料受到厂家与客户欢迎，加工前后摆放省去很多环保程序。有别于传统隔断，蜂窝铝及其合金板具有高贵气派的风格受到中高档用户的欢迎。铝板不可燃烧能够防火，纯铝产品环保无污染，质量轻，便于运输，其制成的展示台组装拆卸也很方便。

蜂窝结构在交通领域的应用也比较广泛，著名的汽车企业科尼塞克利用铝蜂窝结构材料制造汽车底盘，其车身也运用铝蜂窝夹层增强材质。有些车船体制造也会运用蜂窝板，可以减轻车船体自重，改善车船体成本[4-5]。因铝蜂窝材料防水汽流体能力显著，一些城市轨道交通车辆洗漱间也使用了铝蜂窝板材。洗漱间的阀门开启或关闭的溅水泼洒在地面时，铝蜂窝地板相比于木质地板更防潮防水。

3 车辆内装产品建模及其有限元分析

车辆内装蜂窝铝及其合金结构产品来源于“仿生学”，其凭借密度较小、重量较轻的优点被广泛运用，该类用薄面板夹层蜂窝铝及其合金芯的产品最早被运用在航空航天领域，这类超轻型的复合材质符合一些航空航天科技产品的要求，20 世纪前期铝蜂窝芯夹层结构被运用在飞机机翼位置。随着航天航空产品与技术的不断发展，蜂窝材料种类不断增多，20 世纪后期美国某家企业利用非金属蜂窝复合板材料制造成飞机地板，运用在飞机之中。就多孔材料来说，多孔隙结构孔隙尺寸作用的参数直接关联到其材料的力学性能，由多边形式的孔排列在相同平面上组成二维结构，这类结构构成的材质因其外形类似蜂窝，被称为“蜂窝”材质。还有一类，由多面体孔洞聚集在空间里排列构成三维结构，它们的形状和泡沫类似，因而被称为“泡沫”材质。近年来，很多领域充分运用“蜂窝”材料和泡沫材料的优点[2]。

文章来源：《机械科学与技术》 网址: http://www.jxkxyjs.cn/qikandaodu/2021/0104/360.html