Amélioration du quasi

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 6929 (2023) Citer cet article

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Les blocs de mousse à cellules fermées en aluminium sont créés avec un volume de 1 pouce3 et sont constitués de pièces en mousse d'aluminium protégées par une partie de tube en aluminium et, dans certains types, renforcées par des tubes intérieurs en aluminium. Des blocs ont été fabriqués pour surmonter certains problèmes existants dans la mousse métallique utilisée pour protéger certaines pièces d'applications contre les impacts en tant que pièce sacrificielle. La mousse métallique comprend trois grandes catégories de panneaux sandwich, de tubes remplis et de tôles ondulées. Des tests de compression quasi-statique ont été appliqués sur 12 blocs de formes différentes et comparés à des blocs de mousse d'aluminium pur comme référence. Les résultats montrent l'amélioration des propriétés mécaniques des blocs comme la limite d'élasticité (SY), la résistance à l'écrasement (Sc) et la résistance à la densification (Sd), la compression à une déformation de 70 %, ainsi que l'énergie absorbée (aire de compression sous la courbe). La valeur la plus élevée pour la limite d'élasticité (5,87 MPa) a été enregistrée pour le bloc cubique de phalanges de doigt (FP - 0,1 Sq.). Alors que la valeur la plus élevée pour la résistance à la densification (21,7 MPa) a été enregistrée pour le bloc-cylindres de la colonne vertébrale (SV8—0,17 C25). Les résultats enregistrés pour les échantillons, la valeur la plus élevée pour la densité de dissipation d'énergie (Edd) est de 40,52 J/in3 (amélioration de 91 %) et la résistance à l'écrasement (8,61 MPa) a été enregistrée pour le bloc-cylindres Finger Phalanx (FP—0,17 C25). La valeur la plus basse pour Edd est de 14,16 J/in3 (inférieure de 33 % à la valeur du bloc de mousse d'aluminium pur), SY = 0,42 MPa, Sc = 3,21 MPa et Sd = 4,46 MPa, enregistrée pour le bloc-cylindres du conduit auditif à paroi mince (EC8— 0,075C26,5). Les meilleures propriétés mécaniques ont été obtenues pour le bloc-cylindres de la phalange des doigts (FP—0,17 C25) et du bloc-cylindres de la colonne vertébrale (SV8—0,17 C25).

La mousse d'aluminium (Al) a été fabriquée au milieu du siècle dernier. Il a été utilisé dans de nombreuses applications, telles que le support de certaines pièces de voitures et de conteneurs pour absorber les chocs et améliorer l'isolation phonique et thermique. La mousse Al à cellules fermées (ACCF) est considérée comme un matériau consommable dans les applications où elle fonctionne comme une pièce sacrificielle qui absorbe l'énergie pour protéger les pièces ou les machines des impacts violents. Bien qu'il en existe plusieurs formes comme les panneaux sandwich, les tubes remplis et les tôles ondulées utilisées dans les applications industrielles, il reste confronté à certains défis comme le coût de production élevé et le coût élevé des pièces moulées ou des tubes de remplissage, après des impacts, des pièces ou des tôles défectueuses sont remplacé par un neuf comme d'habitude si possible, là où il ne peut pas être réparé, ce qui entraîne un coût de maintenance élevé (c'est-à-dire que les pièces en mousse d'aluminium lorsqu'elles sont exposées à une contrainte de flexion par impact, elles seront déformées et doivent être totalement remplacées). La mousse d'aluminium a été utilisée dans de nombreuses applications, depuis les murs et les toits de bâtiments légers (c'est-à-dire les sandwichs en acier et en aluminium (SAS) et les panneaux sandwich en mousse d'aluminium (AFS)) jusqu'à la résistance aux chocs dans les automobiles.

La figure 1 montre certaines applications des pièces en mousse d'aluminium utilisées pour protéger les châssis automobiles contre les impacts. Les trains utilisent également de la mousse dans les zones de déformation où elle est légère et capable d'absorber une énergie élevée lors de l'impact. Les applications les plus importantes de la mousse métallique sont les crash boxes qui protègent le pare-chocs avant des voitures. Le type le plus courant est un cartouche cylindrique ou une cartouche polygonale remplie de mousse, comme le montre la figure 1e. De nombreuses formes et modèles ont été réalisés pour cette boîte avec différentes techniques, comme l'ajout de deux parties de mousse avec des cellules de tailles différentes où la mousse avec un impact de grande taille sur le visage, puis mettre celle de plus petite taille (Fig. 1f) pour améliorer l'absorption d'énergie grâce au choc progressif. absorption. Le défi demeure : le coût de maintenance des pièces impactées et le coût élevé de fabrication de ce bouclier aux dimensions limitées et contrôlées.

Certaines applications utilisées de la mousse d'aluminium (a) Pièces protégées par de la mousse dans l'automobile1, (b) Protection du châssis de la voiture par de la mousse, (c) Zone d'effritement protégée par de la mousse dans les trains, (d) Boîtes de protection du pare-chocs avant de la voiture2, (e) Cylindrique et des crash boxes polygonales, et (f) des crash boxes avec deux parties en mousse avec des cellules de tailles différentes3.