Produzione di barre tubolari anti-intrusione laterali tramite schiumatura metallica

The role of a anti-intrusion bar for automotive use is to absorb the kinetic energy of the colliding bodies that is partially converted into internal work of the bodies involved in the crash. In this thesis the aim is to assess the mode of production and the performances of a new kind of anti-intrusion bars for automotive use, filled with metallic foams by evaluating technical aspects of the problem and by made an experimental and numerical study. The reason of use this cellular material as filling concerned with its capacity to absorb energy during deformation. Established the materials and the shapes of the closed section to fill, a preliminary experimental phases of this work looks for producing the aluminum foam starting from an industrial precursor with TiH2 blowing agent. The next step of experimental phase consist to test the tube foam filled in a isolated three point bending test to understand the performances of new bar in terms of force – displacement response and other specific parameters of performance such as the Specific Energy Absorption (S.E.A.). To understand the role of interaction between the inner surface of the tube and the external surface of the foam, three different kind of interaction was be made: direct filling of the tube, gluing the foam in to the tube and filling with clearance between tube and foam. Finally a FEM model was developed to compare numerical results with experimental results in terms of force – displacement response. Moreover the FEM model can become useful for future analysis and investigations.

Scopo delle barre laterali anti-intrusione laterali per uso automobilistico è quello di assorbire l’energia cinetica del veicolo collisore e trasformarle parzialmente in energia di deformazione. Scopo di questa tesi è quello di valutare le modalità di produzione e le prestazioni di un nuovo tipo di barre laterali anti intrusione per autoveicoli riempite mediante schiuma metallica a base di alluminio; analizzando gli aspetti tecnici, effettuando una campagna di prove sperimentali e studiando il fenomeno mediante analisi numeriche. La scelta di utilizzare la schiuma metallica a base di alluminio come riempimento è dovuta alla buona capacità di questo materiale di assorbire energia durante la deformazione. Stabilite le geometrie ed i materiali da utilizzare, si è provveduto a procedere con la fase sperimentale della tesi dove ci si è occupati, in prima battuta, della produzione dei componenti a partire da precursore industriale con TiH2 come agente schiumogeno. Successivamente i tubi così realizzati sono stati testati a flessione su tre punti al fine di valutare le prestazioni in termini del legame forza – spostamento e di altri parametri specifici come la Specific Energy Absorption (S.E.A.). Per capire il ruolo dell’interazione fra la superficie interna del tubo e quella della schiuma sono state testate le tre seguenti configurazioni di riempimento: riempimento per schiumatura diretta del tubo, riempimento per incollaggio ed inserimento con gioco della schiuma all’interno del tubo. Infine è stato realizzato un modello di simulazione numerica ad elementi finiti con lo scopo di confrontare i risultati numerici con quelli sperimentali precedentemente ottenuti nei termini del legame forza – spostamento, che potrà tornare utile in successive analisi ed approfondimenti.