把汽車防撞鋼梁改成高強度彈簧,效果怎么樣?
網(wǎng)友解答: 雖然這個問題很天馬行空,但提問者的疑問至少表達了一個很正確的信息點,那就是汽車防撞梁是用來應對低速碰撞,因為高速碰撞,就不止是把彈簧壓扁的問題了。所以提問者會這么問至少是經(jīng)過
雖然這個問題很天馬行空,但提問者的疑問至少表達了一個很正確的信息點,那就是汽車防撞梁是用來應對低速碰撞,因為高速碰撞,就不止是把彈簧壓扁的問題了。所以提問者會這么問至少是經(jīng)過思考過的。
但是,提問者還是對前防撞梁的作用產(chǎn)生了一定的誤解。前防撞梁的主要作用是保護車身前部的一些零部件,比如水箱、燈組等在低速碰撞時不受損或者少受損,從而減少維修費用;同時,把正面撞擊力分散到車前部的兩根縱梁。所以前防撞梁在設計上,一方面要減少正面低速碰撞的車損,另一方面要盡可能吸收一部分撞擊能是。
既然前防撞梁要用來吸能,這就說明希望碰撞能量應該盡可能被吸收,而不是被傳遞到乘員艙中。
大家不妨回憶一下玩碰碰車的場景,碰撞后我們會迅速被彈開,身體也會發(fā)生明顯的碰撞晃動。這是因為彈簧是典型的儲能器械,而不是吸能器械。在沒有變形鎖定裝置時,碰撞能量會即刻被釋放出去,這無疑會傳遞到后部車身,對乘員造成沖擊。
再者,假設有一個能量鎖定裝置,我們看看這套方案是不是行得通。
當然我們還是按低速碰撞來評估這個問題。
由于兩個移動的物體碰撞計算會復雜些,我們先假設一個簡單的碰撞情況,那就是汽車以低速撞擊到電線桿上。
關(guān)于低速碰撞速度的選擇我們參考E-NCAP行人安全保護碰撞中的測試數(shù)據(jù),40km/h。
根據(jù)動量定理F*t=m(v2-v1)
v2=0、v1=40km/h=11.11m/s
假設汽車的質(zhì)量為1500kg(一般汽車)
一般汽車從碰撞開始到結(jié)束,算上碰撞變形等時間消耗也就在0.1s以內(nèi)。這么算下來,碰撞中受到的力最小也得166650N。這部分力主要是被防撞梁吸收掉,按一般防撞梁1.3m計算,撞擊面積也就1.3X0.15=0.2m2(再考慮到一些誤差等,我們按0.25m2算),這么算下來,大約每平米受力為666600N。
以上只是粗略計算,我們按600KN/m2算。這個力對一般的彈簧還是難以承受的,所以前防撞梁還是多采用鋼材或者吸能效果更好、質(zhì)量更輕的鋁合金。
當然,前防撞梁上其實是有“彈簧”的,那就是吸能盒。普通的吸能盒是下面這種,直通式,沒有做任何處理。
物體在發(fā)生強烈碰撞時會發(fā)生塑性變形,主要表現(xiàn)為完全變形、翹曲變形和褶皺變形三種方式,其中褶皺變形是一種理想的吸能方式。但我們知道這種金屬盒在受壓時并不老實,并不會很順從的沿著施力方向發(fā)生變形,反而很容易發(fā)生類似下圖這種翹曲變形。
所以有的吸能盒會采用潰縮引導設計,比如下圖這種波紋形。這種效果能夠大大提升吸能盒的作用。
最后我們再從功能性上解釋這個問題,通常前防撞梁和前保險杠之間會有緩沖泡沫或者保險杠中層骨架,這時候前防撞梁可以用來作為支撐點。綜上,不論是從強度上、功能上還是結(jié)構(gòu)上,采用高強度彈簧都不是合適的選擇。
網(wǎng)友解答:大家肯定都玩過游樂場里的碰碰車。
這類車的周邊都是軟性的橡膠,碰撞時車子跟車子互相彈開,而車輛和駕駛者都不會有任何傷害,我猜題主肯定有從碰碰車中吸取靈感,因此問出這個問題來。
碰碰車相互碰撞為什么不受傷?這當然跟它速度很低有關(guān)。它的速度低到只有最快10-20公里,這樣產(chǎn)生的動能非常有限,完全可以通過軟性橡膠化解掉。但如果是平常開車呢?動輒幾十上百公里,這種情況下,彈簧還能有用嗎?
如果發(fā)生碰撞,其實無非是兩種情況。
第一種是彈簧衰減可以承受之力,第二種是彈簧也承受不了的力。
第二種承受不了的車子直接撞廢,這種結(jié)果清晰明朗,就不想細說了。
我們說第一種,如果碰撞在汽車彈簧可以承受范圍之內(nèi)。那么汽車在碰到硬物時,車子極有可能會彈開,像彈珠一樣,如果一輛前進的車發(fā)生碰撞,就瞬間倒退了。那樣本來掛在前進擋的變速箱能不能受得了不說,如果行駛在路上,一臺車發(fā)生碰撞,將會殃及多少臺車啊。
這種假設,就是把保險杠以面為基準改為了以部分點為基準,您可以想象一下臺球,白球撞擊彩球,兩球接觸后會是什么情形,如果彩球后面或者周圍都有彩球,球碰撞后的軌跡如果判斷?同樣的道理,車如果發(fā)生類似的碰撞,碰撞后車的軌跡會是什么樣子呢?就像彈來彈去的彈珠一樣,整個路面的所有行駛中的汽車幾乎都不能幸免了。尤其是高速公路上。那汽車就沒必要開了。太危險了!