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文檔簡介

1、從吸能說起看汽車碰撞理論分析 汽車碰撞的理論分析,具有高中物理知識(shí)的就可以看懂! 當(dāng)前汽車的碰撞實(shí)驗(yàn)的一個(gè)陷阱就是:不同車型都是對(duì)著質(zhì)量和強(qiáng)度都是無限大的被撞物沖擊。然后以此作為證據(jù),來證明自己汽車的安全性其實(shí)是差不多的,這是極端錯(cuò)誤的。 舉個(gè)例子:拿雞蛋對(duì)著鍋臺(tái)碰,你可以發(fā)現(xiàn)所有的雞蛋碎了,而且都碎得差不多,于是可以得出雞蛋的安全性都差不多。可是你拿兩個(gè)雞蛋對(duì)碰呢,結(jié)果是一邊損壞一半嗎? 錯(cuò)!你會(huì)發(fā)現(xiàn),一定只有一個(gè)雞蛋碎了,同時(shí)另一個(gè)完好無損! 問題出現(xiàn)了:為什么對(duì)著鍋臺(tái)碰都差不多,但是雞蛋之間對(duì)碰卻永遠(yuǎn)只有一個(gè)碎了?這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與汽車碰撞有關(guān)系嗎? 原因就在于:當(dāng)結(jié)構(gòu)開始潰敗時(shí),剛度會(huì)急劇

2、降低。讓我們仔細(xì)看一下雞蛋碰撞的過程吧!1,兩個(gè)雞蛋開始碰撞一瞬間,結(jié)構(gòu)都是完好的,剛性都是最大;2,隨著碰撞的繼續(xù),力量越來越大,于是其中一個(gè)剛性較弱的結(jié)構(gòu)開始潰敗;3,不幸發(fā)生了,開始潰敗的結(jié)構(gòu)剛度急劇降低,于是,開始潰敗就意味著它永遠(yuǎn)潰敗,于是所有的能量都被先潰敗的一只雞蛋吸走了。 我們?cè)诳纯雌囍g的碰撞吧(撞鍋臺(tái),大家的結(jié)果當(dāng)然都一樣!)。1,開始,兩車的結(jié)構(gòu)都是完好的,都在以剛性對(duì)剛性;2,隨著碰撞的繼續(xù),力量越來越大,于是剛性較弱的A車的結(jié)構(gòu)開始潰敗,大家熟知的碰撞吸能區(qū)開始工作;3,不幸再次發(fā)生,因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)變形,A車的結(jié)構(gòu)剛度反而更急劇降低,于是開始不停的變形、吸能;4,在A車的

3、吸能區(qū)潰縮到剛性的駕駛倉結(jié)構(gòu)之前,另一車的主要結(jié)構(gòu)保持剛性,吸能區(qū)不工作。結(jié)論:兩車對(duì)碰,其中一個(gè)剛度較低的,吸能區(qū)結(jié)構(gòu)將先潰敗并導(dǎo)致剛度降 低,最終將承受所有形變,并吸收絕大部分的碰撞能量。 這就是為什么你總可以看到,兩車碰撞時(shí),往往一車的結(jié)構(gòu)幾乎完好無損,另一車已經(jīng)是稀哩嘩啦拖去大修! 回到最近一個(gè)一直很熱的話題:鋼板的厚度對(duì)安全性有影響嗎?答案不僅是肯定的,而且大得超出你的想象:鋼板薄20不是意味著安全性下降20或者損失增大20, 而是意味著你的吸能區(qū)將先對(duì)手而工作,并將持續(xù)工作到被更硬的東西頂住(可能是你的駕駛艙), 并承擔(dān)幾乎全部的碰撞形變損失! 總結(jié):在車與車的碰撞中,輸家通吃。所

4、以一個(gè)拿汽車的剛度開玩笑的車廠,它根本不在乎你的生命。 你永遠(yuǎn)不能在碰撞實(shí)驗(yàn)中看到,不同車型之間的碰撞。因?yàn)槟呐戮腿跄敲匆?點(diǎn),結(jié)果就是零和一的區(qū)別!太慘了!看到就沒人買了! 附:一些特殊例子的解釋: 一,輕微碰撞,兩車的車燈都碎了。解釋:強(qiáng)度高的車燈先碰碎了強(qiáng)度低的車燈,但是在繼續(xù)的過程中,被后面強(qiáng)度更高的金屬杠撞碎。所以在碰撞的瞬間,還是只有一個(gè)破碎! 二,中等碰撞,B車防撞杠有輕微痕跡,A車嚴(yán)重變形。解釋:塑膠防撞杠彈性大,所以實(shí)際上兩車的吸能區(qū)的前杠直接隔著杠相抵。強(qiáng)度高的那個(gè)吸能區(qū)不變形,強(qiáng)度低的那個(gè)吸能區(qū)變形后,導(dǎo)致較嚴(yán)重的嚴(yán)重?fù)p壞。 2 / 6三,猛烈碰撞,兩車的吸能區(qū)都潰敗了。

5、解釋:1,剛度低的A車吸能區(qū)先潰敗退縮,一直到被剛性很強(qiáng)的駕駛艙結(jié)構(gòu)抵住。2,如果還有能量,B車車頭吸能區(qū)不敵A車駕駛艙,也開始潰敗吸能。3,最后如果還有能量,兩車駕駛倉結(jié)構(gòu)直接碰撞。聰明的你應(yīng)該可以看出,剛度高的B車駕駛員在緩沖兩次后才發(fā)生駕駛艙的直接碰撞,你希望是在那個(gè)車?yán)锩妫?四,吸能區(qū)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜多了,哪是雞蛋可以比的。解釋:結(jié)構(gòu)的完整性是剛度的最重要保證。越復(fù)雜的結(jié)構(gòu)一旦開始潰散,剛性消失的越快。 這就是為什么日本車和歐洲車碰撞的時(shí)候,日本車就是個(gè)活動(dòng)的棺材 補(bǔ)充一些: 知道嗎,其實(shí)在兩車相撞時(shí),你自己才是最大的殺手,或者說是你自己的慣性將你撞散的。舉個(gè)極端的例子,2個(gè)同樣大小的球體,

6、一個(gè)是石頭另一個(gè)是木頭制成,在迎面向碰時(shí),碰撞的結(jié)果是木質(zhì)球向相反的方向運(yùn)動(dòng),而石質(zhì)球則保持原先的軌跡,但減速運(yùn)動(dòng),同時(shí)根據(jù)物理公式可以得到以下結(jié)論: 1、兩球碰撞初期有各自的速度,但相對(duì)速度是相同的,從矢量上來看方向相反。 2、在碰撞的瞬間,相互傳遞各自的能量。 3、碰撞結(jié)束后,根據(jù)能量守恒定律,除了產(chǎn)生的熱量外,全部轉(zhuǎn)化成各自的動(dòng)能,其結(jié)果是木球反向運(yùn)動(dòng),速度上如不考慮方向,大于原先木質(zhì)球自身的速度,而小于兩球的相對(duì)速度;石球則保持原來運(yùn)動(dòng)方向,速度小于原石球自身速度。從上面的例子(雖然是彈性正碰,但也足以說明問題)可以看出,兩個(gè)物體相撞,質(zhì)量大的物體更能夠保持自有的慣性,從直觀上形容,就

7、是質(zhì)量小的做的是調(diào)頭運(yùn)動(dòng),質(zhì)量大的做的是減速運(yùn)動(dòng),這一點(diǎn)很重要,實(shí)際上在車體碰撞時(shí),我們是被自己的慣性撞傷的,而撞擊的力量只與本人的體重和當(dāng)時(shí)的撞擊加速度有關(guān),這里的加速度是負(fù)值,從以上的例子可以看出,大車(重車)的乘坐人員的撞擊加速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低小車(輕車),這就是為什么大家一致公認(rèn)的歐美車比小日本車安全但在碰撞試驗(yàn)里又得出截然相反的結(jié)果的原因,你看看美國的老太太都開著通用的皮卡,就知道為什么了。 所以說要想安全系數(shù)更高: 1、開分量大的車,當(dāng)然油耗也高,全當(dāng)買保險(xiǎn)了。 2、減肥,降低你的質(zhì)量,這樣可以做小日本的車了,于是乎,我突然明白什么是小日本了! 對(duì)論點(diǎn)的補(bǔ)充,實(shí)際上有一個(gè)絕對(duì)速度和相對(duì)速度

8、的問題,我們行駛在路上的車看到的只是各自的車速,這是絕對(duì)速度,但兩車相撞的瞬間那可是相對(duì)速度,而碰撞試驗(yàn)做的是絕對(duì)速度,即大家的碰撞加速度都視為相同,而實(shí)際上,由于車體鋼板強(qiáng)度,車體自身重量的原因,在實(shí)際碰撞時(shí),兩車的加速度是不一樣的,這就使得同一個(gè)乘坐人員(質(zhì)量相同)坐在兩種不同的車內(nèi)的受力不同,F(xiàn)=ma這個(gè)公式大家都知道。在吸能變形的過程中,鋼板強(qiáng)度大質(zhì)量重的車后變形,充分保證了原車的慣性,可以將質(zhì)量輕的車當(dāng)成一個(gè)彈簧,重車此時(shí)是撞在彈簧上,考慮到輕車的變形后重車開始變形吸能,從原理上似乎兩車同樣向?qū)ψ龅氖菑椥耘鲎玻鋵?shí)不然,由于輕車的能量在碰撞的過程中迅速消耗,也就是我們說的慣性小,當(dāng)

9、重車還沒有完全吸能變形完畢,輕車的碰撞殘能已經(jīng)不能夠使得重車的緩沖區(qū)繼續(xù)變形了,此時(shí)產(chǎn)生了質(zhì)的變化,重車的殘能量將輕車反推,使得輕車作了短暫的后退運(yùn)動(dòng),此時(shí)對(duì)于重車而言還是相當(dāng)于頂在一個(gè)彈簧上繼續(xù)瀉能,直到兩車停止,而輕車因?yàn)橐褵o變形,在掉頭瞬間的臨界速度,對(duì)于輕車來說其絕對(duì)速度為零,在此過程中可以看出輕車車體的加速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重車,我這里指的是車體,這就意味著同樣質(zhì)量的乘員,輕車上的乘員的自身慣性撞擊力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重車。 這就使碰撞試驗(yàn)和實(shí)際撞車的不同,碰撞試驗(yàn)時(shí)兩車從初速度到停止完全相 同,因此只要誰的緩沖區(qū)做得好就能得到高分,這是小日本的長處,但在實(shí)際撞車時(shí),總的停止時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于輕車并且是逐

10、漸減速,而輕車在碰撞中途就已經(jīng)完全停止并作反向運(yùn)動(dòng),所以從兩車的運(yùn)動(dòng)軌跡來看,重車的撞擊加速度(實(shí)際上是反向加速度)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于輕車,這就是誤區(qū)。 例子: 當(dāng)兩車相撞時(shí)假設(shè)車子都是50KM/h,日本車重1000KG,德國寶馬2000KG, 用物理中的動(dòng)量來算一下。P=MV。 P(日)1000x5050000 P(寶馬)2000x50100000 設(shè)寶馬方向?yàn)檎较颍?根據(jù)動(dòng)量守恒定理:動(dòng)量是矢量(有正負(fù)方向之分),一個(gè)系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零,這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。 此時(shí)該系統(tǒng)的總動(dòng)量是向?qū)汃R開的方向,為1000005000050000。(正方向)沒有形變 假設(shè)撞擊后不存在形變,兩車貼

11、在一起,該系統(tǒng)的總動(dòng)量仍為50000, PMV,V=P/(M(日)M(寶馬))50000/300016.666666.約為17KM/h(正方 向),由于兩車貼在一起向?qū)汃R方向運(yùn)動(dòng),所以寶馬車的速度改變了50-17=33KM/h,而日 本車改變了50+1767KM/h, 自己看看哪個(gè)駕駛員受的速度改變大?存在形變但車子都會(huì)有吸能措施,所以撞完后都會(huì)彈開并且停下,彈開總共分5種情況 1.寶馬車不動(dòng),日本車后退(就是所有彈力都給了日本車,在上面沒有形變情況的基礎(chǔ)上,兩個(gè)駕駛員受的改變更大) 2.日本車不動(dòng),寶馬車后退(不符合物理學(xué)的定理,能量守恒) 3.兩車同時(shí)向?qū)汃R車原方向運(yùn)動(dòng) a.寶馬車慢,日本

12、車快(日本車駕駛員受的改變比沒有形變的情況更為可怕) b.一樣快(類似沒有形變的情況) c.寶馬車快,日本車慢(想想看也不可能,最起碼也應(yīng)該是一樣,就是緊貼在一起) 4.兩車分別向原先各自的反方向運(yùn)動(dòng) a.日本車退的快(肯定,能量守恒就決定了) b.寶馬車退的快(不符合物理學(xué)的定理) c.兩車退的一樣快(也不可能,因?yàn)閺楅_的力的能量是固定的,但兩車質(zhì)量不一樣,所以根據(jù)能量守恒車重的動(dòng)得慢,車輕的動(dòng)得快,也就是a情況) 5.兩車同時(shí)向日本車原方向運(yùn)動(dòng)(這已經(jīng)不符合物理學(xué)的定理!日本車方向是負(fù)方向,初始總系統(tǒng)的方向是正方向) 所以不管怎樣,都是車重的駕駛員受的速度改變要小于車輕的!(去看看火車撞汽車,汽車撞自行車,就連摩托撞自行車也能說明車重好) 再說一點(diǎn),日本車的吸能區(qū)一般情況要先于寶馬車工作,那時(shí)它的工作是吸收兩車的能量,所以駕駛室變形的話肯定是日本車先! 總結(jié): 1.車碰車,更硬的車更安全。 2.如果車的硬度(結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,剛性)都一樣,那么車

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