把汽车防撞钢梁改成高强度弹簧,效果怎么样?
网友解答: 虽然这个问题很天马行空,但提问者的疑问至少表达了一个很正确的信息点,那就是汽车防撞梁是用来应对低速碰撞,因为高速碰撞,就不止是把弹簧压扁的问题了。所以提问者会这么问至少是经过
虽然这个问题很天马行空,但提问者的疑问至少表达了一个很正确的信息点,那就是汽车防撞梁是用来应对低速碰撞,因为高速碰撞,就不止是把弹簧压扁的问题了。所以提问者会这么问至少是经过思考过的。
但是,提问者还是对前防撞梁的作用产生了一定的误解。前防撞梁的主要作用是保护车身前部的一些零部件,比如水箱、灯组等在低速碰撞时不受损或者少受损,从而减少维修费用;同时,把正面撞击力分散到车前部的两根纵梁。所以前防撞梁在设计上,一方面要减少正面低速碰撞的车损,另一方面要尽可能吸收一部分撞击能是。
既然前防撞梁要用来吸能,这就说明希望碰撞能量应该尽可能被吸收,而不是被传递到乘员舱中。
大家不妨回忆一下玩碰碰车的场景,碰撞后我们会迅速被弹开,身体也会发生明显的碰撞晃动。这是因为弹簧是典型的储能器械,而不是吸能器械。在没有变形锁定装置时,碰撞能量会即刻被释放出去,这无疑会传递到后部车身,对乘员造成冲击。
再者,假设有一个能量锁定装置,我们看看这套方案是不是行得通。
当然我们还是按低速碰撞来评估这个问题。
由于两个移动的物体碰撞计算会复杂些,我们先假设一个简单的碰撞情况,那就是汽车以低速撞击到电线杆上。
关于低速碰撞速度的选择我们参考E-NCAP行人安全保护碰撞中的测试数据,40km/h。
根据动量定理F*t=m(v2-v1)
v2=0、v1=40km/h=11.11m/s
假设汽车的质量为1500kg(一般汽车)
一般汽车从碰撞开始到结束,算上碰撞变形等时间消耗也就在0.1s以内。这么算下来,碰撞中受到的力最小也得166650N。这部分力主要是被防撞梁吸收掉,按一般防撞梁1.3m计算,撞击面积也就1.3X0.15=0.2m2(再考虑到一些误差等,我们按0.25m2算),这么算下来,大约每平米受力为666600N。
以上只是粗略计算,我们按600KN/m2算。这个力对一般的弹簧还是难以承受的,所以前防撞梁还是多采用钢材或者吸能效果更好、质量更轻的铝合金。
当然,前防撞梁上其实是有“弹簧”的,那就是吸能盒。普通的吸能盒是下面这种,直通式,没有做任何处理。
物体在发生强烈碰撞时会发生塑性变形,主要表现为完全变形、翘曲变形和褶皱变形三种方式,其中褶皱变形是一种理想的吸能方式。但我们知道这种金属盒在受压时并不老实,并不会很顺从的沿着施力方向发生变形,反而很容易发生类似下图这种翘曲变形。
所以有的吸能盒会采用溃缩引导设计,比如下图这种波纹形。这种效果能够大大提升吸能盒的作用。
最后我们再从功能性上解释这个问题,通常前防撞梁和前保险杠之间会有缓冲泡沫或者保险杠中层骨架,这时候前防撞梁可以用来作为支撑点。综上,不论是从强度上、功能上还是结构上,采用高强度弹簧都不是合适的选择。
网友解答:大家肯定都玩过游乐场里的碰碰车。
这类车的周边都是软性的橡胶,碰撞时车子跟车子互相弹开,而车辆和驾驶者都不会有任何伤害,我猜题主肯定有从碰碰车中吸取灵感,因此问出这个问题来。
碰碰车相互碰撞为什么不受伤?这当然跟它速度很低有关。它的速度低到只有最快10-20公里,这样产生的动能非常有限,完全可以通过软性橡胶化解掉。但如果是平常开车呢?动辄几十上百公里,这种情况下,弹簧还能有用吗?
如果发生碰撞,其实无非是两种情况。
第一种是弹簧衰减可以承受之力,第二种是弹簧也承受不了的力。
第二种承受不了的车子直接撞废,这种结果清晰明朗,就不想细说了。
我们说第一种,如果碰撞在汽车弹簧可以承受范围之内。那么汽车在碰到硬物时,车子极有可能会弹开,像弹珠一样,如果一辆前进的车发生碰撞,就瞬间倒退了。那样本来挂在前进挡的变速箱能不能受得了不说,如果行驶在路上,一台车发生碰撞,将会殃及多少台车啊。
这种假设,就是把保险杠以面为基准改为了以部分点为基准,您可以想象一下台球,白球撞击彩球,两球接触后会是什么情形,如果彩球后面或者周围都有彩球,球碰撞后的轨迹如果判断?同样的道理,车如果发生类似的碰撞,碰撞后车的轨迹会是什么样子呢?就像弹来弹去的弹珠一样,整个路面的所有行驶中的汽车几乎都不能幸免了。尤其是高速公路上。那汽车就没必要开了。太危险了!