汽車碰撞測試不說的真相
各種汽車碰撞測試,從原理上說偏重能量守恒角度, 弱化動(dòng)量守恒的情況,這里面隱含了一些不應(yīng)該說出來的事實(shí)。 兩車對碰重者為王,對碰的意義不大。車要兼顧高中低端市場,引導(dǎo)正確的消費(fèi)觀和環(huán)保理念,不能一面倒的引導(dǎo)大家開坦克還帶著防撞梁,都開坦克了誰也不安全。 測試?yán)锩媾c動(dòng)量守恒相關(guān)的是側(cè)碰。 先明確兩個(gè)概念: 能量守恒,車子通過潰縮和變形吸收碰撞體系內(nèi)動(dòng)能,再通過熱量或者振動(dòng)的方式向環(huán)境散發(fā); 對向運(yùn)行動(dòng)能相同的兩個(gè)物體碰撞,并不代表碰撞完畢能量被吸收完。汽車撞擊質(zhì)量無限大物體,可認(rèn)為碰撞過程吸收完所有動(dòng)能。 動(dòng)量守恒,碰撞體系內(nèi)的總動(dòng)量不變且具備方向性。對向相同動(dòng)量兩車碰撞,或者車與質(zhì)量無限重物體碰撞,碰撞前后體系內(nèi)總動(dòng)量均為零。 汽車的碰撞安全模型,最高標(biāo)準(zhǔn)就是人體承受的過載極限,至于人體的極限是不骨折還是骨折但還能保命,每個(gè)車企理解不一樣,結(jié)合成本以及經(jīng)驗(yàn)最終結(jié)果也有所不同。 在具備相同安全帶、氣囊和氣簾的情況下,人體極限能承受的過載基本是定數(shù)。如何盡可能高的車速(簡稱S)碰撞仍不超過人體極限,那就要減少碰撞過程中的加速度G, 需要考慮能量守恒和動(dòng)量守恒。 一、碰撞重量無窮大的剛性物體,車速在時(shí)間t內(nèi),速度由v降為0,此時(shí)主要考慮能量守恒,盡量加大t來減少過載, 并避免彈性碰撞。 核心結(jié)構(gòu)不解體,盡量少的彈性碰撞導(dǎo)致的反向加速和人體過載。正面和正面偏置碰撞測試都屬于這一類,能量由車子吸收,不是由剛性物體吸收;該場景反映我們?nèi)粘q{駛中遇到的剛性物體,比如橋墩,建筑物或者一棵大樹。得到以下推論: 吸能是一個(gè)正確方向,這個(gè)參數(shù)是對本車的重量而言。 吸能位置材料屈服強(qiáng)度要適中, 最好接近極限碰撞速度S,如果強(qiáng)度太低,小磕小碰就去吸能,大事故就像紙糊。如果強(qiáng)度太高,或者材料彈性太大, 如同皮球彈回來,人體過載太大腦袋嗡嗡的,只要碰了剛性無限重物體都是輕傷,維修成本也高,大事故也發(fā)揮不了吸能效果。 有些車在小事故的時(shí)候,軟綿綿可能乘員沒感覺,讓車主覺得吸能真好,卻沒考慮更高速度碰撞會(huì)有什么后果。 非結(jié)構(gòu)載荷盡可能直接參與碰撞,油車在這方面有天生的優(yōu)勢,比如波箱和發(fā)動(dòng)機(jī),一股腦撞甩到對方身上去幫對面減速,不對自身車體造成二次負(fù)擔(dān)。而電動(dòng)車的電池在碰撞中是一個(gè)累贅,所以電動(dòng)車的車架做的再扎實(shí)也難以避免追尾大貨車AB柱被切掉,網(wǎng)上有類似的視頻案例可以參考。AB柱受視野限制很難做寬。 盡可能低的重心避免翻滾,轎車在這方面有先天優(yōu)勢。 碰撞點(diǎn)距乘員越遠(yuǎn)越好,鼻子和后備箱比較長的車在這方面有優(yōu)勢,部分車企在主駕強(qiáng)化防撞,是在概率上投機(jī)取巧。老頭樂以及兩廂車在這方面是先天弱點(diǎn)。 同一款車,配置越高非結(jié)構(gòu)載荷越大,需要吸收的能量越大,不利于碰撞剛性無限重物體,所以車不是買頂配就一定更安全。 二、兩車碰撞。此時(shí)不但要考慮能量守恒,還要考慮動(dòng)量守恒。碰撞的過程由初速度v1變?yōu)榻K速度v2的過程,v2由碰撞體系內(nèi)的總動(dòng)量算得。這個(gè)過程中,更輕量的車獲得更大的加速度G, 并且因?yàn)閷Ψ杰囂貪⒖s門檻太高,帶來更大的反向加速度,大到某個(gè)程度安全氣囊起不了效果,甚至車子解體。 推論就是車子越重越安全,底盤低可能在對碰中會(huì)吃虧,當(dāng)然底盤高被拱翻的也不少見。 一輛小汽車60公里時(shí)速行駛,與對向60公里時(shí)速的坦克相撞,后果非常嚴(yán)重。約等于120公里速度撞水泥墩,因?yàn)樾∑嚨乃俣人查g由60公里加速到反向60公里,有可能撞到瞬間就解體。 部分車考慮燃油以及成本,車輕皮薄餡大, 妥妥一個(gè)吸能盒子。 其他車主都應(yīng)該感謝,正是這樣的車給了我們更多安全感。 兩車對碰與碰撞剛性物體類似,非結(jié)構(gòu)載荷參與碰撞的越多越好,還可以用來拖慢對方的速度,增加對方的潰縮,并且不會(huì)對自己結(jié)構(gòu)造成負(fù)擔(dān)。 另外看到網(wǎng)上有人問兩輛相同重量對向速度的問題,這里也推導(dǎo)一下。 兩臺(tái)車80時(shí)速對向,不能按照160的相對速度計(jì)算。 車重和速度相同的情況,體系內(nèi)總動(dòng)量為0,碰撞后兩車速度均為0,兩車均發(fā)生潰縮變形,基本等同于80時(shí)速碰撞靜止的剛性物體。 也可以換一個(gè)方法推導(dǎo),假設(shè)有一堵質(zhì)量無限大剛性墻體剛好卡在兩車的碰撞點(diǎn)之間,那么碰撞體系的總動(dòng)量仍然為0,撞擊后兩輛車的速度也為0,那么墻體達(dá)到的效果跟上述完全一致?,F(xiàn)實(shí)中發(fā)生的事故也驗(yàn)證了只能按一個(gè)車速來算。 在汽車的側(cè)碰性能上,等同于一輛汽車側(cè)面撞擊;在現(xiàn)實(shí)中側(cè)滑遇到電線桿或者一棵樹,速度高都是無解,直接像紙盒一樣疊起來?;蛟S非承載式車身在這方面有優(yōu)勢, ctb電車雖然不容易折疊,但可能會(huì)燒著。 很多車并不重,車頭車尾也不長,更沒有4驅(qū)/非承載車身/一體化車身,碰撞的時(shí)候也不能像海參把內(nèi)臟吐出來給對方減速,難道就不上高速了?十個(gè)事故九個(gè)快,車子的動(dòng)能跟速度的平方成正比,懂得這個(gè)道理就知道太快什么吸能都是沒用。 上高速之前檢查一下輪胎和胎壓,避免疲勞駕駛,安全在車主手里。