Основные положения теории удара




Происшествия, связанные со столкновением автомобилей и их наездом на неподвижное препятствие, имеют много общего. В процессе столкновения и наезда автомобиль, пассажиры и водитель подвергаются воздействию значительных ударных нагрузок, действующих в течение достаточно короткого промежутка времени.

Человек может выдержать без вреда кратковременную перегрузку (в течение 0,05 – 0,10 с) около 40 – 50g. Процесс удара разделяют на две фазы. Первая фаза продолжается от момента соприкосновения тел до момента их наибольшего сближения. Вторая фаза продолжается от конца первой фазы до момента разъединения тел. При столкновении автомобилей и их наезде на неподвижное препятствие длительность первой фазы составляет 0,05–0,10 с, второй – 0,02–0,04 с. Потерю энергии при ударе оценивают с помощью коэффициента восстановления Куд, представляющего собой отношение относительных скоростей тел перед ударом и после него:

где - скорости автомобилей до удара;

- скорости автомобилей после удара.

Достоверных данных о значениях для автомобилей немного. Информация, содержащаяся в различных источниках противоречива. По данным американского Общества инженеров – автомобилистов (SAE), значение при встречных столкновениях легковых автомобилей находится в пределах 0–0,089, что позволяет расценивать такие столкновения как абсолютно неупругие [ ]. По мнению немецкого исследователя Р. Эберана, зависит от относительной скорости соударяющихся автомобилей, составляя при ΔV≤8,3 м/с примерно 0,7, а при ΔV≥15 м/с – около 0,1. [ ]

Если скорость автомобиля до удара была сравнительно невелика и повреждения его в результате наезда незначительны, то после наезда автомобиль откатывается от препятствия свободно. Если скорость была достаточно велика, то при ударе возможно смещение двигателя и коробки передач назад. Это вызывает заклинивание карданной передачи, вследствие чего блокируются задние колеса. К передним колесам после наезда на препятствие обычно прижаты смятые крылья, брызговики, бампер и другие детали, поэтому передние колеса также утрачивают возможность вращаться. В результате автомобиль, двигавшийся до наезда с большой скоростью, перемещается назад, как правило с блокированием колес.

Процесс наезда на неподвижное препятствие иллюстрирует рисунок. В начальный момент контакта с препятствием (рисунок а) общая длина автомобиля La. В результате смятия передней части автомобиль сближается с препятствием, двигаясь замедленно. В момент остановки деформация достигает максимума и составляет Δ1 (рисунок б). Затем детали, сжатые при ударе, частично распрямляются под действием сил упругости, и автомобиль начинает двигаться ускоренно в обратном направлении. В момент отделения от препятствия длина автомобиля (рисунок в). После отделения от препятствия автомобиль, двигаясь замедленно, откатывается на расстояние Sпн (рисунок г).

Разность размеров характеризует остаточную деформацию Δ3 , а разность Δ1 – Δ3 представляет собой упругую деформацию Δ2.

Коэффициентом упругости автомобиля называют отношение максимальной деформации и остаточной:

 

Ниже представлена модель наезда автомобиля на неподвижное абсолютно жесткое препятствие.

Рисунок

Скорость автомобиля перед наездом можно определить двумя путями: по известной остаточной деформации Δ3 и по известному пути отката Sотк . Остаточную деформацию находят, замерив длину автомобиля после его наезда на препятствие.

Последовательность расчета по деформации такова:

1. определение остаточной деформации передней части автомобиля:

2. определение полной деформации передней части:

3. определение упругой деформации передней части:

4. определение скорости автомобиля в момент его отделения от препятствия;

5. определение начальной скорости автомобиля, если водитель перед наездом не тормозил:

 

Если водитель применил торможение и на покрытии оставлены следы длиной Sю , то

 

В таблице приведены ударные характеристики некоторых автомобилей отечественного производства при наезде на неподвижное препятствие. [ ]

 

Таблица – Ударные характеристики автомобилей при наезде на неподвижное препятствие

Автомобили Начальная скорость, м/с Коэффициент упругости Купр Коэффициент восстановления Куд Замедление при откате j, м/с Число испытуемых автомобилей
ВАЗ 21212 14,9 1,21 – 1,24 0,117 – 0,132 5,10 – 6,50  
ВАЗ 2121 14,0 – 14,3 1,16 – 1,32 0,086 – 0,132 2,90 – 6,32  
ВАЗ 21055 13,9 1,20 0,090 2,44  
ВАЗ 21013 13,9 1,29 0,101 3,50  
ВАЗ 2101 14,0 – 14,2 1,25 – 1,32 0,086 – 0,102 5,10 – 8,50  
ВАЗ 2107 14,0 1,15 0,099 4,76  
ВАЗ 2108 14,1 1,34 – 1,29 0,099 – 0,106 3,80 – 6,25  
ВАЗ 21093 13,3 1,22 0,120 5,12  
ВАЗ 21086 13,9 1,23 0,113 4,76  
ВАЗ 2110 14,0 1,13 – 1,15 0,104 – 0,130 4,26  
ВАЗ 2103 14,1 – 14,3 1,19 – 1,21 0,090 – 0,092 4,97 – 7,04  
ГАЗ 3102 13,9 1,26 – 1,32 0,129 5,16  
ГАЗ 24 13,5 1,30 0,134 5,30  
ИЖ 1500 13,9 – 14,4 1,17 – 1,37 0,090 – 0,115 4,50 – 6,40  
Москвич 412 13,9 1,45 – 1,60 0,110 – 0,136 5,23 – 5, 84  

 

Экспериментальные данные, приведенные в таблице, действительны для фронтального наезда автомобиля на препятствие с плоской вертикальной поверхностью.

После фронтального удара перемещение автомобиля обычно невелико. В случае внецентренного удара оно, напротив, может быть значительным.

При эксцентричном ударе автомобиль поворачивается в горизонтальной плоскости на некоторый угол αц. Центр его тяжести перемещается по дуге радиусом ρц (рисунок), а шины скользят по покрытию в поперечном направлении. Считая, что вся кинетическая энергия после удара перешла в работу трения шин по дороге, определяем минимальное значение скорости автомобиля перед ударом:

где - перемещение центра тяжести, замеренное по дуге;

- угол поворота автомобиля при ударе;

- расстояние от препятствия до центра тяжести автомобиля.

Рисунок

Следовательно,

Иногда используют экспериментально установленные зависимости между скоростью автомобиля и деформацией. На рисунке показаны зависимости между скоростью автомобиля «Польский Фиат 125 В», деформацией Δ (сплошные линии) и силой удара Руд (штриховые линии). Крестиками на рисунке отмечены данные, полученные при наезде на жесткое препятсиве, а точками – на аналогичный стоящий автомобиль. [ ]

Из рисунка очевидно, что при наезде на неподвижное препятствие ударная нагрузка больше, а деформация меньше, чем при наезде на автомобиль.

Рисунок



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-08-20 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: