汽车防撞梁解析:安全性能与结构设计全揭秘
汽车防撞梁俨然成为消费者判断车辆安全性的重要参考,似乎只要前后防撞梁用料扎实,车辆就一定会很安全,这种说法对吗?
理论上防撞梁的强度并非越强越好,但也确实需要维持在合理的范围内,比如屈服强度在600Mpa左右算挺不错的标准。然而车身结构中的A/B柱会用到1500Mpa左右的高强度钢板,为什么不能给防撞梁用呢?
很多汽车爱好者认为这是在控制制造成本,否则总会有高强度钢;甚至有人建议使用铁轨钢替代防撞梁,有意思的(危险)的是真的有人去改装,殊不知这可能带来非常严重的后果。
碰撞是否会「急停」
汽车的刹车过程是线性的,即使急刹车也会有个相对缓慢的减速过程;但是在碰撞时往往是“急停”,比如撞击到强度很大而不会移动的物体,车辆在撞击瞬间会极速停车,然而车内物品与乘员还会在惯性力的作用下继续移动,或者被安全带束缚住而无法移动,问题就出在这里。
(质量×时速=作用力)是需要了解的知识点,质量可以理解为重量的概念但又不完全相同;重量的计算公式为【W=mg】,其中m代表的是质量,g自由落体(重力加速度)的概念,一般说法是物体所受的重力等于其本身的重量,老式的秤是测试重量最原始的方式,在物体静止时拉紧悬吊的绳子,称出的数值就是重量。
但重量还有受到物体运行时影响,Mass质量正是用于度量惯性作用力的物理量;那么按照质量与时速的关系计算得出的数值,就应当按照9.8N/kg的重量标准去计算了。假设车内乘员的体重均为50公斤,车辆以时速50km/h碰撞急停;此时身体承受的作用力就有2500kg的高标准,1公斤力等于9.81牛顿,这个什么概念呢?
问题来了:如果汽车使用超高强度的前后防撞梁,中高速碰撞时的车身不变形,结果必然是驾乘人员在惯性力的巨大作用下继续移动。没有系好安全带则会有下图所示的情况,但如果系好安全带则是身体与安全带产生相互作用;此时安全带的反作用力也是巨大的,三点式结构的安全带会让身体出现怎样的“变化”呢?
这就是防撞梁不宜使用强度过高材料的原因,说白了就是中低速碰撞时因作用力不大,防撞梁不变形则可以降低车辆损伤(维修成本)。但是在高速撞击时有必要让防撞梁变形,之后按照流程一步步的缓冲撞击力。
防撞结构的特点
1:正面或尾部的碰撞流程为防撞梁接受第一道冲击,如冲击力过大则会压扁横纵梁连接的吸能盒,一般中轻度的碰撞会到底为止。而撞击力过大则会通过纵梁传导至车身缓冲,或者横梁被撕裂而直接冲击发动机;机体如设计有「碰撞下沉」结构,撞击力会让发动机往底盘底部钻,此时则为撞击力与地面的相互作用,车架的结构完整性还是能够保证的。
同时车内成员承受的惯性作用力也会比较轻微,安全带配合安全气囊能起到最理想的保护效果。
2:车头两侧的碰撞由车轮与轮旋缓冲(防撞横纵梁的保护宽度仅为车头65%左右·两侧多为保护盲区)。撞击力缓冲之后只能由A柱为尾部的C/D柱承受,这两个位置是不应该轻易变形的,因为一旦变形则会将中控台和方向柱挤压到车内,对于驾乘人员会有较大程度的损伤。
所以“柱”的强度总要求很高,而且侧面的B柱与车门内部的防撞杆也都不例外,因为这些位置都没有碰撞吸能的设计。这就是汽车防撞保护结构的特点,理想的防撞梁标准是双层辊压的准高强度钢板或铝合金——玻璃钢是玻璃纤维加强塑料,这种材料的防撞梁确实极差哦。
编辑:天和Auto-汽车科学岛
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