Повышение энергоемкости кузовов при определении безопасности автомобиля — Часть 5: Конструкции, поглощающие энергию за счет потери устойчивости, конфигурации энергопоглощающих вставок

По результатам статических испытаний и последующих расчетов можно сравнить энергоемкости различных конструкций и сделать на стадии проектирования заключение, насколько последующая или разрабатываемая конструкция лучше или хуже с точки зрения пассивной безопасности.

Помимо этого, при проведении статических испытаний могут быть замерены перемещения точек крепления узлов и агрегатов, находящихся в подкапотном пространстве, и тем самым может быть спрогнозировано перемещение их в процессе лобового удара. В частности, можно установить перемещение рулевой колонки и степень ее проникновения в салон автомобиля, что очень важно, так как рулевая колонка и рулевое колесо являются основным источником травмирования водителя при лобовом ударе.

Как показывают статические испытания передней части автомобиля, при деформации ее элементов в наиболее нагруженных местах возникают пластические шарниры, и поглощение энергии идет в основном за счет деформации изгиба с образованием пластических шарниров. Таким образом, поглощаемая энергия, отнесенная к единице массы конструкции, является незначительной.

Перед конструкторами возникает необходимость создания таких элементов конструкций, в которых в поглощении энергии участвовал бы весь объем материала и деформация носила бы направленный характер. Одним из возможных вариантов являются конструкции, поглощающие энергию за счет потери устойчивости. В качестве примера может быть рассмотрена потеря устойчивости центрально сжатым стержнем.

Если стержень теряет устойчивость в зоне пластических деформаций, то для определения P_кр используют эмпирические зависимости. Как в первом, так и во втором случаях в поглощении энергии будет участвовать весь объем материала стержня. Другим примером таких конструкций являются коробчатые элементы, имеющие определенные соотношения размеров и деформирующиеся за счет потери устойчивости их стенок (рис. 75). При потере устойчивости на стенках таких элементов образуются складки по всей их длине, и, таким образом, в процессе энергопоглощения участвует весь объем материала. Такая конструкция показана на рис. 76, а, там же показана конструкция после потери устойчивости (рис. 76, б).

Рис. 75. Конфигурации поперечного сечения энергопоглощающих вставок.

Рис. 76. Энергопоглощающая вставка: а — расчетная схема; б — вид после испытаний.

Все части: 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6