汽车碰撞原理的分析.doc

汽车碰撞的原理从吸能说起看汽车碰撞理论分析 汽车碰撞的理论分析，具有高中物理知识的就可以看懂，好好学习学习！ 吸能对于车车碰撞是致命的，现在的车祸车车碰占80以上，碰树撞墙掉悬崖毕竟只是少数，当前汽车的碰撞实验的一个陷阱就是：不同车型都是对着质量和强度都是无限大的被撞物冲击。然后以此作为证据，来证明自己汽车的安全性其实是差不多的，这是极端错误的。 举个例子：拿鸡蛋对着锅台碰，你可以发现所有的鸡蛋碎了，而且都碎得差不多，于是可以得出鸡蛋的安全性都差不多。可是你拿两个鸡蛋对碰呢，结果是一边损坏一半吗？ 错！你会发现，一定只有一个鸡蛋碎了，同时另一个完好无损！ 问题出现了：为什么对着锅台碰都差不多，但是鸡蛋之间对碰却永远只有一个碎了？这个实验结果与汽车碰撞有关系吗？ 原因就在于：当结构开始溃败时，刚度会急剧降低。让我们仔细看一下鸡蛋碰撞的过程吧！1，两个鸡蛋开始碰撞一瞬间，结构都是完好的，刚性都是最大；2，随着碰撞的继续，力量越来越大，于是其中一个刚性较弱的结构开始溃败；3，不幸发生了，开始溃败的结构刚度急剧降低，于是，开始溃败就意味着它永远溃败，于是所有的能量都被先溃败的一只鸡蛋吸走了。 我们在看看汽车之间的碰撞吧（撞锅台，大家的结果当然都一样！）。1，开始，两车的结构都是完好的，都在以刚性对刚性；2，随着碰撞的继续，力量越来越大，于是刚性较弱的A车的结构开始溃败，大家熟知的碰撞吸能区开始工作；3，不幸再次发生，因为结构变形，A车的结构刚度反而更急剧降低，于是开始不停的“变形、吸能”；4，在A车的吸能区溃缩到刚性的驾驶仓结构之前，另一车的主要结构保持刚性，吸能区不工作。结论：两车对碰，其中一个刚度较低的，吸能区结构将先溃败并导致刚度降低，最终将承受所有形变，并吸收绝大部分的碰撞能量。这就是为什么你总可以看到，两车碰撞时，往往一车的结构几乎完好无损，另一车已经是稀哩哗啦拖去大修！回到最近一个一直很热的话题：钢板的厚度对安全性有影响吗？答案不仅是肯定的，而且大得超出你的想象：钢板薄20不是意味着安全性下降20或者损失增大20，而是意味着你的吸能区将先对手而工作，并将持续工作到被更硬的东西顶住（可能是你的驾驶舱），并承担几乎全部的碰撞形变损失！ 总结：在车与车的碰撞中，输家通吃。所以一个拿汽车的刚度开玩笑的车厂，它根本不在乎你的生命。你永远不能在碰撞实验中看到，不同车型之间的碰撞。因为哪怕就弱那么一点，结果就是零和一的区别！太惨了！看到就没人买了！ 附：一些特殊例子的解释：一，轻微碰撞，两车的车灯都碎了。解释：强度高的车灯先碰碎了强度低的车灯，但是在继续的过程中，被后面强度更高的金属杠撞碎。所以在碰撞的瞬间，还是只有一个破碎！ 二，中等碰撞，B车防撞杠有轻微痕迹，A车严重变形。解释：塑胶防撞杠弹性大，所以实际上两车的吸能区的前杠直接隔着杠相抵。强度高的那个吸能区不变形，强度低的那个吸能区变形后，导致较严重的严重损坏。 三，猛烈碰撞，两车的吸能区都溃败了。解释：1，刚度低的A车吸能区先溃败退缩，一直到被刚性很强的驾驶舱结构抵住。2，如果还有能量，B车车头吸能区不敌A车驾驶舱，也开始溃败吸能。3，最后如果还有能量，两车驾驶仓结构直接碰撞。聪明的你应该可以看出，刚度高的B车驾驶员在缓冲两次后才发生驾驶舱的直接碰撞，你希望是在那个车里面！ 四，吸能区的结构复杂多了，哪是鸡蛋可以比的。解释：结构的完整性是刚度的最重要保证。越复杂的结构一旦开始溃散，刚性消失的越快。这就是为什么日本车和欧洲车碰撞的时候，日本车就是个活动的棺材，其实在两车相撞时，你自己才是最大的杀手，或者说是你自己的惯性将你撞散的。举个极端的例子，2个同样大小的球体，一个是石头另一个是木头制成，在迎面向碰时，碰撞的结果是木质球向相反的方向运动，而石质球则保持原先的轨迹，但减速运动，同时根据物理公式可以得到以下结论：1、两球碰撞初期有各自的速度，但相对速度是相同的，从矢量上来看方向相反。2、在碰撞的瞬间，相互传递各自的能量。3、碰撞结束后，根据能量守恒定律，除了产生的热量外，全部转化成各自的动能，其结果是木球反向运动，速度上如不考虑方向，大于原先木质球自身的速度，而小于两球的相对速度；石球则保持原来运动方向，速度小于原石球自身速度。 从上面的例子（虽然是弹性正碰，但也足以说明问题）可以看出，两个物体相撞，质量大的物体更能够保持自有的惯性，从直观上形容，就是质量小的做的是调头运动，质量大的做的是减速运动，这一点很重要，实际上在车体碰撞时，我们是被自己的惯性撞伤的，而撞击的力量只与本人的体重和当时的撞击加速度有关，这里的加速度是负值，从以上的例子可以看出，大车（重车）的乘坐人员的撞击加速度远远低小车（轻车），这就是为什么大家一致公认的欧美车比小日本车安全但在碰撞试验里又得出截然相反的结果的原因，你看看美国的老太太都开着通用的皮卡，就知道为什么了。所以说要想安全系数更高： 1、开分量大的车，当然油耗也高，全当买保险了。 2、减肥，降低你的质量，这样可以做小日本的车了，于是乎，我突然明白什么是小日本了！对论点的补充，实际上有一个绝对速度和相对速度的问题，我们行驶在路上的车看到的只是各自的车速，这是绝对速度，但两车相撞的瞬间那可是相对速度，而碰撞试验做的是绝对速度，即大家的碰撞加速度都视为相同，而实际上，由于车体钢板强度，车体自身重量的原因，在实际碰撞时，两车的加速度是不一样的，这就使得同一个乘坐人员（质量相同）坐在两种不同的车内的受力不同，F=ma这个公式大家都知道。 在吸能变形的过程中，钢板强度大质量重的车后变形，充分保证了原车的惯性，可以将质量轻的车当成一个弹簧，重车此时是撞在弹簧上，考虑到轻车的变形后重车开始变形吸能，从原理上似乎两车同样向对做的是弹性碰撞，但其实不然，由于轻车的能量在碰撞的过程中迅速消耗，也就是我们说的惯性小，当重车还没有完全吸能变形完毕，轻车的碰撞残能已经不能够使得重车的缓冲区继续变形了，此时产生了质的变化，重车的残能量将轻车反推，使得轻车作了短暂的后退运动，此时对于重车而言还是相当于顶在一个弹簧上继续泻能，直到两车停止，而轻车因为已无变形，在掉头瞬间的临界速度，对于轻车来说其绝对速度为零，在此过程中可以看出轻车车体的加速度远远大于重车，我这里指的是车体，这就意味着同样质量的乘员，轻车上的乘员的自身惯性撞击力要远远大于重车。这就使碰撞试验和实际撞车的不同，碰撞试验时两车从初速度到停止完全相同，因此只要谁的缓冲区做得好就能得到高分，这是小日本的长处，但在实际撞车时，总的停止时间远远大于轻车并且是逐渐减速，而轻车在碰撞中途就已经完全停止并作反向运动，所以从两车的运动轨迹来看，重车的撞击加速度（实际上是反向加速度）要远远小于轻车，这就是误区。 例子: 当两车相撞时假设车子都是50KM/h，日本车重1000KG，别克君越2000KG， 用物理中的动量来算一下。P=MV。 P(日)1000x5050000 P(君越)2000x50100000 设君越方向为正方向！ 根据动量守恒定理：动量是矢量（有正负方向之分），一个系统不受外力或所受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变。 此时该系统的总动量是向君越开的方向，为1000005000050000。（正方向） 没有形变 假设撞击后不存在形变，两车贴在一起，该系统的总动量仍为50000， PMV，V=P/（M(日)M(君越)）50000/300016.666666.约为17KM/h(正方向), 由于两车贴在一起向君越方向运动，所以君越车的速度改变了50-17=33KM/h,而日本车改变了50+1767KM/h, 自己看看哪个驾驶员受的速度改变大？ 存在形变 但车子都会有吸能措施，所以撞完后都会弹开并且停下，弹开总共分5种情况 1.君越车不动，日本车后退（就是所有弹力都给了日本车，在上面没有形变情况的基础上，两个驾驶员受的改变更大） 2.日本车不动，君越车后退（不符合物理学的定理,能量守恒） 3.两车同时向君越车原方向运动 a.君越车慢，日本车快（日本车驾驶员受的改变比没有形变的情况更为可怕） b.一样快（类似没有形变的情况） c.君越车快，日本车慢（想想看也不可能，最起码也应该是一样，就是紧贴在一起） 4.两车分别向原先各自的反方向运动 a.日本车退的快（肯定，能量守恒就决定了） b.君越车退的快（不符合物理学的定理） c.两车退的一样快（也不可能，因为弹开的力的能量是固定的，但两车质量不一样，所以根据能量守恒车重的动得慢，车轻的动得快，也就是a情况）5.两车同时向日本车原方向运动（这已经不符合物理学的定理！日本车方向是负方向，初始总系统的方向是正方向）所以不管怎样，都是车重的驾驶员受的速度改变要小于车轻的!（去看看火车撞汽车，汽车撞自行车，就连摩托撞自行车也能说明车重好） 再说一点，日本车的吸能区一般情况要先于君越车工作，那时它的工作是吸收两车的能量，所以驾驶室变形的话肯定是日本车先! 总结：1.车碰车，更硬的车更安全。2.如果车的硬度(结构强度，刚性)都一样，那么车重的会把车轻的“撞开”，重量比越大轻车受到的冲击力越大。日本车从来不提安全性这个卖点（不然从哪里抠钱，大