客觀解析汽車防撞梁·是否「越硬越好」

2021-01-09 汽車科學島

#老司機聊汽車知識#

汽車防撞梁儼然成為消費者判斷車輛安全性的重要參考,似乎只要前後防撞梁用料紮實,車輛就一定會很安全,這種說法對嗎?

理論上防撞梁的強度並非越強越好,但也確實需要維持在合理的範圍內,比如屈服強度在600Mpa左右算挺不錯的標準。然而車身結構中的A/B柱會用到1500Mpa左右的高強度鋼板,為什麼不能給防撞梁用呢?

很多汽車愛好者認為這是在控制製造成本,否則總會有高強度鋼;甚至有人建議使用鐵軌鋼替代防撞梁,有意思的(危險)的是真的有人去改裝,殊不知這可能帶來非常嚴重的後果。

01碰撞是否會「急停」

汽車的剎車過程是線性的,即使急剎車也會有個相對緩慢的減速過程;但是在碰撞時往往是「急停」,比如撞擊到強度很大而不會移動的物體,車輛在撞擊瞬間會極速停車,然而車內物品與乘員還會在慣性力的作用下繼續移動,或者被安全帶束縛住而無法移動,問題就出在這裡。

(質量×時速=作用力)是需要了解的知識點,質量可以理解為重量的概念但又不完全相同;重量的計算公式為【W=mg】,其中m代表的是質量,g自由落體(重力加速度)的概念,一般說法是物體所受的重力等於其本身的重量,老式的秤是測試重量最原始的方式,在物體靜止時拉緊懸吊的繩子,稱出的數值就是重量。

但重量還有受到物體運行時影響,Mass質量正是用於度量慣性作用力的物理量;那麼按照質量與時速的關係計算得出的數值,就應當按照9.8N/kg的重量標準去計算了。假設車內乘員的體重均為50公斤,車輛以時速50km/h碰撞急停;此時身體承受的作用力就有2500kg的高標準,1公斤力等於9.81牛頓,這個什麼概念呢?

問題來了:如果汽車使用超高強度的前後防撞梁,中高速碰撞時的車身不變形,結果必然是駕乘人員在慣性力的巨大作用下繼續移動。沒有系好安全帶則會有下圖所示的情況,但如果系好安全帶則是身體與安全帶產生相互作用;此時安全帶的反作用力也是巨大的,三點式結構的安全帶會讓身體出現怎樣的「變化」呢?

這就是防撞梁不宜使用強度過高材料的原因,說白了就是中低速碰撞時因作用力不大,防撞梁不變形則可以降低車輛損傷(維修成本)。但是在高速撞擊時有必要讓防撞梁變形,之後按照流程一步步的緩衝撞擊力。

02防撞結構的特點

1:正面或尾部的碰撞流程為防撞梁接受第一道衝擊,如衝擊力過大則會壓扁橫縱梁連接的吸能盒,一般中輕度的碰撞會到底為止。而撞擊力過大則會通過縱梁傳導至車身緩衝,或者橫梁被撕裂而直接衝擊發動機;機體如設計有「碰撞下沉」結構,撞擊力會讓發動機往底盤底部鑽,此時則為撞擊力與地面的相互作用,車架的結構完整性還是能夠保證的。

同時車內成員承受的慣性作用力也會比較輕微,安全帶配合安全氣囊能起到最理想的保護效果。

2:車頭兩側的碰撞由車輪與輪旋緩衝(防撞橫縱梁的保護寬度僅為車頭65%左右·兩側多為保護盲區)。撞擊力緩衝之後只能由A柱為尾部的C/D柱承受,這兩個位置是不應該輕易變形的,因為一旦變形則會將中控臺和方向柱擠壓到車內,對於駕乘人員會有較大程度的損傷。

所以「柱」的強度總要求很高,而且側面的B柱與車門內部的防撞杆也都不例外,因為這些位置都沒有碰撞吸能的設計。這就是汽車防撞保護結構的特點,理想的防撞梁標準是雙層輥壓的準高強度鋼板或鋁合金——玻璃鋼是玻璃纖維加強塑料,這種材料的防撞梁確實極差哦。

編輯:天和Auto-汽車科學島

天和MCN授權發布

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