148190 (Безопасность транспортных средств), страница 2

_зG_o - _пG_o 0 _зG_a - _пG_a 0

У автомобиля с недостаточной шинной поворачиваемостью критическая скорость отсутствует, т.к. подкоренное выражение отрицательно и скорость является мнимой величиной..

Критическая скорость современного автомобиля по управляемости значительно превышает его минимальную скорость движения.

Если по результатам расчётов окажется, что автомобиль имеет излишнюю поворачиваемость, то требуется рассчитать критическую скорость автомобиля, при которой наступает потеря управляемости)

=W_крG₀ (1.14)

=W_крG_а (1,15)

Рассмотрим расчет управляемости автомобиля РАФ 977Д. Подставим значения в формулы и получим:

К_у1=0,778×0,200×(0,381+2×0,200)×(0,25*10⁶+9,8*10⁴)=12213,12 н/рад;

К_у2=0.778×0,200×(0,381+2×0,200)×(0,25*10⁶+9,8*10⁴)=12213,12 н/рад.

m=25,5/9,8=2.6кг Р_ц=2,6×14²/100=5 кН

P_цG_o=17,2×14²/100×9,8=3,44 кН; P_цG_a=25,5×14²/100×9,8=5,1 кН;

P_ц1G_o= 3,44×1,3/2,7=1,65 кН; P_ц1G_a= 5,1×1,3/2,7=2,45 кН;

P_ц2G_o= 3,44×1,4/2,7=1,78 кН; P_ц2G_a= 5,1×1,4/2,7=2,64 кН;

_пG_o=1,65/12213,12×2=0,00007рад;

_пG_a=2,45/12213,12×2=0,0001 рад;

_зG_o=1,78/12213,12×2=0,00007 рад;

_зG_a=2,64/12213,12×2=0,0001 рад.

_зG_o - _пG_o=0=0,00007-0,00007=0

_зG_a - _пG_а=0=0,0001-0,0001=0

У автомобиля нейтральная поворачиваемость.

Vкр-отсутствует.

2. Пассивная безопасность

2.1 Анализ процесса столкновения

Процесс столкновения автомобилей происходит в течение очень короткого времени. Основными факторами влияющими на деформацию и на его время, являются конструкция автомобиля и его скорость. При столкновении автомобиля с транспортным средством или с препятствием, между ними происходит взаимодействие, называемое ударом.

Удар – это механическое явление, происходящее в механической системе, характеризируемое резким изменением скорости ее точек за очень малый промежуток времени и обусловлено кратковременным действием очень больших сил. Столкновение автомобиля с препятствием состоит из двух фаз: первая – само столкновение и вторая – последующее перемещение автомобиля.

При теоретических исследованиях, как допущение, автомобили представляют в виде математической модели – тонкостенной цилиндрической оболочки. Такой математической моделью можно описать легковые автомобили, автобусы и автомобили фургоны.

Цель задания – проанализировать параметры сопутствующие столкновению и на основании этого определить обобщенный критерий оценки пассивной безопасности. Задача исследования состоит в определении следующих характеристик:

Zа=f(Vа) – перемещение свободного конца автомобиля относительно преграды в зависимости от скорости автомобиля в момент столкновения и времени;

V_a=f(t) - скорость автомобиля в момент столкновения;

a_a=f(t) - замедление любых точек автомобиля во времени;

а_ч= f(t), а_ч= f(V_a) – замедление человека в зависимости от времени и скорости столкновения;

j_ч= а_ч= f(t) – интенсивность нарастания нагрузок.

2.2 Выбор модели автомобиля

Модель автомобиля выбирается согласно последней цифрой зачетной книжкой

2.3 Математическое описание процесса соударения при использовании

модели «Автомобиль-оболочка»

Рассмотрим центральный продольный удар тонкостенной цилиндрической оболочки о плоскую преграду. Преграду рассматриваем как систему с одной степенью свободы с массой Ма и жесткостью С. Согласно теорий продольного удара Сен-Ванана, контактная сила должна мгновенно принять значение:

F^*= ,(Н) (2.1)

Затем будет постепенно падать до момента отскока оболочки от преграды. В этой формуле S=2R – площадь поперечного сечения цилиндрической оболочки;

U – скорость распространения продольной ударной волны;

R – радиус оболочки;

Е - модуль Юнга;

- толщина оболочки;

V – скорость соударения.

Линейные уравнения потери устойчивости дают верхнее значение критической силы, равное:

=20.607Е² (2.2)

Кроме того, будем считать, что сила F(t) не может превосходить значение F_тек , т.е.

F(t)F_текһ=2R_тек (2.3)

_кр= = = (2.4)

Преобразовав формулу (2.1) и подставив в нее значение величины _кр получим формулу для подсчета скорости соударения:

V^*= (2.5)

Отсюда при V_аV^* теория Сен-Венана не применима:

F_конт= ;

В этом случае, если _кртек наступает пластическое течение в металл оболочки и контактная сила:

=F_ntr=2R_тек=const (2.6)

Если _кртек, то происходит потеря устойчивости, но пластическое течение не наступило и контактная сила:

= =20.607Е²=const (2.7)

2.4 Допущения, принимаемые при теоретическом расчете

- масса автомобиля равна массе оболочки;

- материал кузова автомобиля и оболочки одинаковый;

(2.8)

- скорости соударения равны;

- модуль упругости принимает Е=2.110⁶ - для малоуглеродистой стали;

- структурные свойства материала кузова автомобиля и оболочки подобны;

приведенная площадь поперечного сечения цилиндрической оболочки равна 2R_о ;

где R – средний радиус оболочки; R= ;

где d и b средняя ширина и высота капота автомобиля;

_о – толщина стенки оболочки;

- толщина и радиус оболочки постоянны по всей длине;

- удар происходит перпендикулярно поверхности;

- деформация, «автомобиля - стержня» происходит только вдоль продольной оси;

- во время удара не происходит изгиба в каком-либо направлений;

- «автомобиль - стержень» в момент удара не получает вращательного движения;

- трения между соприкасающимися частями не учитываются;

- рассматривает ся конструкция автомобиля с несущим кузовом;

- при определений параметров столкновения автомобиля со стеной принимаем скорость начала деформации V^*=0.

Радиус оболочки равен радиусу окружности с площадью поперечнего сечения, равной площади поперечнего сечения соударяемой части автомобиля (капот, багажник)

Сечение кузова S_k=S_o сечение оболочки.

S_k=bd; S_o=R²

R₀= - радиус оболочки; R₀=

Толщину оболочки принимаем равной толщине стального листа, из которого сделан кузов

2.5 Определение деформации расчетного автомобиля в зависимости от

скорости столкновения

Z_а=L*Z_max (2.9)

Z_max=1- при V^*=0 т.е. t= , (2.10)

Где V_a-скорость автомобиля в момент столкновения.

М_а= , кг – масса автомобиля; (2.11)

Рассмотрим расчет деформации автомобиля БМВ328i в зависимости от скорости столкновения:

М_а=1430кг

R_a= , м – средний радиус оболочки. (2.12)

R_a=0,93*1,74/3,14=0,7м

S= , кг/м (2.13)

L= , м (2.14)

F_кр=20.607Е², кН (2.15)

Подставим значения в формулы (2.13) - (2.15):

S=2×3.14×0.7×0.00055×7.8/10=18.86

L=1430/18,86=75,82м

F_кр=2×3.14×0.607×2.1*10⁶×0.055²=242000Н

Вычислим Z_max по формуле (2.10) при значениях скорости 20 – 100 км/час:

Z_max=1- =0,007

Z_а= 75,82×0,007=0,606см

При остальных значениях скорости расчет производится аналогично, а результаты занесены в таблицу 1, построим график зависимости Z_а=F(V_a).

2.6 Определение времени деформации расчетного автомобиля в

зависимости от скорости столкновения

Время деформации автомобиля в зависимости от его скорости в момент столкновения определяется по формуле (при V^*=0 ):

,с (2.16)

В нашем случае V_a=50 км/час.=13,9м/с

ta=13,9×1430/242000=0,08с

Таким образом, подсчитав значения t_a при других значениях V_a, построим график зависимости t_a =f(V_a).

Таблица 1 – Изменение параметров столкновения

2.7 Определение изменения деформации расчетного автомобиля во