其实如今的汽车工程师在设计汽车时都将车身分为三部分,第一是尽量不会变型的驾驶舱,而车头与车尾则是用于吸收撞击能量的区域,让驾驶舱以外的区域都利用可溃缩材料吸收撞击能量,但高刚性的驾驶舱则不会变形,大大减少传递至乘员身上的能量。那为什么需要这种吸能的设计呢?又是如何做到减少传递至汽车内部的能量呢?
这种情况是由牛顿第二运动定律定义的。力等于质量乘以加速度,加速度为(v -0)/ t,其中t表示车辆A停车所需的时间⋯⋯不,这样解释我自己都看不懂,还是用回生动形象的方法解释给大家听好了。假设现在车辆以60km/h的时速行驶,车内的人员也是以同样的速度向前移动,假如车辆突然减速至40km/h,我们的身体因为惯性的原因依然是以60km/h的时速向前移动,所以身体就会突然往前移动,这时安全带就保护了我们没有因为惯性飞出车外。
但如果是以60km/h的速度笔直地撞向墙壁,此时身体与车辆都在一瞬间从时速60km/h降至静止,即使身体没有外伤,但不要忘记我们还有内脏,如此大的加速度会导致内脏撞击胸腔、大脑撞至颅骨,这种也是车祸中危及生命的另一种方式。溃缩区的目的就是延长碰撞的持续时间,减少碰撞时的加速度。有溃缩区的汽车在碰撞时以“合理”的速率减速,瞬间加速度略微超过战斗机飞行员在离心机中培训时的加速度。但如果是没有溃缩区的汽车(例如50年代之前的汽车),在碰撞时瞬间静止,大概需要承受比战斗机飞行员多15倍的加速度(G-Force),即使身体毫无外伤,各种内脏怕是都凉了。
意思就是车辆停止的时间越长,车内人员所承受的能量则越少,力=质量×加速度,如果撞击的时间从0.2秒增加至0.8秒,能量将减少75%。还能举一个简单的例子,用拳头打墙,直接硬碰硬可能会导致手臂骨折甚至脱臼,但在他们之间加一块海绵,海绵的角色就相当于溃缩区,吸收拳头的能量同时延长了拳头打到墙壁的时间,自然伤害也大大减少。这就是汽车之所以要具备吸能区的作用了。
所有的溃缩区都是利用形变来达到吸收能量的作用,但具体的设计细节制造商通常不会公布,但原理相同。溃缩区需要根据车辆的重量与大小设计,不同的车辆设计大有不同,设计师必须在抗撞击能力太差和抗冲击能力过强之间取得平衡,在可以吸收能量的同时也能保证刚性。基本的设计在于溃缩区弯曲的位置与方向,而更复杂的设计则是在不同的区域使用不同强度的金属或者其他材料,来尽可能吸收更多的动能。
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