Теория столкновения

stolknoveniya_2_1

Теория столкновения

Для понимания масштаба повреждений автомобиля после ДТП, надо четко представлять, что происходит непосредственно в момент удара с кузовом автомобиля, какие участки подвержены деформации. И Вы будете неприятно удивлены узнать, что при фронтальном ударе появляется перекос задней части кузова.

Соответственно, после недобросовестного кузовного ремонта передней части, даже если автомобиль был на стапеле, Вы будете наблюдать заедание крышки багажника, перетирание уплотнительной резинки и многое др. Если Вас заинтересовала эта тема, предлагаю ознакомиться с учебным материалом по теории столкновений, который подготовили специалисты нашего учебного центра.

Общие сведения

Теория столкновения это знание и понимание сил, возникающих и действующих при столкновении.

stolknoveniya_1_1

Кузов сконструирован так, чтобы противостоять ударам при обычном движении и обеспечить безопасность пассажиров в случае столкновения автомобиля. При конструировании кузова особое внимание уделяется тому, чтобы он деформировался и поглощал максимальное количество энергии при серьезном столкновении и в то же время оказывал минимальное воздействие на пассажиров. Для этой цели передняя и задняя части кузова должны до определенного предела легко деформироваться, создавая конструкцию, поглощающую энергию удара, и в то же время эти части кузова должны быть жесткими, чтобы сохранить зону отделения для пассажиров.

Определение нарушения положения элементов конструкции кузова:

  • Знание теории столкновения: понимание того, как конструкция автомобиля реагирует на силы, возникающие при столкновении.
  • Осмотр кузова: поиск признаков, указывающих на повреждение конструкции и его характер.
  • Проведение измерений: основные замеры, используемые для выявления нарушений положения элементов конструкции.
  • Заключение: применение знаний по теории столкновения совместно с результатами внешнего осмотра для оценки фактического нарушения положения элемента или элементов конструкции.

Виды столкновений

Когда два или большее число объектов сталкиваются друг с другом возможны следующие варианты столкновений

По начальному взаиморасположению объектов

  • Оба объекта движутся
  • Один движется, а другой неподвижен
  • Дополнительные столкновения

По направлению удара

  • Столкновение спереди (фронтальное)
  • Столкновение сзади
  • Боковое столкновение
  • Опрокидывание

Рассмотрим каждый из них

Оба объекта движутся:

stolknoveniya_2_1

Один движется, а другой неподвижен:

stolknoveniya_2_2

Дополнительные столкновения:

stolknoveniya_2_3

Столкновение спереди (фронтальное) :

stolknoveniya_2_4 stolknoveniya_2_5 stolknoveniya_2_6 stolknoveniya_2_7

Столкновение сзади:

stolknoveniya_2_8 stolknoveniya_2_9 stolknoveniya_2_10

Боковое столкновение:

stolknoveniya_2_11 stolknoveniya_2_12 stolknoveniya_2_13

Опрокидывание:

stolknoveniya_2_16stolknoveniya_2_15stolknoveniya_2_16

Влияние сил инерции при столкновении

stolknoveniya_3_1

Под действием сил инерции движущийся автомобиль стремиться продолжить движение в прямом направлении и при ударе о другой объект или автомобиль действует как сила.

Автомобиль, стоящий неподвижно, стремиться сохранить неподвижное состояние и действует как сила, противодействующая другому автомобилю, который на него наехал.

При столкновении другим объектом создается «Внешняя сила»
stolknoveniya_3_2

В результате инерции возникают «Внутренние силы»

stolknoveniya_3_3

Типы повреждений

Сила и поверхность удара

stolknoveniya_4_1
Повреждение будет разным для данных автомобилей одинаковой массы и имеющих одинаковую скорость в зависимости от объекта столкновения, например, столба или стены. Это может быть выражено уравнением
f = F / A,
где f – величина силы удара на единицу поверхности
F — сила
А – поверхность удара
Если удар приходится на большую поверхность, повреждение будет минимальным.
Наоборот, чем меньше поверхность удара, тем более серьезным будет повреждение. На примере справа бампер, капот, радиатор и т. д. серьезно деформированы. Двигатель сдвинут назад и последствия столкновения доходят до задней подвески.

Два типа повреждений

stolknoveniya_4_2
Первичное повреждение

Столкновение между автомобилем и препятствием называется первичным столкновением, а создаваемое при этом повреждение — первичным повреждением.
Непосредственное повреждение
Повреждение, вызываемое препятствием (внешней силой), называется непосредственным повреждением.
Повреждения от волнового эффекта
Повреждения, создаваемые при передаче энергии удара, называются повреждениями от волнового эффекта.
Вызванное повреждение
Повреждение, вызываемое в других частях, испытывающих растягивающее или толкающее усилие в результате непосредственного повреждения или повреждения от волнового эффекта, называется вызванным повреждением.

stolknoveniya_4_3Вторичное повреждение

Когда автомобиль сталкивается с препятствием, создается большая сила замедления, которая останавливает автомобиль в течение нескольких десятков или сотен миллисекунд. В этот момент пассажиры и предметы внутри салона автомобиля будут пытаться продолжать свое движение со скоростью автомобиля до столкновения. Столкновение, которое вызывается инерцией и которое имеет место внутри автомобиля, называется вторичным столкновением, а получающееся в результате этого повреждение называется вторичным (или инерционным) повреждением.

Категории нарушения положения частей конструкции

  • Прямое смещение
  • Косвенное (непрямое) смещение

Рассмотрим каждое из них отдельно

Прямое смещение

stolknoveniya_4_4

Косвенное (непрямое) смещение

stolknoveniya_4_5

Поглощение удара

Автомобиль состоит из трех секций: передняя, средняя и задняя. Каждая секция из-за особенностей ее конструкции при столкновении реагирует независимо от других. Автомобиль не реагирует на удар как одно нераздельное устройство. На каждой секции (передней, средней и задней) воздействие внутренних и (или) внешних сил проявляется отдельно от других секций.

stolknoveniya_5_1

Места разделения автомобиля на секции

stolknoveniya_5_2

Конструкция для поглощения удара при столкновении

stolknoveniya_5_3
Главное назначение этой конструкции — эффективно поглощать энергию удара всей рамой кузова дополнительно к разрушаемым передней и задней частям кузова. В случае столкновения эта конструкция обеспечивает минимальный уровень деформации пассажирского салона.

Передняя часть кузова

stolknoveniya_5_4

Поскольку вероятность столкновения для передней части кузова относительно высока, в дополнение к передним лонжеронам предусмотрены верхние усилители фартука крыла и верхние боковые панели торпедо кузова с зонами концентрации напряжения, предназначенные для поглощения энергии удара.

stolknoveniya_5_5

 

 

 

 

Задняя часть кузова

Из-за сложного сочетания панелей задней боковой части кузова, короба заднего пола и элементов, сваренных с помощью точечной сварки, поверхности поглощения удара относительно трудно заметить в задней части кузова, хотя концепция поглощения удара остается аналогичной. В зависимости от расположения топливного бака поверхность поглощения удара лонжеронов заднего пола изменена так, чтобы поглощать энергию удара от столкновений без повреждения топливного бака.

stolknoveniya_5_6

Волновой эффект

Энергия удара характеризуется тем, что легко проходит по прочным участкам кузова и, наконец, достигает более слабых участков, повреждая их. На этом основан принцип волнового эффекта.

Передняя часть кузова

stolknoveniya_6_1В заднеприводном автомобиле (FR), если энергия удара F приложена к передней кромке А переднего лонжерона, она поглощается посредством повреждения зон А и В и вызывает также повреждение зоны С. Затем энергия проходит через зону D и после изменения направления достигает зоны Е. Повреждение, создаваемое в зоне D, показано смещением назад лонжерона. Энергия удара затем вызывает повреждение от волнового эффекта панели щитка приборов и короба пола, прежде чем распространится по более обширной площади.

stolknoveniya_6_2 В переднеприводном автомобиле (FF) энергия фронтального удара будет вызывать интенсивное разрушение передней части (А) лонжерона. Энергия удара, вызывая выпучивание задней части В лонжерона, в конце концов приводит к повреждению панели щитка приборов (С) от волнового эффекта. Тем не менее, волновой эффект на заднюю часть (С), усиление (нижней задней части лонжерона) и кронштейн рулевого механизма (в нижней части щитка приборов) остается незначительным. Это происходит потому, что центральная часть лонжерона будет поглощать большую часть энергии удара (В). Другой характеристикой переднеприводного автомобиля (FF) является также повреждение опор двигателя и соседних участков.

stolknoveniya_6_3

Если энергия удара направлена к участку А фартука крыла, будут также повреждаться более слабые участки В и С по пути распространения энергии удара, обеспечивая гашение некоторой части энергии по мере ее распространения назад. После зоны D волна будет воздействовать на верхнюю часть стойки и продольный брус крыши, но воздействие на нижнюю часть стойки будет незначительным. Как результат, передняя стойка будет наклоняться назад, причем ее нижняя часть будет действовать в качестве оси поворота (в месте соединения с панелью). Типичным результатом этого перемещения является сдвиг в зоне посадки двери (дверь становится смещенной).

Задняя часть кузова

stolknoveniya_6_4

Энергия удара по панели задней боковой части кузова вызывает повреждение в зоне контакта и затем у боковины задка. Также панель задней боковой части кузова будет сдвигаться вперед, исключая любой промежуток между панелью и задней дверью. Если прилагается более высокая энергия, задняя дверь может быть подана вперед, деформируя центральную стойку, и повреждение может распространяться на переднюю дверь и переднюю стойку. Повреждение двери будет концентрироваться в подогнутых участках в передней и задней частях наружной панели и в зоне замка двери внутренней панели. Если стойка повреждена, то типичным симптомом является плохо закрываемая дверь.

Другим возможным направлением волнового эффекта является путь от стойки боковины задка к продольному брусу крыши.

В этом случае задняя часть продольного бруса крыши будет толкаться вверх, создавая больший зазор у задней части двери. Затем деформируется участок соединения панели крыши и задней боковой части кузова, приводя к деформации панели крыши над центральной стойкой.