Испытание на ударопрочность

Ударные нагрузки, приложенные к поверхности, с которой сталкивается манекен, регистрируют двумя дат-чиками, один из которых измеряет перпендикулярные, а другой тангенциальные усилия, действующие на поверх¬ности. Нагрузки на ремень безопасности измеряют в его анкерных креплениях. В лабораториях фирм General Motors и Ford применяют стенды для испытаний конст¬рукций панелей приборов, а также с целью подбора для них мягких предохранительных накладок. Стенд пред¬ставляет собой массивный молот-маятник с укрепленной на его внешнем конце головой манекена, ударяющейся в панель приборов. Примерно такую же конструкцию име¬ет гравитационная установка фирмы Ford для определе¬ния воздействия грудной клетки манекена на рулевое ко¬лесо при ударе. 
Совершенствование стендов для испытаний автомоби¬ля и частей его конструкции дает возможность лучше исследовать процесс столкновения на всех «промежуточных» этапах. Любое нововведение в конструкции автомобиля должно пройти тщательный контроль на стендах. 
Анализ последствий испытаний автомобилей 
При испытаниях на удар автомобиль может приводить¬ся в движение силой тяги (через трос) другого вспомогатель¬ного автомобиля или толканием в задний буфер, а также силой тяги собственных ведущих колес. На участках раз¬гона испытываемый автомобиль обычно направляется при¬нудительно с помощью монорельсов. В дальнейшем им уп¬равляют по радио из сопровождающего автомобиля или из центрального диспетчерского пункта, находящегося на ис¬пытательной площадке. В последнее время пункты управ¬ления все чаще размещают на вертолетах (фирма Fiat). 
Виды испытаний на столкновение 
Усилие или сила 
Тяговое усилие 
Сила тяжести 
Внезапно приложенное усилие 
Толкающее усилие 
Инерциальная сила (на основе заряда) 
Самодвижение 
Источник движения испытываемого автомобиля 
Буксирный автомобиль или кабестан Использование потенциальной энергии поднятого авто¬мобиля 
Толкающий плунжер Реактивный двигатель Аккумулятивная энергия Собственный двигатель 
Варианты испытаний 
Неуправляемый автомобиль или закрепленный руль 
С помощью направляющего рельса 
Падение поднятого краном автомобиля 
Спуск по наклонной направляющей 
Резкое (мгновенное) торможение 
Резкий старт 
Использование динамических саней 
Использование направляющего рельса 
С помощью пневматической катапульты 
С помощью пружинной катапульты 
На направляющем рельсе 
На дороге с помощью радиоуправления 
Использование такого большого количества методов испытаний доказывает, что не существует оптимального варианта: каждый метод имеет свои достоинства и недостат¬ки. Например, при буксировке, при спуске по наклонной направляющей и при использовании импульса силы допу¬стима только ограниченная скорость движения; при испы¬таниях на падение не гарантируется правильное положе¬ние испытуемого автомобиля во время удара. Движение автомобиля с помощью постороннего источника энергии, необходимость блокировки руля или использование на¬правляющего рельса не дают полной картины столкнове¬ния. Последний недостаток, присущий болынинству-методов испытаний, является одним из наиболее серьезных. При испытаниях на опрокидывание также используются несколько методов. 
Рекомендуется стандартизировать испытательные ме¬тоды для получения сравнимых результатов при различ¬ных способах испытаний. В то же время стандартизация позволяет выбирать оптимальный для данных условий ва¬риант испытаний. 
Статические испытания. Этот метод базируется на том принципе, что к каждому элементу автомобиля крепятся тросы, к которым затем прикладывают силу, пропорцио¬нальную произведению массы данного элемента на его за¬медление. Тросы, связанные с элементами автомобиля, на¬тягивают, а перемещению автомобиля препятствует барь¬ер, который представляет собой как бы реакцию к прилагаемым силам. Соотношения этих сил, величина ко¬торых разнится для каждого троса, соответствует соотно¬шениям замедлений, приложенных на том же типе авто¬мобиля во время динамических барьерных испытаний на столкновение. Этот метод испытаний имеет два важных преимущества: он допускает замедленное и видимое разру¬шение конструкции автомобиля и позволяет измерить на-грузки, соответствующие различным степеням деформа¬ции. Сравнение результатов, полученных при статическом и барьерном испытаниях, показало, что между этими дву¬мя методами нет больших расхождений. Упрощенное ис¬пытание может быть проведено путем закрепления цент¬ральной части кузова и динамического воздействия на пе¬реднюю (имитация лобового удара) или на заднюю часть (задний удар) автомобиля. Динамическое воздействие осу¬ществляется с помощью толкающего плунжера. Макси¬мальное упрощение состоит в продольном сжатии испыту¬емого автомобиля с помощью пресса. 
Испытания на катапульте. Метод испытаний с исполь¬зованием катапульты еще больше приближается к реаль¬ным условиям столкновений. К тому же он достаточно прост, экономичен и пригоден для разнообразных условий испытаний. На катапульте можно производить испытания при низкой и средней скоростях автомобиля, принимая во внимание, что повреждения конструкции автомобиля, по¬лучающиеся при столкновениях на скорости 40 км/ч, уже значительны, особенно в ослабленных местах кузова; со¬гласно статистике, большинство дорожных происшествий в городах происходит на скорости около 40 км/ч. Именно поэтому большинство испытаний проводится на этой ско¬рости. В последнее время стали увеличивать скорость автомобиля при испытаниях, что вызвано изменением харак¬тера движения на дорогах за последнее десятилетие. При этом исследуют также возможность возгорания автомоби¬лей при столкновениях с высокими скоростями. Интерес¬но, что стоимость ремонта поврежденного автомобиля пос¬ле лобового столкновения на скорости 70 км/ч равна сто¬имости нового автомобиля. Следовательно, автомобиль восстановлению не подлежит, и его надо списывать. 
Цели испытаний: выявить безопасность пассажиров при столкновении и возможность последующего восстанов¬ления автомобиля. При этом строят диаграммы деформа¬ции при замедлении для различных точек автомобиля в зависимости от скорости столкновения. Кроме того, иссле¬дуют: поведение элементов усиления кузова (лонжеронов, траверсов, крепежных узлов и т. п.); состояние обшивки кузова и панелей в зависимости от материала (пластмасса или металл) или метода сборки (точечная сварка или съем¬ная панель); поведение деталей и надежность дверных зам¬ков при ударных нагрузках в связи с возможностью само-произвольного открывания дверей и выбрасывания пасса¬жиров; возможность вдавливания двигателя, в пассажирский салон; прочность сидений и мест крепления ремней безопасности; опасность травм водителя и пассажи¬ров со стороны рулевого колеса, рулевой колонки и других частей, выступающих внутрь кузова; различные типы сте¬кол и возможность их разрушения. 
Результаты исследований: точная оценка серьезности травм и аварии; при наличии показателя серьезности ава¬рии можно будет определить предел выносливости чело¬веческого организма к воздействию ударных нагрузок, в результате чего будут изменены оценочные критерии кон¬струкции автомобиля, сведен к минимуму травматизм при авариях на автомобильном транспорте; более реальная оценка вариантов конструкций деталей, образующих ин¬терьер салона; статистические данные по травматизму на автомобильном транспорте можно будет систематизировать по признаку тяжести травм; будет исключена возможность неправильного анализа причин и последствий травм, полу¬ченных в автомобильных катастрофах. 
Заключение. Динамическое испытание автомобилей обеспечивает большую полноту информации о деформации и ускорении различных точек автомобиля и манекена. Этот метод является достаточно приближенным к реальным ус¬ловиям ДТП, так как позволяет определить и оценить по¬ведение автомобиля и манекена, движущихся с определен¬ной скоростью.