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主题:【原创】碰撞测试-便宜的车也耐撞(添加照片版) -- 波波粥

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家园 【原创】碰撞测试-注意!豹2坦克的碰撞-从碰撞的物理学基础说开去

对于碰撞测试,第一个问题就是,什么是碰撞?

在这里,我们大家在中学里学到的物理学知识起作用了,让我们一起来温习一下吧。两个物体互相接触过程中,造成能量与动量的改变与转换,称为碰撞。在碰撞过程中,最初的接触点叫做接触点/碰撞点.经过接触点,垂直于两个物体之间的切面,就是碰撞线。按照碰撞点和线的位置,碰撞可以分成对心碰撞与偏心碰撞:假设两个物体的质心都在碰撞线上,则称为对心碰撞;其他的冲击都称为偏心碰撞。按照碰撞中的能量与动量关系,又分为弹性碰撞和非弹性碰撞:弹性碰撞动能与动量都守恒,非弹性碰撞动量守恒,动能不守恒。

 弹性碰撞是碰撞前后整个系统的动能不变的碰撞。弹性碰撞的必要条件是动能没有转成其他形式的能量

 非弹性碰撞是碰撞后整个系统的部分动能转换成至少其中一碰撞物的内能,使整个系统的动能无法守恒。在宏观物体的碰撞中,部分动能将转换成原子振动的能量,造成热的效应。

汽车碰撞测试可以粗略的归为非弹性碰撞这一大类。对封闭系统而言,动量总会保持恒定,但是,呜呜,现实中,这个系统并不是封闭的,那么,动能与动量都不会守恒,情况复杂起来了。

更加复杂的情况还在后面呢。在中学的物理考试中,常常出题为两个球碰撞,等等,好像从来都是什么球碰撞,或者子弹打如球中,子弹作为质点来看,为什么呢?因为球体碰撞中,可以视为是点接触,对受力分析来说,是极大的简化,如果是线甚至是面接触呢,“有限元,快点出来就救我吧”,在实际的碰撞中,点,线,面的接触是同时存在的。加上前车身,地板,车顶对力的传递,情况相当的复杂,碰撞模拟需要超大型计算机来日夜不停的运算。

在这类题目中,我们还会发现,小球都被视为刚体,呵呵,好像物理概念越来越多了么,理想的刚体是一个固体的,尺寸值有限的,形变情况可以被忽略的物体。可是,实际上,任何物体都会有弹性和塑性,以及到达材料学上破坏临界点的形变。比如汽车在碰撞过程的初始阶段,保险杠什么的都可以视为弹性形变,再往后,呵呵,说来就话长了,就此打住吧。我们只需要知道,所有变形件都吸收了碰撞的能量,从而保护了我们的身体,而没有被车吸收的能量。。。只能我们自己吸收了,呜呜,我不是汽车人,我不需要能量块。

。。。。。。

说了这么多,归根结底就是真实情况下的碰撞非常之复杂,包括在NCAP试验中,同一款车型在前后几次碰撞测试中有1颗星的上下波动也被视为允许的偏差范围内的。对于碰撞测试结果,1cat河友的就非常好。大家可以参看。

现在,我们已经有了充足的物理学理论知识,来对豹2坦克的碰撞测试进行一番评估了。先申明,我不知道豹2坦克是否做过类似的碰撞测试,不过在第二次世界大战中,苏联军队进行过很多次坦克撞击,呵呵,猜想啊,德国军队也吃了一些苦头,豹2研制的年代正是冷战期间,德国人说不定为了预防在将来的战争中再次吃亏,也进行了碰撞测试哦!分析结果如有雷同,纯属巧合哦

豹2坦克全重约55吨,加上1个驾驶员,重100公斤(德国人比较重嘛),在碰撞测试中,假定碰撞试验墙的变形可以忽略不计,那么,坦克以64km/h的时速撞上这堵墙,动能会全部会回传到自己身上(呵呵,以彼之道,还施彼身,慕容复也是学过物理的哦),坦克在碰撞之后速度为0,和外界没有能量交换,坦克在此过程中,内部动能的损耗为零,乘员完全没有避震措施,那么简单推算之后,坦克和乘员每公斤质量需要吸收158焦耳的能量,即乘员吸收1580焦耳的能量,整个能量过程为0.1秒,则人所承受的加速度为178米/秒平方,也就是说,人体承受的过载为18g,注意,这是瞬时过载,不是持续过载,18g是在人体承受范围内的,理论上不会致死。再考虑到能量的损失,人体吸收的能量还会小一些。

正面偏置碰撞过程中,前车身受力示意简图

点看全图

这个推算非常非常的粗糙,只是抛砖引玉了。

不过,坦克在碰撞测试中有两点不利因素:

1. 坦克比较“硬”,车体变形而吸收的能量较少,会有相对多的能量传递到乘员身体上

2. 坦克内部的布置有较多部件,特别是在车长和炮长所在战斗室内,在碰撞中如果有些部件撞到乘员身上会造成伤害。而在事故统计中,车内物体对乘员的伤害占了相当大的比例。

我的看法是,如果被人都开轿车,只有我开坦克,那么我是马路霸王,马路杀手,哼哼,我最横了!可是,一旦人人开坦克,大家都想,现在我已经从“铁包肉”升级为“装甲包肉”,有恃无恐,那就是一场灾难了。行驶安全,要从避免交通事故开始。

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