Engineering
Crashschlitten und Knautschzonen
Ziehen Sie unter den Flutlichtern einer Crashhalle ein Auto gegen eine Betonbarriere und sehen Sie es in Zeitlupe. Die beiden Crashboxen falten sich Falte um Falte bei der mittleren Kraft, die die Abramowicz-Jones-Formel für ihre Wanddicke und Breite gibt; bei fünfzehn Kilometern pro Stunde nehmen sie die ganze Energie, und das Auto steht genau dort, wo die Faltarbeit seiner kinetischen Energie gleicht. Bei sechsundfünfzig falten sich auch die Längsträger dahinter, bei achtzig setzt der Motorblock auf die Barriere auf, und die Verzögerung schnellt hoch. Der angeschnallte Dummy rutscht durch die Gurtlose, bevor der Gurt ihn fasst - mehr Lose, und seine Spitzenverzögerung und das Kopfverletzungskriterium steigen. Jedes Joule wird in Falten, Gurt und Rückprall verfolgt.
Was passiert
Ein Auto von 1300 kg mit einem angeschnallten Insassen von 75 kg trifft eine starre Barriere. Zwei quadratische Stahl-Crashboxen, 70 mm breit mit 2-mm-Wänden von 300 MPa, falten bei der mittleren Abramowicz-Jones-Kraft 13.06 sigma0 t^(5/3) C^(1/3) je Box, mit einer Welle je Falte der halben Wellenlänge 0.99 t^(1/3) C^(2/3) und einer anfänglichen Beulspitze; nur 73 % eines Rohrs können falten. Dahinter falten die Längsträger bei 300 kN über 0,7 m, dann setzt der Motorblock auf einen steifen Anschlag auf. Der Insasse rutscht durch die Gurtlose, bevor der Gurt, 100 kN/m mit 60 % Hysterese, ihn stoppt; HIC15 folgt aus seiner Verzögerung. Explizite Schritte von 20 µs; die kinetische Energie wird in Faltung, Gurt und Rest verfolgt.
Zum Ausprobieren
Crashen Sie mit 15 km/h und vergleichen Sie die Deformation mit der geschlossenen Faltarbeit; gehen Sie auf 56 und sehen Sie die Träger falten; geben Sie dem Gurt mehr Lose und sehen Sie Spitze und HIC des Dummys steigen; versuchen Sie 80 km/h.
Das Modell und seine Grenzen
Eindimensionales Auto und eindimensionaler Insasse, ein Faltkraftgesetz ohne Dehnrateneffekte, ein linearer Gurt mit konstanter Hysterese, kein Airbag, keine Rotation des Körpers. Verzögerungen sind die dieses idealisierten Tests.
Gleichungen des Moduls
Gleichungen F_m = 13.06·σ0·t^(5/3)·C^(1/3), H = 0.99·t^(1/3)·C^(2/3) m·a = −F(x) + F_belt, F_belt = k_b·(x_o − s) (·(1 − h) unloading) ½·(m + m_o)·v0² = ∫F dx + W_belt + E_k HIC15 = max (t2 − t1)·(∫a dt/(t2 − t1))^2.5
