Engineering
Slitta d’urto e zone deformabili
Traina un’auto contro una barriera di cemento sotto i riflettori di una sala crash e guardala al rallentatore. Le due crash box si piegano lobo dopo lobo alla forza media che la formula di Abramowicz-Jones dà per il loro spessore di parete e la loro larghezza; a quindici chilometri all’ora assorbono tutta l’energia e l’auto si ferma esattamente dove il lavoro di piegatura eguaglia la sua energia cinetica. A cinquantasei si piegano anche i longheroni dietro di esse, a ottanta il blocco motore va a fondo contro la barriera e la decelerazione schizza in alto. Il manichino con la cintura scivola nel lasco prima che la cintura lo prenda - dai più lasco alla cintura e il suo picco di decelerazione e il criterio di lesione alla testa salgono. Ogni joule è seguito nelle pieghe, nella cintura e nel rimbalzo.
Cosa succede
Un’auto da 1300 kg con un occupante da 75 kg con la cintura urta una barriera rigida. Due crash box quadrate d’acciaio, larghe 70 mm con pareti di 2 mm da 300 MPa, si piegano alla forza media di Abramowicz-Jones 13,06 sigma0 t^(5/3) C^(1/3) ciascuna, ondulando una volta per lobo di semilunghezza d’onda 0,99 t^(1/3) C^(2/3) con un picco iniziale d’instabilità; solo il 73 % di un tubo può piegarsi. Dietro, i longheroni si piegano a 300 kN su 0,7 m e poi il blocco motore va a fondo su un arresto rigido. L’occupante scivola nel lasco prima che la cintura, 100 kN/m con il 60 % d’isteresi, lo fermi; l’HIC15 viene dalla sua decelerazione. Passi espliciti di 20 µs; l’energia cinetica è seguita in piegatura, cintura e ciò che resta.
Da provare
Urta a 15 km/h e confronta lo schiacciamento con il lavoro di piegatura della formula; passa a 56 e guarda piegarsi i longheroni; dai più lasco alla cintura e guarda salire picco e HIC del manichino; prova 80 km/h.
Il modello e i suoi limiti
Auto e occupante unidimensionali, una legge di piegatura senza effetti di velocità di deformazione, una cintura lineare a isteresi costante, niente airbag né rotazione del corpo. Le decelerazioni sono quelle di questa prova idealizzata.
Equazioni del modulo
Equazioni 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
