钢板厚度和安全

下面是新浪汽车上讨论的一个热帖。

主题:调查询问专家,取得了钢板厚度与安全性的权威解释(转贴)

把自己定义为权威,一下子让俺这个学习不好的人怯了三分。不过俺回去翻了翻中学物理书,觉得虽说解不了太高深的题目,壮壮胆凑合着还能把事情整明白。那就让俺试着来给分析一下,首先说明,不是权威啊。

当前汽车的碰撞实验的一个陷阱就是:不同车型都是对着质量和强度都是无限大的被撞物冲击。然后以此作为证据,来证明自己汽车的安全性其实是差不多的,这是极端错误的。

科学研究好像都会先建立一个模型,因为实际事件是千差万别的,无法一一模拟。按作者的说法,所有的科学研究都是极端错误的了。咱学问浅,不敢怀疑一切,更不敢打倒一切了。

举个例子:拿鸡蛋对着锅台碰,你可以发现所有的鸡蛋碎了,而且都碎得差不多,于是可以得出鸡蛋的安全性都差不多。可是你拿两个鸡蛋对碰呢,结果是一边损坏一半吗?
错!你会发现,一定只有一个鸡蛋碎了,同时另一个完好无损!


好啦,看到这里,俺好像多少也整明白了些。俺们跟作者,对汽车安全这个概念理解的,好像不大一样。作者表述到这里,俺们也大概知道,作者说的是汽车本身的安全——车是否会被撞坏。不过俺们好像更关心的是里面人的安全,如果俺们的小命都没了,完好无损的车对俺们好像也什么意义了,俺们也相信那歌里唱的,啥来着?天堂里没有车来车往。

那位问了,真还有人更关心汽车的安全?那怎么着?车可是咱中国人民除房子外最贵重的财产,咱有同胞可是宁可自己骨断筋折,也不愿意这个贵重的大玩具受伤。别不信,就在新浪网上还有个人留了个帖子,说自己的车遭到严重追尾,巨大的冲击力,让他的头在跟风挡PK后起了个大包。下车查看,发现对方的车前部受损严重,自己的只是后保险杠有一点小小的擦痕,得意之情溢于言表,得出的结论居然是——安全。

这位仁兄可能没想到过,如果下次车子刚好PK水泥隔离墩,会不会爱车还是没啥损失,完好无损地弹了回来,但是你的脑壳会在巨大的惯性下,与挡风玻璃来一次两个鸡蛋式的、你死我活的剧烈PK?这次,你还是希望玻璃(车)更结实么?

俺们怕死,宁可让汽车跟别人PK得一败涂地,也不愿意自己的身体跟车PK,相信广大车友都一样。

问题出现了:为什么对着锅台碰都差不多,但是鸡蛋之间对碰却永远只有一个碎了?这个实验结果与汽车碰撞有关系吗?

俺觉得没关系,请接着往后看。

原因就在于:当结构开始溃败时,刚度会急剧降低。让我们仔细看一下鸡蛋碰撞的过程吧!1,两个鸡蛋开始碰撞一瞬间,结构都是完好的,刚性都是最大;2,随着碰撞的继续,力量越来越大,于是其中一个刚性较弱的结构开始溃败;3,不幸发生了,开始溃败的结构刚度急剧降低,于是,开始溃败就意味着它永远溃败,于是所有的能量都被先溃败的一只鸡蛋吸走了。

这里说的是鸡蛋,好像汽车不是这样吧?

首先,俺们虽然理论力学材料力学结构力学这一类的力学统统地学得不好,也明白跟鸡蛋刚好相反,汽车承力的应该是那身结构,而不是那层外皮。要不车身结构咋设计的有溃缩区,在碰撞的时候吸收能量呢?溃缩区里面各个部位的强度和刚度也不一样,如果非要拿鸡蛋作比较,那就相当于鸡蛋有多层壳,从外向内,壳越来越硬。也就是说,一只鸡蛋的外壳硬,不见得内壳硬,并且外壳总是软于内壳的,不会出现一只鸡蛋的外壳一直顶破对方的所有的壳。

或者,咱用另一个例子来说明这个问题。俺们虽然不权威,也知道打人的话(小孩子不准打架,要友好相处啊),会用自己的拳头,找对方柔软的部位,比如肚子。为啥?因为手背的壳(皮肤)比肚皮厚?好像刚好相反吧?咱的肚子上的皮肤还附带有很厚的脂肪层,好像应该更厚。答案是拳头后面有坚硬的骨架承力,而肚皮上没有。

这个好像才是跟汽车相撞类似的例子。

我们在看看汽车之间的碰撞吧(撞锅台,大家的结果当然都一样!)。1,开始,两车的结构都是完好的,都在以刚性对刚性;2,随着碰撞的继续,力量越来越大,于是刚性较弱的A车的结构开始溃败,大家熟知的碰撞吸能区开始工作;3,不幸再次发生,因为结构变形,A车的结构刚度反而更急剧降低,于是开始不停的“变形、吸能”;4,在A车的吸能区溃缩到刚性的驾驶仓结构之前,另一车的主要结构保持刚性,吸能区不工作。

咱前面说过了,汽车相当于多层壳的鸡蛋,如果非要把车当作鸡蛋的话。那咋保证A车所有的壳都比B车的最弱的壳弱呢?新款汽车的保险杠大都是塑料了,好像该比啥钢板都弱吧?同样厚度钢材做成不同的形状,强度和刚度也就不一样了,看看汽车内部,结构很复杂吧?想想为什么要搞得这么复杂,而不是直腾腾的?

结论:两车对碰,其中一个刚度较低的,吸能区结构将先溃败并导致刚度降低,最终将承受所有形变,并吸收绝大部分的碰撞能量。

还是把车当成鸡蛋,前面咱们说过,车跟鸡蛋的结构刚好相反,因此这个结论,套用作者的话,好像应该是“极端错误的”。

这就是为什么你总可以看到,两车碰撞时,往往一车的结构几乎完好无损,另一车已经是稀哩哗啦拖去大修!

还是回到了车而不是人,俺们怕死啊。

回到最近一个一直很热的话题:钢板的厚度对安全性有影响吗?答案不仅是肯定的,而且大得超出你的想象:钢板薄20%不是意味着安全性下降20%或者损失增大20%, 而是意味着你的吸能区将先对手而工作,并将持续工作到被更硬的东西顶住(可能是你的驾驶舱), 并承担几乎全部的碰撞形变损失!

这个话题确实很热,钢板的厚度对人的安全性有影响吗?答案显然是否定的。作者好像不懂汽车的结构,钢板跟吸能区好像关系不大哟,谁家的吸能区主要都不是钢板做的,是框架以及大梁。并且作者好像也不懂材料力学,打开引擎盖,就会看到背面的加强筋等结构。按照作者最“权威”的逻辑,应该简单地把钢板加厚,不过好像全世界的汽车厂都没这么做的。

大家都知道高层建筑要比普通的多层建筑结实些,大家也都见过建高层建筑,很多高层起来后连外墙都没有(玻璃幕墙),就是框架。这个,明白了吧?

总结:在车与车的碰撞中,输家通吃。所以一个拿汽车的刚度开玩笑的车厂,它根本不在乎你的生命。

老师告诉我们说,这里的做法叫偷换概念,前面大谈的是车的安全,什么结构完好无损、稀里哗啦啦,后面却联系到生命。

你永远不能在碰撞实验中看到,不同车型之间的碰撞。因为哪怕就弱那么一点,结果就是零和一的区别!太惨了!看到就没人买了!

还是那个模型问题,还是鸡蛋。按作者的说法似乎应该把世上所有的车都买来,按各种条件跟它们统统PK一下。对了,还有墙、隔离墩、花池、大树……,总之是你能看到的和想象到的任何东西。如果按这个标准,作者买不到车了,所有的车都在实验中PK掉了。

附:一些特殊例子的解释:
一,轻微碰撞,两车的车灯都碎了。解释:强度高的车灯先碰碎了强度低的车灯,但是在继续的过程中,被后面强度更高的金属杠撞碎。所以在碰撞的瞬间,还是只有一个破碎!


好像按作者前面的说法,A车的头灯应该会一直杀到B车的驾驶室,“输家通吃”。

二,中等碰撞,B车防撞杠有轻微痕迹,A车严重变形。解释:塑胶防撞杠弹性大,所以实际上两车的吸能区的前杠直接隔着杠相抵。强度高的那个吸能区不变形,强度低的那个吸能区变形后,导致较严重的严重损坏。

好像溃缩吸能的保险杠是沃尔沃先搞出来的吧?大家都认为沃尔沃是安全车的代表,沃尔沃宣传车安全的图片都是稀里哗啦的车。当然,驾驶室完好。依作者的看法,稀里哗啦总归是错的。

三,猛烈碰撞,两车的吸能区都溃败了。解释:1,刚度低的A车吸能区先溃败退缩,一直到被刚性很强的驾驶舱结构抵住。2,如果还有能量,B车车头吸能区不敌A车驾驶舱,也开始溃败吸能。3,最后如果还有能量,两车驾驶仓结构直接碰撞。聪明的你应该可以看出,刚度高的B车驾驶员在缓冲两次后才发生驾驶舱的直接碰撞,你希望是在那个车里面!

回去翻了翻中学物理,发现两个都一样,当然,前提是两者的质量一样啊。实际撞击中,质量大的车会有一定的优势,因为速度损失小,可能还会推着小车后退,这也是为什么小车撞大车吃亏的原因。记住,不要妄图用在后备箱里装铁砣增加重量的方式来取得优势,那些铁砣可能会在碰撞时冲破阻碍,直接杀向你的后背,把你制成派(pie)。

四,吸能区的结构复杂多了,哪是鸡蛋可以比的。解释:结构的完整性是刚度的最重要保证。越复杂的结构一旦开始溃散,刚性消失的越快。

说到最后,跟钢板厚度又没关系了。作者这逻辑,好像有点儿乱啊。

冲撞时稀里哗啦,巨大能量总要有东西来吸收的。咱还是要拿撞墙的例子来说明这个问题,这是一个理想状态,这种状态下没人为你一方吸收能量,虽然最后的结论前文作者会认为是“极端错误的”,但是显然不但不极端,还不错误。

这种情况下就是你和车一块吸收能量,你能做的,只是选择各自吸收的比例。你说你身体倍儿棒,吃嘛嘛香,还爱自己的车胜过爱自己(别让老婆孩子知道,他们吸能能力不如你),那可以考虑像作者一样,选择没有溃缩区,或者溃缩区硬的车,自己多吸收点儿,尽量保持车辆完好。要是俺可是选择软的车,毕竟俺们胆小信心不足,能让车多担待一点是一点,给自己多留一些富裕,另外车上可能还有咱孩子呢。

车呢,稀里哗啦就稀里哗啦了吧,完事后找保险公司好了。
于千万人之中,遇见你要遇见的人;于千万人之中,时间无涯的荒野里,没有早一步,也没有迟一步……

知我知谓我心忧,不知我者谓我何求!