汽车安全车身:溃缩吸能与坚固乘员舱的完美结合
如今的汽车车身均为具有抗冲击吸能功能的安全车身,在汽车发生碰撞时,利用车身前后部的变形,有效吸收冲击能量,降低事故发生时人体的减速度;同时保证乘员舱牢固可靠,保证乘员有效的生存空间。例如丰田的GOA车身、马自达的Skyactiv车身、大众的T-ROC车身都是按照这种思路设计的。

这种车身结构一般可以分为车身覆盖件和车身结构两部分。车身覆盖件就是我们看到的汽车的外部,是用薄钢板或者塑料做成的汽车皮子,它基本不承受汽车受到的各种力,在汽车发生碰撞的时候基本不起作用;车身结构是汽车的受力部分,它承受着汽车在行驶过程中和发生碰撞时受到的所有各种力,它的强度和刚度是最重要的。所以那些高强度的材料一定要用在车身结构上,而不是车身覆盖件上。

那么车身所有结构件都要用高强度材料吗?当然不是,不然汽车的成本会非常高。由于碰撞时汽车不同部位受力不同,有的部位需要非常坚固,有的部位则需要塌陷吸收能量,因此车身不同部位所用材料的强度也不同。其中,乘客舱最为重要,要求在事故发生时不发生变形,保证乘客的生存空间。发动机舱和行李舱在发生碰撞时必须能够变形并很好地吸收能量,避免外力传递到乘客舱。

要保证乘客舱的坚固性,组成乘客舱的材料强度必须足够高。因此,在乘客舱最重要的部位,如A柱、B柱、地板通道、侧面防撞钢梁等,都采用了超高强度钢(热成型钢),而在前后纵梁、乘客舱地板、C柱等部位,则采用了高强度钢。其中,B柱是乘客舱的主要支柱,采用了强度最高的钢材,是汽车最坚硬的部位,汽车厂商宣传的钢材强度就是指这一部位,其余部位及车身覆盖件(四个车门和两个机盖)则采用了强度较低的普通钢材。

但汽车钢板强度的标注却暗藏玄机。很多人不知道的是,衡量钢板强度的标准有两个,分别是屈服强度和抗拉强度。“屈服强度”是指金属材料抵抗轻微塑性变形的应力,也就是“需要多大的力才能使金属变形”;“抗拉强度”是指金属材料在断裂前所能承受的最大应力值,也就是“需要多大的力才能使金属断裂”。显然,钢板的抗拉强度要远大于屈服强度。

汽车发生碰撞时,“不变形”或“变形不大”是最关键的,因此汽车钢板的“屈服强度”是最重要的指标。假设有A、B两辆汽车,A车关键位置钢板的抗拉强度为900MPa,B车关键位置钢板的屈服强度也为900MPa。当两块钢板都受到900MPa的冲击力时,A车钢板会断裂,而B车钢板只会变形,不会断裂,因此B车的安全性要优于A车。

我国汽车工程学会把屈服强度大于210MPa而小于550MPa(即抗拉强度大于270MPa而小于700MPa)的钢称为高强度钢,把屈服强度大于550MPa(即抗拉强度大于700MPa)的钢称为超高强度钢,其中热成型钢的屈服强度可达1000Mpa以上。把屈服强度小于210MPa(抗拉强度小于270MPa)的钢称为低强度钢。因此,我国汽车车身钢板的强度值并不高。但有些国家却用“抗拉强度”指标来标注钢板的强度。其后果就是钢板的强度值高得出奇,但碰撞安全性却不好。具体车系我就不点名了,大家有兴趣的话请百度搜索吧!

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