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理性解读:从车祸“断裂门”应该看到什么?
www.che168.com 上传时间:2008-05-04 作者:Carzone 编辑:刘涛
    共同点总结: 

    在回顾了两起断裂事故后,我们可以从不同的个案中找到惊人的共同点: 

    1. 事故发生前,两款事故都以高速(时速大于100kM/h)直线行驶 
    2. 两款事故车无一例外的都是车长超过4.7米,车重超过1.5吨的三厢轿车 
    3. 发生事故前,驾驶员都本能的急打方向盘改变原本的行驶方向 
    4. 事故发生时,发生一定的正面碰撞但并不严重 
    5. 车身解体前,两款事故车都以较高的车速与截面积较小的物体发生侧面碰撞

而从事故车现场图片上我们也可以发现不少共同点: 

    1. 两款事故车车体从中部发生断裂,并且车顶被完全撕开 
    2. 两款事故车车身底板有明显的整齐断裂痕迹(并未锯齿状) 

    为什么近似的事故情景发生在来自日本,德国和美国汽车制造商的中高级轿车上时会产生如此近似的事故现场呢?是雅阁奥迪A6都不安全,还是这就是汽车车身的极限呢? 
    理性分析:是谁拉断了汽车的腰部? 

    首先要指出的是,如上两起“断裂门”事故都不是简单的侧面碰撞事故,而是情况特殊的侧面柱碰撞事故。侧面柱碰撞是一种特殊形式的碰撞,它的碰撞形态与一般的侧面碰撞相比差异较大:在碰撞发生瞬间,车体不仅产生侧向平动(即人们常常说的侧滑),同时还会产生旋转运动。而碰撞接触面相对于车身重心产生的力矩是导致事故车辆往往在碰撞后还会继续旋转的根本原因。
理性解读:从车祸“断裂门”应该看到什么? 理性解读:从车祸“断裂门”应该看到什么?

    图9:以雅阁断裂事故为例,事故发生前驾驶员在车速约110km/h时急打方向盘,造成车辆侧滑 
    图10:在碰撞发生瞬间,车体依然随着惯性做侧向平动,根据事故报告的估算碰撞前侧向速度为83km/h

理性解读:从车祸“断裂门”应该看到什么?

    图11:在碰撞发生时,车体不仅产生侧向平动,同时还产生旋转运动。断裂后的车体发生旋转分离,碰撞接触面相对于车身重心产生的力矩是导致事故车辆在碰撞后还会继续旋转的根本原因。 

    在侧面柱碰撞事故发生时,事故车所携带的总动能 理性解读:从车祸“断裂门”应该看到什么?(我们用E来表示)可以很容易的用动能公式计算出来。但是由于侧面柱碰撞事故中车体会产生旋转运动,因此车体所吸收的能量(我们用 来表示)却不能用简单的动能公式来计算。曾有研究通过力学分析得到下面这个公式来估计侧面柱事故发生后车体所需要吸收的能量。
理性解读:从车祸“断裂门”应该看到什么?

    从公式中,我们能够看出车体所吸收的能量与事故车的重量(m)?碰撞时的初始速度(V0)?撞击点的位置(k 和h)来决定。从理论公式上来看,似乎在侧面柱碰撞事故中,由于并不会每次碰撞都能碰巧发生在车身的重心处,因此车身所吸收的动能并不是100%的总动能理性解读:从车祸“断裂门”应该看到什么? ,那么为什么还更容易解体呢?当我们将总动能减去车体所吸收的动能时,我们会发现还有一个可观的数字,而它就是造成车身断裂解体的罪魁祸首!正是这一部分没有被车体所吸收的动能引起了车体围绕柱形碰撞物和自身重心的旋转运动。 

    有人会产生疑惑:车身旋转能有这么大的破坏力吗?如果大家还能记起石器时代人类为了捕获猎物发明的“飞石索”的功能便会很好理解了。我们知道,猎人使用飞石索捕获野鹿时往往都会瞄准野鹿的后腿。当石球接触到野鹿后腿时,石球便迅速地在野鹿两条后腿上绕圈子,将它们紧紧地缠绕起来,野鹿也会顿时摔倒在地。同理,如果我们将石球想象成汽车沉重的发动机舱(即车身前半段),而野鹿的后腿想象为柱状碰撞物时,那么“飞石索”中柔软的绳子便可以想象成汽车的中段车身了。“飞石索”具有一定延展性的绳子在缠绕时自然不会轻易断裂,但是如果强迫一个并不是柔性的刚性物体去缠绕那么只有一个后果——那便是发生变形直至断裂。
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    图12:“飞石索”的石球可以在接触到野鹿后,迅速地在野鹿两条后腿上绕圈,将它们紧紧地缠绕起来。图为源自“飞石索”原理的兵器流星锤。 
    图13:车体与柱状碰撞物的接触面积也是重要因素。如果作用力保持不变的话,受力面积越小产生的压强也就越大,铁轨下垫枕木也就是这个道理 

    另外,不要忽略另一个重要因素:车体与柱状碰撞物的接触面积。如果作用力保持不变的话,受力面积越小产生的压强也就越大。图钉有针尖,铁轨下垫枕木也就是这个道理。毫无疑问,碰撞柱状物普遍都不大的接触面积无疑增加了作用在车身上的压强,坚硬并又苗条的碰撞柱状物的效果在事故发生时就如同一把钢刀将车体切开一个豁口,为强大的旋转力矩轻易掰断车身奠定了基础。 

    现在应该很好的回答前面的问题了,“是谁拉断了汽车的腰部?”。其实正是高速行驶的汽车本身。通过上面的分析我们可以找出这样的关系,如果汽车越重,侧滑速度越快,旋转半径越大(也可以粗略的理解成车身越长),碰撞柱状物面积越小,汽车在发生侧柱面碰撞时就会越容易发生解体断裂事故。 
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