Глава 7

МЕТОДИКА АНАЛИЗА НАЕЗДА НА НЕПОДВИЖНОЕ ПРЕПЯТСТВИЕ И СТОЛКНОВЕНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ

§ 29. Основные положения теории удара

Вместе с ростом автомобильного парка и плотности транспортных потоков увеличивается число столкновений автомобилей и их наездов на неподвижные препятствия. В некоторых странах на эти виды ДТП приходится до 50% всех происшествий.

Происшествия, связанные со столкновением автомо­билей и их наездом на неподвижное препятствие, имеют много общего. В процессе столкновений и наездов авто­мобили, пассажиры и водители подвергаются воздействию ударных нагрузок, действующих в течение короткого про­межутка времени, но весьма значительных. В теорети­ческой механике ударом называют процесс взаимодей­ствия тел, при котором за бесконечно малый промежуток времени скорости изменяются до конечного значения. Силы, действующие на соприкасающиеся тела при ударе, настолько велики, что остальными силами можно пре­небречь. Ударные нагрузки могут разрушить самые проч­ные и массивные детали автомобиля: лонжероны рамы, каркас кузова, картера и балки мостов, блок цилиндров.

Человек может выдержать без вреда кратковремен­ную перегрузку (в течение 0,05—0,10 с) около 40—50g. Некоторые водители считают, что смогут уменьшить силу удара при встречном столкновении, опираясь на рулевое колесо. Ошибочность такого мнения станет ясной, если сравнить силу инерции, действующую на водителя при лобовом ударе (8—10 кН), с мускульными усилиями рук (0,6—0,8 кН) и ног (1,0—1,5 кН). Передний пассажир не имеет опоры для рук, к тому же он менее внимательно следит за дорогой, чем водитель и, как правило, не может своевременно подготовиться к удару. Поэтому столкнове­ния и наезды на препятствия заканчиваются для пасса­жира тяжелыми травмами, часто со смертельным исходом.

Процесс удара принято разделять на две фазы. Первая фаза продолжается от момента соприкосновения тел до момента их наибольшего сближения. Вторая фаза про­должается от конца первой фазы до момента разъедине­ния тел. Во время первой фазы кинетическая энергия тел переходит в механическую энергию разрушения и деформаций деталей, а также в потенциальную энергию и тепло. Во второй фазе удара потенциальная энергия упругих частей, деформированных в процессе сближения тел, вновь переходит в кинетическую энергию, способ­ствуя разъединению тел. При столкновении автомобилей и их наезде на неподвижное препятствие длительность первой фазы составляет 0,05—0,10 с, а второй — 0,02—0,04 с.

Потерю энергии при ударе оценивают с помощью коэффициента восстановления К_Уж, представляющего со­бой отношение относительных скоростей тел перед ударом и после него:

_к _ (vi-v'i) _{(7 п}

где v\ и v-2 — скорости тел / и // до удара (рис. 7.1, a); v\ и v^r2—скорости тех же тел после удара (рис. 7.1, б).

При /Суд = 0 удар абсолютно неупругий, при /С_уд=1 — абсолютно упругий. Как абсолютно упругих, так и абсо­лютно неупругих тел в природе не существует, поэтому всегда 0</г_уд<1. Коэффициент /С_уд определяют экспери­ментально. Примерные его значения при ударах некоторых материалов таковы:

Алюминий об алюми- Сталь о сталь . . . 0,70

ний 0,23 Полистирол о сталь 0,95

Бронза о бронзу . . . 0,40

Чугун о чугун . . . 0,60

При изучении удара формулу (7.1) обычно применяют совместно с уравнением количества движения системы:

m\V\ + m₂t>2 = «If I-}-m₂i>2, (7.2)