5.2.1影响碰撞损伤的因素(课件）-高二《汽车车身修复》同步教学（北京理工大学出版社）

5.2 车身整体变形的分析与诊断 事故车的修复和保险定损中，往往是依据损伤部位和损伤形式以及碰撞情况，判断出碰撞引起的变形和损坏。这种判断，一方面为保险的定损提供可靠的依据，另一方面也是制定合理的维修与检测方案的依据，并为在检测和修复过程中确定矫正力的方向和测量部位奠定基础。然而，这些判断决不能离开对碰撞和损伤的认识，更离不开对本身结构和变形等的分析。 从某种意义上讲，汽车的整体变形及损伤，只有—部分是车辆长期运行累积效应引起的正常结果，更多的原因则是不正常的使用和在交通事故中因碰撞而产生的。而这种损坏，又因为涉及的构件多、面以大、损坏可能延伸至车身长度的大半甚至全长、而加重修复的难度。这就使得修复整体变形或损伤严重的车辆时，不仅需要高质量的检修测量手段，往往还需要先对损坏情况做精确分析判断，确定导致变形的主要原因、损坏的范围、类型及其严重程度，找到受损的所有部件。只有在此基础上，并辅之以有针对性的仪器检测(或直接进行维修)手段，最后才能根据检测的结论，有的放矢地制定出科学合理的修复方案。如果未经科学的诊断，就会使检查测量失去目的性，在修复时间和资金上形成浪费，修复这种损坏也就缺乏效率。甚至造成返工，而保险定损也就缺失了章法。 既然汽车的整体变形大都由碰撞引起，故本节主要分析碰撞之后的车身受形损伤的估判。 5．2．1 影响碰撞损伤的因素 汽车车身的碰撞实际上就是车身与其他物体(也可能是另—部车身)间的在有相对运动的情况下的相互机械作用，这种作用的结果使汽车的运动状态发生改变，与此同时造成了车身的变形和被破坏。从力学的角度讲，车身受到的碰撞力是运动物体在运动中储存能量，在碰到障碍物而被迫改变运动状态时转化并释放的惯性力。从材料的角度看，无论是弹性材料还是塑性材料，其变形与破坏并不单单取决于外力，而更主要地取决于材料本身抵抗变形的能力。因此可以认为，车身的碰撞损伤程度主要取决于两个因素，即碰撞力和车身的结构。 1．碰撞力对碰撞损伤的影晌 理论力学中曾经有所论述，决定力的作用效果一般取决于力的三个要素。按其推论，碰撞力对车身损伤的影响也是这三个方面。 (1) 碰撞力的大小 既然碰撞力就是具有相对运动的汽车与另外的物体或汽车，在碰撞时释放的惯性力，那么这个力就不仅与运动物体的速度(车速)有关，而且与运动物体的质量有关。 依据动能的定义，汽车行驶时运动能量(W)为 （5-1） 式中：W为运动能量(J)；m为汽车总质量(kg)；v为汽车行驶速度(m／s)。当一辆汽车与相向行驶的另外—辆汽车相撞(对撞)时，则其碰撞力为： （5-2） 式中：m1、v1、m2、v2分别为相撞汽车各自的质量与速度。 显然，如果汽车与顺行汽车碰撞(追尾)时，则括号内加号取减号。 依此式即可看出，冲击力的大小并非是—个常数，而是随着碰撞速度在碰撞过程中的持续下降而减小。由此可见，汽车的碰撞过程、碰撞力的减弱过程、变形发生和持续过程是极为复杂的，理论分析很难，因此，实际中通常都是靠试验进行研究。一致的观点认为，当汽车与其他物体发生碰撞时，碰撞能量是在碰撞惯性力对车身构件的推挤作用过程中，转换成车身构件的变形功而被消耗掉，最终表现为车身构件的变形功，即造成了车身的变形和损伤。 式(5—2)也表明，冲击能量与冲击力有着直接的函数关系，因此，相撞过程的瞬间冲击力仍然是决定车身损伤的最重要外在因素，另外还取决于爆发性的接触从开始到结束经过的时间。 按照外力负荷越大构件越容易产生变形的—般观点，这个碰撞力只要超过车身构件的极限应力，车身构件就会发生破坏或永久性的变形，而且力越大，能量衰减时间越长，力作用时间也越长，它所波及的范闹也越广、越深，造成的损坏也越严重。 当然，这个碰撞冲击力是同时作用于两个相撞物体上的，因而两个相撞的物体都会造成不同程度的损伤和变形。 (2)碰撞力作用面积 由材料力学可知，车身构件的变形损伤不仅仅取决于总的碰撞力的大小，更取决于单位面积内的应力的大小。只有材料的应力超过材料本身的屈服应力时才会产生塑性变形。如果将汽车看成是一个整体研究对象，碰撞力看成是总的外力，则汽车碰撞面上单位面积上所受的碰撞力，即局部产生的应力为： 式中：σ为单位面积上所受到的碰撞力(N)；F为碰撞力(N)；A为作用面积(m2)。 图5—46 碰撞面积不同，汽车损伤结果不同 (3)碰撞力的作用力向和作用点 碰撞力的作用点与方向决定了碰撞能量的大小，同时也决定了力的作用线与汽车质心的相对位置，因此，对车身的整体变形也会产生不同的影响。其中，作用力的方向与汽车质心位置重合的，称为向心式碰撞；作用力的方向与汽车质心位置不重合的，称为偏心式碰撞碰撞的作用力方向一般有如图5—47