為什麼汽車不包裹類似泡沫橡膠之類的緩衝材料以減少交通事故發生時的危害?
小白問題見諒,如果汽車行業把緩衝材料作為行業標準,交通事故發生後的危害是不是會大幅減少?
1.泡沫橡膠等軟質的材料無法做到傳統汽車的外觀質感。
很好理解,很多曲面造型、稜角、線條等都沒法很好的表現了。因為軟質材料容易變形的特點,導致汽車設計師定義好的線條、面都會在外力的作用下,很容易就走樣了。而且,泡沫橡膠材料存在老化問題,時間一久,直接就老化損壞了,更不用說漆面了,這大家肯定都是沒辦法接受的。其實本田在2007年東京車展上發布過一款車身採用軟質材料,以此提升車輛安全的概念車。看上去是這樣子的:
看上去是不是很萌,但是我想,想購買的人估計不多吧。這款車叫"PUYO「,」「PUYO」是坐到柔軟的座椅間時發出聲音的一種擬聲詞,以此來表達一種親切,友好的感覺。「,還真挺像的。
2.從保護行人的角度來說,車身外部包裹軟質材料的作用是比較好的。但是從保護乘員的角度來說,意義就不是很大了。高速行駛下的汽車在碰撞時,軟質材料吸收能量比起汽車潰縮結構來說,那就是小巫見大巫了,根本沒法比。汽車永遠是先保護車內的乘員,而後才是行人保護。車身外部包裹軟質材料,一方面外觀美觀程度會下降,而對乘員保護效果加強又不大,所以,從這點說是缺點大於優點的。況且,一般在保險杠內飾要設計發泡材料的緩衝塊的,以此來起到保護行人的目的。
總結就是,包裹軟質材料一方面讓車變得非常LOW,而來對乘員保護沒有太大的助益,所以當前的汽車一般不做這種包裹。雖然想堆上一堆文獻和數據,但更想從另一個角度通俗來談談。
題主認為泡沫塑料以及橡膠這類材料非常「軟」,緩衝吸能效果好,都是相對於人體的質量和運動速度來說的。因為在生活中,這些材料的「軟」非常的直觀易感受。
比如讓你設計籃球場周圍燈桿的防撞保護層,基本上第一時間想到的都是用橡膠海綿等材料。
但我告訴你其實汽車縱梁前段潰縮區那些硬邦邦的鋼板其實非常「軟」,很多人都難以理解了。
所以久而久之在生活經驗的積累下,就會產生一種錯誤的認識——橡膠材料對於高速運動的大質量物體也應該能起到一定緩衝吸能作用。
如果真的要用橡膠來做車身來緩衝吸能的話,其效果就如同穿一件很厚的羽絨服想來擋子彈一樣荒謬。
更形象地說,如果人的體重提升到汽車一個噸位,在籃球場上一跑起來就每秒三四十米,你在知乎提的問題就可能會是「球場燈桿包的那麼薄的幾層鋼板真的能起緩衝作用么?」讓我這個鍵盤車神來胡說兩句= =
泡沫橡膠這類的緩衝材料在汽車上是有應用的……
比如這輛雪鐵龍C4 Cactus,車身上棕色的部分就是橡膠。法國人的審美向來比較獨特,我還是第一次看到有車用了如此大面積的橡膠……日產天籟的保險杠里,也有泡沫做填充。(你看看日本車偷工減料肯定不安全balabala →_→)隨便搜一下,栗子很多的……--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------低速碰撞下這些軟性材料是能提供很好的緩衝作用。但是對抗高速碰撞,果然還是需要一個靠譜的結構呢。一般民用車的主體結構是高強度鋼或鋁,高性能跑車有可能用碳纖維。如果用泡沫橡膠做主體結構的話,以現有的科技大概無法提供足夠的強度吧……而且大多數汽車是沒有車庫這種待遇的,風吹日晒十多年,不知道軟性材料能否挺住呢?應該沒有人希望自己的車開了三四年就看起來破破爛爛的吧……而且車開了十多年,面臨報廢,那泡沫橡膠這類的材料能否被環保的處理呢?畢竟是鍵盤車神,不是很懂呢,還是等業內人士來答吧&>.&<
緩衝材料除非達到很厚的厚度,才能在碰撞中起到與氣囊相近或更好的效果,但這樣的話這車的體積就……覆蓋在車身表面薄薄一層的話,對碰撞起不到緩衝作用。只能利用材料本身的韌性,在輕度刮擦時避免表面破損變形減少表面破損的程度。但如果破損變形程度嚴重,緩衝材料被損壞的話,不能像鋼板一樣做鈑金噴漆修復,只能整體換。緩衝材料的抗老化性也不如鋼材。用個幾年可能就老化硬化,變形變色開裂啥的
緩衝材料作為一種吸能方式早就在汽車結構件上有所應用。例如在保險杠中填充泡沫,以及在前縱梁中填充泡沫鋁等吸能材料,不僅能提升原結構的吸能效率,同時也能減小發動機震動方面起來較好的效果。汽車目前的前縱梁基本都是中空的,已有研究在前縱梁中填充泡沫鋁的方式。研究發現吸收能量E(填充泡沫鋁管)=吸收能量E1(只有管)+吸收能量E2(只有泡沫鋁)+吸收能量E3(增益部分)
歐洲一些大的汽車公司如大眾、寶馬、歐寶、菲亞特、雷諾、戴姆勒、賓士等都已採用泡沫鋁製造汽車側面與前部防撞零部件、軸架和車身板件等。德國卡曼汽車公司用三明治式複合泡沫鋁材製造的吉雅輕便轎車(Ghiaroadster)的頂蓋板的剛度,比原來的鋼構件大7倍左右,而其質量卻比鋼件輕25%。
在正面碰撞中,這些新穎的想法的確相對來說會起到一個積極的作用。但是從現實來看,好像僅有部分歐美廠商有所應用。為什麼呢?我想基於以下幾點原因現在還沒有大規模應用。 第一,是結構件填充功能泡沫材料的工藝問題。是一體化成型還是單獨成型後膠粘等方式,目前在實驗室已有方法,但是工程大規模上處理還需解決一系列問題。 第二,就是成本問題。增加的工藝,增加工序等等貌似也是一筆較大的帳要算。~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~我只是拋磚引玉,更專業的大神在後面!首先,泡沫是低端汽車常見的緩衝材料(這裡不包括泡沫鋁等新材料)。其優點是質量輕,容易成型,價格低等 。(當然還有許多車乾脆就沒有緩衝裝置)
有許多人覺得碰碰車那種在四周圍輪胎超安全的,其實那是因為碰碰車速度都不快,而且那層輪胎磨壞了也不心疼。--------正題-----碰撞後假設兩車沒有彈開,也就是兩車的動能一定是被吸收 。吸收的方式只有以下一個:形變。當物體受力時,會產生形變和熱,大家可以試一下撇斷一根鐵絲,在斷裂處是發熱的 。
所以一般汽車車體都有一段被稱為擊潰區的緩衝結構,它的作用就是在撞擊的時候盡量把動能轉化成形變和熱能,從而保證人的安全 。所以不是說它變形的,就是質量不好的意思 。此時必須明白一個概念,金屬在形變時候吸收的能量要大于海綿,泡沫等材料。但必須保證這個金屬在變形,而不是把大部分的能量傳到後面。所以一般採用特殊的結構,比如多層疊加,中空,就是類似於一般硬紙殼的那種結構,當然還有新的,如泡沫鋁之類的材料。至於橡膠等彈性材料,一定記住,它不是緩衝材料,或者說不是力量的緩衝材料,只能算是時間的緩衝材料。因為除去少的可憐的由於內部形變而減少的那些能量外,幾乎有多少力,之後就還你多少力。不然,彈簧秤的示數怎麼可能是準確的。假設兩車彈開,那就是之前動能轉化為熱能和兩車彈開的動能。無論是用什麼材料,能做的也只有轉化為熱能的部分,所以還是金屬好於塑料。能量吸收一部分後,剩餘能量傳給車體其他部分,而在這些部分,一定是高強度的鋼鐵,防止車身變形,從而保護乘客不被車體零件刺傷。當然還有盡量能在事故之後盡量能維持原有功能,如繼續行使,或者車門順利打開。
至於乘客與方向盤,前面板之類的物體碰撞的防止(也是最困難且最多危險的),主要靠安全帶和氣囊。所以說其實面向後面坐其實是最安全的 ,只不過不舒服罷了。總結一下,泡沫等材料因為形變時不會吸收足夠多的能量,故不如金屬,但金屬必須是特殊的現狀,或者說這類金屬就是用來撞壞的。但由於價格和質量等方面的優勢,還是有許多車廠為節省成本而使用。提一點大家沒提到的。
考慮整車環境,需要考慮另外一個東西。油耗!
相對於鋼鐵吸能來說,泡沫塑料和塑料,橡膠能不能吸能?當然能。但是同等質量情況下並不比鋼鐵優秀更多。所以,在同樣吸能效果情況下,採用這些非金屬材料會增加整備質量。那麼整個傳動系花上幾千萬,甚至上億提高了百分之幾,甚至零點幾的省油效果。被幾塊橡膠給頂了。你說整車廠委屈不委屈?其實車輛工程師另有絕招解決碰撞問題。比如某日系車號稱一旦碰撞強烈到安全氣囊觸發闕值,整個發動機前半部分固定機構會斷裂。這麼說吧,一旦真避無可避的時候,直接把發動機往地上一砸,
duang!頂住整個車架把車停下來。但是據說後來考慮有可能掉地上後侵入成員艙,把人手腳之類的卡住。線纜撕裂導致起火,反而不利於逃脫。所以放棄了。
╮(╯_╰)╭有啊,你還開過呢
一個60公里每小時的橡膠塊向你撞來,考慮碰撞緩衝時間,大概不會被撞死,但會彈上天。
現在汽車前後防撞鋼樑後一般加了一個泡沫的緩衝內襯。
低端車很多塞泡沫的啊,感覺就像大家電包裝裡面的泡沫。安全座椅有部分材料也用類似泡沫的東西。
題主說的已經運用於遊樂場的碰碰車,首先要明白,真正的駕駛車輛不是為撞人而生的,避免交通事故對他人的危害,應該是要避免事故的發生,這由法律在約束,所有車輛的保護措施的目的是,保護車內人員,對於這種大質量的物件,慣性動能大,整體剛性保護顯然優於軟體保護,車只有做的越牢固,受撞擊不變形,才是最大的保護,剩下的交給氣囊安全帶就行了,至於行人的保護,只能交給法律,因為空氣運動過快都能把他掀翻。
材料學進步的太慢,現在的汽車精貴的經不起一下摩擦……
建議題主搜索一個詞:奧卡姆剃刀原理。
這就跟手機出廠時不會貼好鋼化玻璃膜戴好保護套以防用戶在使用過程中跌落造成的硬體損傷一個道理。因為對對方有彈射效果和濺射傷害
你覺得10層樓上掉下來一塊橡膠砸不死人嗎?高時速撞上一塊海綿都能要了命啊。 如果說是為了低速狀態下減小對行人的傷害,很多機動車前面都填充了泡沫啊。推薦閱讀:
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