Большую роль играют в этом установленные в передней части узлы и агрегаты: двигатель, радиатор, коробка передач и т. д. Их масса и крепление оказывают влияние на деформируемость кузова и его энергопоглощающие свойства. Поэтому при существующем многообразии параметров ограничиваются либо заданием общепринятой характеристики деформации, либо несложным расчетом. По изложенному ниже методу процесс преобразования энергии в простейшем случае (прямой фронтальный наезд на неподвижный барьер) рассчитывается по результатам измерений, произведенных на испытуемом кузове, с использованием специальной программы для ЭВМ.

Кинетическое преобразование энергии, зависящее от скорости, является следствием перемещения отдельных масс (например, двигателя). Неизбежное поглощение энергии при упругой деформации вызывает отскок автомобиля после столкновения. Это явление можно использовать при небольших столкновениях, чтобы уменьшить повреждения кузова. При серьезных столкновениях доля энергии, расходуемой на упругую деформацию, очень мала. В этом случае в основном происходит пластическая деформация, на которую главным образом расходуется энергия. Суммой деформации отдельных элементов автомобиля и сил, вызывающих их, а также характером изменения отдельных элементов, т. е. способностью силовых элементов передней части и панелей кузова сопротивляться деформации, определяются суммарная деформация и соответственно энергия, поглощаемая при этом.

Указанные выше отдельные величины в связи со сложностью структуры кузова вычислить невозможно, а если и возможно, то очень приблизительно. Поэтому такие величины определяют экспериментально. Для этого структуру кузова расчленяют на отдельные относительно жесткие массы, которые при деформации кузова взаимодействуют.

Из рисунка видно, что отдельные узлы соединены между собой деформируемыми звеньями (например, подвеска двигателя, опора подвески) или сами узлы являются просто пластически деформируемыми (например, рама, капот), или деформирующимися после превышения определенных величин перемещений (например, радиатор, щиток передка). Отдельные составляющие деформации можно отразить кривой зависивости силы от деформации, полученной при статическом сжатии кузова в большом прессе. Так как реальное столкновение является динамическим процессом, некоторые из этих составляющих следует корректировать на величину, зависящую от скорости деформации учитываемой детали в рассматриваемый момент времени. С помощью специальной программы отдельные значения деформации суммируются с учетом времени и пространственного положения на ЭВМ. Таким образом, можно приблизительно рассчитать процесс преобразования энергии в работу по изменению формы, найти деформации и соответствующие им замедления. Далее расчетные и экспериментальные данные согласовываются. Преимущество этого метода заключается в том, что можно установить влияние отдельных узлов на общую прочность, а также оценить изменения отдельных деталей или введение новых комбинаций деталей.

Недостатком метода является то, что для определения деформации необходим автомобиль-прототип. Отметим, что приведенная схема разложения сил деформации относится к автомобилям с двигателем, расположенным спереди. Аналогичные расчеты, конечно, по измененной (упрощенной) схеме могут быть проведены для автомобилей с двигателем, расположенным сзади, и что еще важнее— для случая удара автомобиля сзади о неподвижное препятствие. И в данном случае статические деформации должны определяться экспериментально.

Некоторые примеры конструктивного исполнения передней и задней частей автомобиля, деформируемость которых определенным образом предусмотрена, показаны ниже. Обычно при столкновении сила распространяется от места удара на жесткий центральный лонжерон (швеллер), а нередко и на центральный тоннель, а также на стойки передних дверей. Передний лонжерон, создающий большое сопротивление деформации, выполняется податливым путем придания соответствующей формы или предусматривания сминаемых (складываемых) участков в форме гофр. Согласно экспериментам, проведенным фирмой «Опель», профиль коробчатого сечения, наполненный пенистым материалом, имеет идеальное «складывание». Подобным же свойством обладают ступенчатые сильфоны и пластмассовые энергопоглощающие элементы при правильно подобранной форме.

Напомним, что при деформации каркас кузова и входящие в него деформируемые элементы должны воспринимать наибольшую часть нагрузки, а все остальные штампованные детали (арки колес, капот и т. д.) лишь небольшую ее часть. Посредством взаимного согласования жесткостей деталей можно получить удовлетворительную зависимость между силой деформации и деформацией,

Удар сзади. Если передняя часть автомобиля имеет достаточную длину для деформации (примерно 500—600 мм), то в задней части автомобиля такая деформация возможна лишь на автомобилях с большим задним свесом.

Чтобы проанализировать процесс ускорения и силы деформации, необходимо использовать сведения. В связи с тем, что согласно статистике Объединения по страхованию на случай автомобильной аварии удары сзади встречаются реже, чем фронтальные столкновения (29,7%), и чаще происходят при меньшей скорости, то требуемый запас длины кузова на деформацию может быть меньше (примерно 300—350 мм). В отличие от фронтального удара для удара сзади до сих пор не установлены предельные значения динамических сил, возникающих при ударе человека об элементы кузова. Существенное значение имеет положение топливного бака. Правильным размещением запасного колеса (если его располагают сзади) можно в значительной мере повлиять на величину деформации, способствовать уменьшению ускорения.

Удар сбоку. Боковые столкновения по данным Объединения по страхованию на случай автомобильной аварии составляют 39% всех дорожно-транспортных происшествий. Процесс столкновения и восприятие удара происходят совершенно иначе, чем при фронтальном столкновении, в связи с тем, что допустимая деформация кузова, определяющая возможность уменьшения сил удара, в этом случае существенно меньше. Боковых столкновений — чаще всего они происходят на перекрестках — по возможности следует избегать. Удар происходит под различными углами к осевой линии рассматриваемого автомобиля, так что не только боковины и двери автомобиля, но и каркас салона испытывают высокие нагрузки соприкосновение с ция происходят в столкновении с грузовым автомобилем плоскость удара расположена выше.

Рис. 1. Схема конструкции усиленной двери

Таким образом, при боковом ударе сначала деформируется силовое сечение порога пола, а затем проминаются панели боковины й дверей. Большая часть энергии удара направляется в нижнюю часть каркаса и с достаточной силой сопротивления воспринимается поперечинами пола. Вследствие этого рассматриваемый автомобиль смещается по направлению удара вбок, т. е. существует известное ограничение в восприятии боковой силы. В связи с деформацией передней, центральной и задней стоек дверей при дальнейшем внедрении наезжающего автомобиля на рассматриваемый нагружается и деформируется верхняя часть каркаса кузова и довольно жесткая крыша с усилителями, т. е. и эти элементы вовлекаются в процесс поглощения энергии. Так как дверные проемы не способны воспринимать даже небольшие усилия, то для этого используют двери соответствующей конструкции. Это возможно, если петли дверей и замки будут иметь достаточную прочность для противодействия в продольном и поперечном направлении значительным усилиям, возникающим при промятии дверей. Следовательно, конструкция этих деталей должна быть в достаточной мере усилена. Во многих случаях, особенно при очень широких дверях, когда прочности дверей, а также замков и петель недостаточно для восприятия удара, следует устанавливать в двери специальный защитный брус для лучшего распределения силы удара по каркасу салона (стойки дверей). Такая усиленная конструкция показана на рис. 30. В малых европейских автомобилях дополнительный брус целесообразно соединять с внутренней панелью в верхней части двери. Немаловажно, чтобы такой брус соединялся с креплением петель и усилителями замка. В этом случае брус выполняет две функции: сначала как упругий элемент брус только прогибается при внедрении препятствия (автомобиля), а затем служит соединительным элементом между упомянутыми выше усилителями петель и замка, через которые передаются силы на стойки дверей и каркас кузова. Петли и дверные замки должны выдерживать эти очень высокие силы, поэтому согласно федеральному стандарту 206 США и Правилу R 11 ЕЭК ООН их испытывают при очень больших нагрузках, которые при реальном ударе сбоку могут оказаться значительно большими. Защитный брус предотвращает также сильное внедрение в салон небольших предметов (например, деревьев при испытании на удар по федеральному стандарту 214).