Содержание к диссертации
Введение
1 Безопасность движения и современное состояние дорожно транспортной экспертизы 9
1.1 Анализ статистики ДТП по России 9
1.2 Бампер автомобиля как средство обеспечения внешней пассивной безопасности 22
1.2.1 Особенности совершенствования конструкций упругого элемента бампера 25
1.3 Выводы по главе 38
1.4 Цель и задачи исследований 39
2 Аналитическая оценка безопасности транспортных средств 40
2.1 Измерители и показатели основных свойств системы обеспечения пассивной безопасности при фронтальном столкновении ТС 40
2.2 Возможности учета деформаций конструкции транспортных средств при проведении экспертизы ДТП 49
2.3 Существующие зарубежные методы оценки энергии, затраченной на пластическое деформирование конструкций ТС 58
2.4 Новые подходы к оценке энергии, рассеиваемой при пластическом деформировании повреждённых конструкций автомобилей 67
2.5 Выводы по главе 74
3 Анализ напряжённо-деформированного состояния бамперов автомобилей методом конечных элементов 76
3.1 Успешность использования математического моделирования при имитации столкновения автомобилей 76
3.2 Основы метода конечных элементов Возможности программного комплекса SolidWorks 88
3.4 Математическое моделирование столкновения универсального бампера автомобиля с преградой 91
3.4.1 Определение зависимости деформации конструкции системы бампера от скорости столкновения 98
3.4.2 Влияние изменения толщины профиля усилителя бампера на деформирование его конструкции 106
3.4.3 Влияние изменения толщины энергопоглощающего элемента бампера на деформирование его конструкции ПО
3.4.4 Особенности деформирования системы бампера в зависимости от перекрытия между соударяющимися объектами 116
3.5 Выводы по главе 126
4 Использование данных о напряженно-деформированном состоянии бампера автомобиля при проведении экспертизы ДТП 128
5 Оценка эффективности бамперов транспортных средств 138
Основные выводы 147
Список литературы 149
- Особенности совершенствования конструкций упругого элемента бампера
- Возможности учета деформаций конструкции транспортных средств при проведении экспертизы ДТП
- Математическое моделирование столкновения универсального бампера автомобиля с преградой
- Особенности деформирования системы бампера в зависимости от перекрытия между соударяющимися объектами
Введение к работе
Актуальность исследования. Дорожное движение - одна из наиболее характерных и неотъемлемых частей современной цивилизации. В настоящее время автомобильный парк планеты, опередив самые смелые прогнозы и овладев всеми континентами, превзошел 500 млн. автомобилей. Среди них более 80% составляют легковые автомобили. К числу негативных экономических, социальных и экологических последствий движения людей и товаров по дорогам относятся загрязнение воздуха, выбросы парниковых газов, потребление невосстанавливаемых ресурсов, бытовые неудобства, вызванные соседством с оживленной автотрассой, и шум. Аварийность на автомобильном транспорте - одна из острейших социально-экономических проблем. Наиболее крупные дорожно-транспортные происшествия (ДТП) получают такой же отклик в средствах массовой информации, как катастрофы на железных дорогах и авиакатастрофы. Помимо случаев смерти, дорожно-транспортные происшествия приводят к значительному числу менее тяжелых травм: по оценкам, в мире ежегодно происходит от 20 до 50 млн. несмертельных травм. Эти несмертельные травмы также являются важной причиной инвалидности.
С увеличением количества ДТП повышается объем работ, связанных с проведением дорожно-транспортной экспертизы. Одним из основных вопросов, который необходимо решить для дальнейшего анализа дорожно-транспортной ситуации, является определение скорости движения транспортных средств непосредственно перед ДТП. Несмотря на многочисленность работ по данной проблеме, на сегодняшний день имеется ряд возможностей повышения эффективности проведения дорожно-транспортной экспертизы. В частности, необходимо обратить внимание на исследование элементов конструкции бампера автомобиля при столкновении и особенности совершенствования расчетной модели его конструкции на безопасность, основанные на современных достижениях науки и техники.
Цель и задачи работы. Цель – повышение эффективности проведения дорожно-транспортной экспертизы в зависимости от изменения напряженно-деформированного состояния бампера автомобиля на основе разработанных теоретических и научно-методических положений.
Первоначально сформулированы задачи, которые были решены для достижения поставленной цели:
разработан критерий оценки безопасности конструкции бампера легкового автомобиля;
разработана методика определения напряженно-деформированных показателей бампера автомобиля с учетом его конструктивных особенностей;
разработана методика проведения дорожно-транспортной экспертизы путем определения скорости столкновения автомобиля в зависимости от деформаций конструкции бампера;
обоснована эффективность соблюдения совместимости бамперов взаимодействующих автомобилей.
Объектом исследования является математическая модель бампера автомобиля и изменение его напряженно-деформированного состояния под воздействием динамической нагрузки.
Предметом исследования является напряженно-деформированное состояние бампера автомобиля и факторы, влияющие на него.
Теоретической и методологической основой диссертационного исследования является математическое моделирование ударных процессов, в частности метод конечных элементов.
Научная новизна исследования заключается в разработке следующих теоретико-методических и прикладных положений повышения эффективности проведения дорожно-транспортной экспертизы, которые выносятся на защиту:
математическая модель универсального бампера автомобиля;
методика определения напряженно-деформированных показателей бампера автомобиля с учетом его конструктивных особенностей;
методика проведения дорожно-транспортной экспертизы путем определения скорости столкновения автомобиля в зависимости от деформаций конструкции бампера;
обоснование эффективности соблюдения совместимости бамперов взаимодействующих автомобилей.
Практическая значимость. Разработанные в диссертации теоретические положения, научно-методические подходы, методики и модели являются научной основой и одним из способов разработки мероприятий по повышению эффективности эксплуатации автомобилей и рекомендуются использовать автопроизводителями для корректировки конструкционных параметров бамперов автомобилей в целях обеспечения выполнения ими безопасных функций, а также дается оценка эффективности соблюдения совместимости бамперов взаимодействующих автомобилей.
Практическое использование результатов работы позволяет повысить эффективность проведения дорожно-транспортной экспертизы, при этом обеспечивая необходимые качество и простоту реализации.
Апробация работы. Основные результаты исследования доложены, обсуждены и одобрены на научных конференциях и семинарах: международной научно-практической конференции «Безопасность движения и автомобильные дороги. Проблемы, перспективы» (Харьков, ХНАДУ, 2009 г.); международной научно-практической конференции «Современные проблемы безопасности жизнедеятельности: опыт, проблемы, поиски решения» (Казань, 2010 г.); международной научно-технической конференции «Новые материалы и технологии в машиностроении» (Брянск, БГИТА, 2011 г.); 19 международной научно-технической конференции по транспортной, строительной и подъемно-транспортной технике «trans&MOTAUTO’11» (Болгария, 2011 г.); международной научно-практической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований ‘2011» (Одесса, 2011 г.); международной научно-практической конференции «Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте ‘2011» (Одесса, 2011 г.).
Реализация результатов работы. Теоретические, научно-методические, прикладные и экспериментальные исследования, направленные на повышение внешней пассивной безопасности автомобилей, рекомендованы к внедрению Государственным унитарным предприятием «Оценщик», ООО «Человек Автомобиль Дорога Экология Аварийный Комиссар», ОАО «Центр инновационных технологий», а также использовались в учебном процессе со студентами кафедры «Организация и безопасность движения» Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова при изучении дисциплин «Безопасность транспортных средств», «Техника транспорта, обслуживание и ремонт», «Расследование и экспертиза дорожно-транспортных происшествий» и при выполнении курсовых и дипломных проектов.
Отличие научных результатов от других работ по данному направлению заключается в разработке новых подходов и методов для определения напряженно-деформированного состояния бампера с учетом влияния изменения конструкционных параметров и выявлении особенностей деформирования конструкции бампера в зависимости от перекрытия между соударяющимися объектами.
Личный вклад автора заключается в формировании идеи и цели диссертационной работы, в постановке задач и их решения, в разработке научно-методических и теоретических положений для всех элементов научной новизны исследования, новых методов, моделей и подходов на всех этапах выполнения диссертации – от научного поиска до реализации их в практической деятельности.
Публикации. Основные теоретические положения и научно-практические результаты опубликованы в 11 научных статьях, в том числе 3 статьи в изданиях, включенных в перечень ВАК.
Структура и объем работы. Структура и последовательность изложения результатов диссертационной работы определены целью и задачами исследования. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений, содержит 148 стр. текста, 12 табл., 67 рис. Библиографический список включает 115 наименований.
Особенности совершенствования конструкций упругого элемента бампера
Управление в состоянии опьянения более чем в два раза повышает риск совершить опрокидывание - 13,6% совершивших опрокидывания водителей были пьяны (при средней доле ДТП с участием пьяных водителей 6,8%).
Наезды на препятствие составляют 6,5% в общем массиве ДТП. Более 10% составляет удельный вес таких происшествий в Республике Адыгея, Карачаево-Черкесской Республике, Республике Северная Осетия, Республике Хакасия, Ставропольском крае. Амурской и Белгородской областях, а в Калининградской области он достигает 19,1%. В целом количество таких ДТП и число пострадавших в них людей снизилось - в 5303 (-17,5%) происшествиях погибли 738 (-31,8%) и были ранены 6920 (-17,8%) человек.
В целом по стране доля наездов на стоящее транспортное средство невелика (3,2%). Однако в ряде регионов ДТП данного вида оказывают более серьёзное влияние на общее положение дел с состоянием безопасности движения. Так, в г. Москве доля таких ДТП составляет 6,3%, в Ленинградской области - 5,5%, в Новгородской - 4,9%, в Ульяновской -4,8%, в Ямало-Ненецком автономном округе - 6,5%. При этом количество таких ДТП возросло на 5,1%, в результате 2598 наездов на стоящие транспортные средства 261 (-3,0%) человек погиб и 3484 (+2,8%) получили ранения. Рост количества таких ДТП отмечен в 47 регионах страны.
Наиболее неблагоприятная ситуация в г. Москве (355 ДТП, +10,9%), Московской области (208 ДТП, +6,7%) (т.е. каждое пятое такое ДТП в стране совершено в московском регионе), Ростовской области (106 ДТП, +30,9%), Краснодарском крае (95 ДТП, +35,7%). Более чем в полтора раза увеличилось количество таких происшествий в Республике Мордовия, Чувашской Республике, Оренбургской, Орловской и Ярославской областях.
Основная часть происшествий (84,9%) связана с несоблюдением водителями транспортных средств правил дорожного движения, в 69466 (-4,1%) таких ДТП погибли 8112 (-13,9%) и были ранены 91796 (-3,6%) человек.
При общем снижении количества таких ДТП, по ряду причин отмечается рост аварийности. Так, из-за неправильной оценки водителями дорожной обстановки и несоответствия скорости условиям движения произошло 17883 ДТП (+5,1%), это стало причиной каждого четвёртого (25,7%) ДТП. Каждое седьмое (15,5%) ДТП связано с несоблюдение очерёдности проезда (10753 происшествий, +5,9%). Неправильный выбор дистанции стал причиной 5582 (+3,9%) происшествий (8,0%). С нарушениями правил проезда пешеходного перехода связано 5091 (+7,0%) ДТП. Также возросло количество ДТП из-за нарушений условий, разрешающих движение задним ходом (1584 ДТП, +11,3%), нарушений требований сигнала светофора (1578 ДТП, +7,3%), нарушений правил обгона (1347 ДТП, +1,5%), нарушений правил остановки и стоянки (123 ДТП, +7,9%), нарушений правил проезда остановок трамвая (56 ДТП, +5,7%), нарушений правил буксировки (45 ДТП, +45,2%).
Количество ДТП с особо тяжкими последствиями (в каждом из которых погибли 5 и более человек или пострадали 10 и более человек) (ДТП с ОТП) увеличилось на 35,5%, число погибших в них людей - на 45,4% , а число раненых - на 28,4%. В 84 происшествиях погибли 285 и были ранены 579 человек. Наибольшее количество таких ДТП имело место в Республике Дагестан (4, +300%), Ленинградской (4, +300%), Ростовской (4, +300%) и Липецкой (3, +50%) областях.
Наибольшее число людей погибло в Республике Дагестан (18), Ленинградской области (17), Краснодарском крае (16), Свердловской области (12), Московской и Сахалинской областях (по 11), Пермском крае и Липецкой области (по 10).
Подавляющее большинство ДТП с ОТП по видам - это столкновения транспортных средств (70 ДТП или 83,3%). Опрокидывания транспортных средств составили 5,9% (5 ДТП), наезды на стоящие транспортные средства -2,4% (2 ДТП), наезды на препятствия - 4,8%) (4 ДТП), наезды на пешеходов -2,4% (2 ДТП).
Основной (41,9%) причиной ДТП с ОТП является выезд на полосу, предназначенную для встречного движения. В 36 (+28,6%) происшествиях погибли 142 (+16,4%) и были ранены 220 (+64,2%) человек. Наибольшее количество таких ДТП произошло в Республике Дагестан (3, +200%), Московской (2, -50,0%) и Курской (2, АППГ - 0) областях, Ханты-Мансийском автономном округе (2, АППГ - 0). Всего такие ДТП имели место в 31 субъекте Российской Федерации, при этом в 17 из них выезд на полосу встречного движения был единственной причиной.
Находившимися в состоянии опьянения водителями совершено 5 (+25,0%) происшествий, в результате которых погибли 25 (+92,3%) и получили ранения 18 (-33,3%) человек. В Сахалинской области (2), Красноярском крае. Владимирской и Свердловской областях (по 1). Эксплуатация технически неисправных транспортных средств стала причиной 2 (+100%) ДТП с ОТП (в Пермском крае и Волгоградской области). Из-за превышения установленной скорости движения произошло одно ДТП в Камчатском крае. Неудовлетворительные дорожные условия способствовали совершению 30 происшествий (35,7%).
Таким образом, анализ статистики ДТП позволяет сделать выводы: - наблюдается положительная тенденция снижения основных показателей аварийности, значение показателя тяжести последствий в среднем по стране составило 8,5; - самыми массовыми видами ДТП являются: столкновения транспортных средств (37,5%), наезды на пешеходов (34,9%»), опрокидывание транспортных средств (11,8%); - данные о ДТП с ОТП по видам распределены следующим образом: столкновения транспортных средств (83,3%), опрокидывания транспортных средств (5,9% ), наезды на стоящие транспортные средства (2,4%), наезды на препятствия (4,8%), наезды на пешеходов (2,4%).
Возможности учета деформаций конструкции транспортных средств при проведении экспертизы ДТП
Вероятность выбрасывания человека из автотранспортного средства Рэч зависит от угловой скорости соа и изменения поступательной Ava скорости движения автомобиля в процессе ДТП.
С учётом системного подхода к автомобилю как к элементу системы обеспечения пассивной безопасности основными показателями, оценивающими его ударно-прочностные свойства, являются максимальная деформация автомобиля вашал среднеинтегральная перегрузка автомобиля Na и изменение скорости движения автомобиля при столкновении Ava Характеристики системы обеспечения пассивной безопасности могут быть описаны в виде функциональной связи между основными входными и выходными параметрами. Основным входным параметром данной системы является скорость движения автомобиля в начальный момент ДТП Va (о а).
Основные требования к ударно-прочностным свойствам легковых автомобилей при фронтальном столкновении в соответствии с международной практикой нормируются с учётом условий динамического нагружения при наезде на неподвижное недеформируемое препятствие. Рассмотрим методы определения оценочных (выходных) параметров zlva, Na и 6 а тах с учетом входа Va для условий наезда автомобиля массой та на неподвижное недеформируемое препятствие.
Изменение скорости движения автомобиля в условиях наезда на неподвижное недеформируемое препятствие определяется: Av = va= 2Ea/ma, (2.2) где та - масса автомобиля (здесь и в дальнейшем принято допущение, что автомобиль имеет массу, сосредоточенную в точке), кг; Еа, va - соответственно энергия и скорость автомобиля в момент контакта с неподвижным препятствием. Среднеинтегральная перегрузка автомобиля определяется из следующего выражения: 2 2 Na = V = , (2.3) где 6 a max, #a ост “ соотввтственно максимальная и остаточная деформации автомобиля в процессе столкновения, м; Ку - коэффициент, учитывающий долю упругой деформации: у=вт/0аое1. (2.4) Значение Ку при фронтальных столкновениях для легковых автомобилей изменяется в пределах Ку= 1,12 1,37 (среднее значение 1,23).
Процесс удара разделяют 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. При столкновении автомобилей и их наезде на неподвижное препятствие длительность первой фазы составляет 0,05-0,10 с, второй 0,02-0,04 с. Потерю энергии при ударе оценивают с помощью коэффициента восстановления Куд, представляющего собой отношение относительных скоростей тел перед ударом и после него; Kvn = \2 VV, (2.5) УД (v-v2) где Vi, и V2 - скорости автомобилей до удара; vi, и V2 - скорости автомобилей после удара.
Достоверных данных о значениях Куд для автомобилей немного. Информация, содержащаяся в различных источниках противоречива [36, 37]. По данным американского Общества инженеров-автомобилистов (SAE), значение Ауд при встречных столкновениях легковых автомобилей находится в пределах 0...0,089, что позволяет расценивать такие столкновения как абсолютно неупругие. Немецкий исследователь Р. Эберан считает, что Куд зависит от относительной скорости соударяющихся автомобилей, составляя при Av S,3 м/с примерно 0,7, а при zfv 15 м/с - около 0,1 [38]. Исследование А.В. Арутюняна, посвященное экспериментальным наездам автомобилей ГАЗ-21 «Волга» на неподвижное жесткое препятствие (железобетонный куб), дали значения Куд, равные 0,11...0,17.
В Японии исследователями Такеда, Сато и другими предложена эмпирическая формула:
= 0,574exp(-0,0396Fa), (2.6)
где Va - скорость автомобиля, км/ч.
Однако эту формулу можно рекомендовать для сугубо ориентировочных подсчетов.
По данным некоторых американских фирм, полученным в результате статистической обработки экспериментальных данных по столкновениям легковых автомобилей, двигавшихся на средних скоростях, величина Куд составляет 0,2...0,5 [36]. В соответствии с теорией Г. Герца принята зависимость величины деформации в условиях динамического нагружения от контактного усилия в виде [39]: 0,=K&F&n\ (2-7) где ва - деформация автомобиля; Ка - коэффициент деформации (ЛСа=1/с; с - упругость деформируемой части автомобиля при и=1); Fa - усилие деформации автомобиля; п& - постоянная эмпирическая величина.
В дальнейшем при накоплении соответствующих экспериментальных данных зависимость деформации от усилия может быть уточнена и описана более сложными, естественно, более точными выражениями. Максимальная деформация автомобиля может быть определена из выражения [35]: #атах = КК ((Иа + ЖУ " (2-8) Однако при этом предварительно должны быть определены значения коэффициента деформации Ка и постоянной эмпирической величины гаа, характеризующие силовую характеристику автомобиля.
Полученное значение ва тах не может быть непосредственно использовано при определении длины передней деформируемой части автомобиля Ln, так как анализ результатов испытаний имитацией фронтальных столкновений показал, что наряду с деформируемыми элементами конструкции передней части у автомобиля имеются практически недеформируемые узлы, к которым при современной компоновке в первую очередь относятся двигатель и колеса. Максимальную деформацию автомобиля можно приближенно представить как сумму возможных деформаций передней части автомобиля и передней части салона: max n+Sc (2.9) где Sa - возможная деформация передней части автомобиля, м; Sc - деформации салона, м.
Деформация Sn представляет собой наименьшую из разностей (А - В) или (С - D); где А - расстояние от передней точки бампера до передней стенки салона; В - длина двигателя, включая закрепленные на нем прочные недеформируемые агрегаты, расположенные в подкапотном пространстве; С - расстояние от передней точки бампера до ближайшей к переднему колесу точки средней части кузова (салона); D - наружный диаметр переднего колеса.
Для оценки полноты использования при столкновении возможной деформации передней части автомобиля и деформации салона предложено использовать коэффициент деформации автомобиля: К =ватах/3п- (2-Ю) В общем случае возможны три значения коэффициента деформации: Ks=\, KS 1 и Ks \. При Ks=l экспериментально полученная деформация равна теоретически возможной, то есть возможная деформация передней части автомобиля использована полностью. Силовые характеристики элементов передней части автомобиля обеспечивают поглощение энергии удара только за счет деформации передней части автомобиля; прочность средней части кузова обеспечивает восприятие нагрузок, действующих в процессе столкновения, без деформации салона. При KS 1 происходит неполное использование возможной деформации передней части, жесткость элементов превышает необходимую для условий эталонных столкновений величину, прочность средней части кузова обеспечивает восприятие нагрузок без деформации салона. При Ks \ деформация превышает возможную, происходит деформация салона.
Математическое моделирование столкновения универсального бампера автомобиля с преградой
Выше были отмечены недостатки существующих способов оценки работы деформаций автомобилей при их столкновениях, основными из которых являются высокая дороговизна и ограниченность применения полученных результатов для решения конкретных задач. Например, применение методов классической теории пластичности [49, 50, 51] предполагает определение напряженно-деформированного состояния поврежденных деталей автомобиля в области конечных деформаций, по которому можно дать оценку работы деформаций этой конкретной детали. Этот способ, во-первых, является весьма сложным и трудоемким, поскольку требует использования соответствующих математических моделей, в которых рассматриваются существенно физически и геометрически нелинейные тела. Во-вторых, примеры решения классических задач ограничиваются довольно жесткими условиями, которые в принципе не могут быть реализованы при конкретных столкновениях автомобилей.
Известен способ определения работы деформаций, связанный с непосредственным ее измерением и основанный на специальных и трудоемких испытаниях автомобилей, имитирующих их столкновения при прямом встречном и перекрестном под прямым углом ударах [52]. Недостатками этого способа являются высокая дороговизна и ограниченность применения полученных результатов в других конкретных случаях столкновения автомобилей, отличных от условий испытаний.
Установить объективную картину распределения деформаций и напряжений в поврежденных деталях столкнувшихся автомобилей практически не представляется возможным. Существует другой способ [53], который заключается в том, что для определения работы деформаций поврежденных деталей каждого из автомобилей, участвовавших в столкновении, определяют пределы текучести 7f, пределы прочности 7g, интенсивности деформаций е и и є , соответствующие этим пределам, а также показатели т упрочнения материалов, из которых изготовлены поврежденные детали автомобилей. Эти прочностные и деформационные характеристики материалов могут быть найдены в соответствующей справочной литературе (смотрите, например, [54]) или получены в результате испытаний образцов. Такие образцы должны быть изготовлены из поврежденных деталей автомобилей. Они испытываются осевым растяжением с построением диаграмм деформаций в координатах: относительная деформация Б - условные напряжения а [55], которые затем пересчитываются в обобщённые координаты: интенсивность деформаций Є\ -интенсивность напряжений ах [49]. Такая типичная диаграмма изображена на рисунке 2.9 и характеризуется тремя участками: 1) упругий участок ОА: 0 Sf siT, зависимость между интенсивностями напряжений и деформаций описывается законом Гука: 0ї( /) =— /; (2.53) 2) участок пластического упрочнения АВ: є и /ЄІВ зависимость &І(Є;) описывается степенным законом [56], характерным для большинства конструкционных сталей, в том числе и для тех, из которых обычно изготовляются детали автомобилей: Гі(єі) = гт(—)т (2.54) 3) участок разупрочнения образца ВС, где є Sf є . Кроме того, диаграмма характеризуется тремя точками, которые определяют граничные механические состояния материала: точка А с координатами {su,(jj), точка В с координатами {8 ,а ) И точка С с координатами (ЄІС ІС) гДе агС»єіС -интенсивность напряжений и соответствующая ей интенсивность деформаций разрыва, при которых происходит полное разрушение испытуемого образца.
По найденным прочностным и деформационным характеристикам материалов определяется удельная работа деформаций любой поврежденной детали автомобиля. Полная удельная работа деформаций любого материала определяется площадью фигуры, образованной кривой ОАВС и осью интенсивности деформаций Sj, которая характеризует удельную энергоемкость материала во всем диапазоне возможных деформаций вплоть до полного разрушения (рисунок 2.9).
Анализ поврежденных после столкновений деталей автомобилей показывает, что уровень остаточных интенсивностей деформаций в этих деталях может достигать больших значений вплоть до величины разрушения, то есть до Sfc- Однако объем поврежденного до такой степени материала весьма невелик и составляет, как правило, величину менее трех процентов от общего объема поврежденной части детали автомобиля. То есть состояния поврежденного материала, которые характеризуются ниспадающим участком ВС диаграммы (рисунок 2.9), реализуются при столкновениях автомобилей в очень малых объемах, что практически не влияет на величину работы деформаций.
Особенности деформирования системы бампера в зависимости от перекрытия между соударяющимися объектами
Вследствие естественного процесса дифференциации знаний достижения современной вычислительной механики в части как расчетов затрат энергии на деформацию конструкций, так и расчетов формоизменения конструкций под действием нагрузок не были замечены разработчиками традиционной методики. Эти достижения и не могли быть замечены, так как развитие вычислительной техники значительно отставало от развития механики, стоимость производства подобных наукоемких расчетов была высока, и они производились, как правило, для нужд оборонного комплекса. Только с появлением современного поколения быстродействующих компьютеров стало реальным широкое использование методов вычислительной механики для реконструкции обстоятельств ДТП.
Известен также способ установления скоростей движения транспортных средств в момент их столкновения, который включает: определение суммарных затрат, состоящих из действия сил сопротивления перемещениям автомобилей в процессе их отбрасывания после столкновения, и сил деформации и разрушения транспортных средств в момент столкновения, установление величин начальных линейных скоростей отбрасывания, по которым находят искомые скорости. Недостатком этого способа является то, что при определении работы деформаций транспортных средств как совокупности работ деформаций их отдельных поврежденных деталей игнорируется конструкционная прочность и твердость каждого столкнувшегося транспортного средства как единого целого, и это обусловливает погрешности в конечном результате.
Данный недостаток может быть устранен с помощью результатов многочисленных испытаний транспортных средств в условиях реальных столкновений и определения на этой основе величины работы деформации конкретного транспортного средства как единой конструкции, однако такие подходы связаны с материальными затратами.
В этой связи весьма актуальны задачи повышения точности и снижения стоимости исследований при определении скоростей движения транспортных средств при разных видах столкновений.
В работе [101] на основе большого объема наблюдений и исследований ДТП предлагается использовать результаты столкновений с неподвижным препятствием неограниченной массы в виде значения приведенной скорости. Полученная при этих испытаниях информация о размерах деформаций и разрушений ТС в зависимости от скорости наезда может использоваться для определения скорости ТС в момент столкновения при ДТП.
Использование данных о напряженно-деформированном состоянии бампера автомобиля, позволит уточнить значение скорости автомобиля в момент столкновения, обеспечивая при этом требуемое качество и простоту выполнения. В качестве примера рассмотрим столкновение автомобиля Volbwagen Golf Plus с автомобилем ВАЗ-2107.
Из постановления о назначении экспертизы следует: «12 июня примерно в 1 час 55 минут водитель Свиридов, находясь в состоянии алкогольного опьянения, управляя технически исправным автомобилем Volbwagen Golf Plus, двигаясь по ул. Центральной со стороны п. Уральский в районе д. 66 совершил столкновение с автомобилем ВАЗ-2107».
Одним из вопросов, заданных эксперту, является определение скорости автомобиля Volbwagen Golf Plus в момент столкновения с учетом следов торможения на обочине 13,28 м (левых колес автомобиля Volbwagen Golf Plus), 10,7 м (правых колес автомобиля Volbwagen Golf Plus), на асфальте 5,5 м (правых колес автомобиля Volbwagen Golf Plus), 9,4 м (левых колес автомобиля Volkswagen Golf Plus).
Исходные данные (из постановления о назначении экспертизы): «Дорожные условия в момент ДТП; населенный пункт, обозначенный знаком 5.22 Приложения к ПДД РФ. Темное время суток, уличное освещение отсутствует, горизонтальный участок дороги с сухим асфальтобетонным покрытием двух направлений шириной 7,4 м, без линии разметки. Правая (по ходу движения автомобиля Volbwagen Golf Plus) обочина - 3 м, левая обочина 2,9 м. При осмотре места происшествия был обнаружен след автомобиля Volbwagen Golf Plus с началом на правой (по направлению к городу) обочине, расположенный под углом к проезжей части. На правой обочине и правой части проезжей части обнаружены осыпь грязи и стекла, обломанных частей транспортных средств.
При проведении следственных экспериментов установлено, что автомобиль ВАЗ-2107 с водителем и двумя пассажирами стоял на месте около 3-х минут. Со слов трех свидетелей все колеса автомобиля находились на левой обочине (по ходу его движения). Со слов свидетеля Карева правые колеса автомобиля находились частично на обочине, частично на асфальте.
Автомобиль Volbwagen Golf Plus с одним пассажиром следовал со скоростью около 60-70 км/ч. Со слов Свиридова на расстоянии 60-70 м он увидел встречный автомобиль с включенным светом фар и продолжал движение. При уменьшении расстояния до встречного автомобиля до 5 м, встречный автомобиль выехал на его (Свиридова) полосу движения. После чего произошло столкновение автомобилей».
Главной задачей автотехнической экспертизы при исследовании этого вида ДТП является установление механизма столкновения. В экспертной практике принято определять взаимное расположение столкнувшихся автомобилей в момент первичного контактирования (столкновения) путем исследования характера и величин имеющихся деформаций кузовов автомобилей и различных следов, имеющихся на элементах их конструкции, наружных панелях кузова и т.д.; путем взаимного сопоставления зон деформаций и разрушений столкнувшихся транспортных средств. При этом наиболее достоверные результаты могут быть получены при исследовании повреждений транспортных средств непосредственно на них самих. С этой целью был проведен экспертный осмотр транспортных средств участвовавших в происшествии. Осмотр автомобилей ВАЗ-2107 и Volkswagen Golf Plus производился на штрафной стоянке в пасмурную погоду при естественном освещении. При проведении осмотра присутствовал следователь и понятые.
