Seguretat en Vehicles: Col·lisions i Forces

Característiques Constructives de la Carrosseria

Reforços i Deformacions Programades

Les carrosseries dels vehicles tenen diferents reforços en diferents parts segons les necessitats. En cas de col·lisió, hi ha elements de la carrosseria i del xassís que tenen deformacions programades per a no danyar els ocupants. Aquests elements consten d'uns nervis o doblegaments que actuen d'aquesta manera (llarguerons davanters i posteriors, travessers, pilars, etc.).

Comportament de l'Estructura Davantera

En cas de xoc frontal, el recorregut de la força és el següent: travessa, llarguerons, subxassís, travesser del quadre de comandament, pilar A, llarguerons i barres laterals.

Comportament de l'Estructura Posterior

En cas de xoc posterior, el recorregut de la força és: travessa para-xocs posterior, llarguerons posteriors, travessa posterior, pis posterior, pilar C, sostre, panell i llarguerons laterals.

Proteccions Laterals

En cas de xoc lateral, el recorregut de la força serà: llarguerons laterals, travesser del terra, pilars A, B i C, quadre de comandament, travessa del sostre i bastidors del seient.

Proteccions Antibolcada

Reforç del muntant, arc de seguretat actiu (en vehicles descapotables, l'arc protector posterior s'activa automàticament), reforç del terra.

Para-xocs Absorbents

Para-xocs, travessa deformable, travessa anti-intrusió.

Habitacle

Subjecció dels ocupants, fixació del parabrisa, anti-intrusió de peces, panell d'elements, desplaçaments de pedals i volants, seients, coixins de seguretat, llunes laminades, etc.

Força i Moviment

Definició de Força

La força és l'energia necessària per a desplaçar un cos, de magnitud proporcional al seu pes. També és la relació força-moviment: l'acció que modifica l'estat del cos o el deforma.

Forces de la Natura

Les forces fonamentals de la natura són: força de gravitació, electromagnètica, interacció feble i nuclear.

La conseqüència de l'aplicació de la força es basa en tres principis:

• Principi d'inèrcia: Tot cos romandrà en el seu estat de repòs o moviment si les forces aplicades sobre el cos estan equilibrades, o bé si no existeix cap força aplicada sobre ell.
• Principi d'acceleració: L'acceleració que experimenta un cos és proporcional a la força que la produeix.
• Principi d'acció i reacció: Sempre que un cos exerceix una força (acció) sobre un altre cos, aquest reacciona amb una altra força (reacció) igual en magnitud i direcció, però de sentit oposat.

Sistema de Forces

• Forces en la mateixa direcció:
  • Mateix sentit: Les forces se sumen.
  • Sentit contrari: Les forces es resten.
• Forces angulars: Suma de forces amb direccions diferents.
• Forces amb direccions paral·leles:
  • Mateix sentit: Les forces se sumen.
  • Sentit contrari: Les forces es resten.

Parell de Força

Un parell de força es produeix quan el sistema de forces està format per dues forces paral·leles de sentit contrari i d'igual intensitat.

Generació de Moment

Generalment, les forces generen moviment de translació, però també poden generar moviments rotatoris. En aquest cas, es mesura la intensitat de la força segons el moment generat. Moment = Força x Distància.

Projecció d'un Vector

Cosines directors: Ax(alpha), Ay(beta) i Az(gamma). Els vectors es defineixen des del punt 0. Força resultant.

Deformacions i Col·lisions

Deformació Elàstica i Plàstica

Deformació elàstica: Quan una força actua sobre un material, aquest es doblega, però quan es deixa d'aplicar la força, torna a la seva posició inicial.

Deformació plàstica: Quan una força actua sobre un material, aquest es doblega, però quan es deixa d'aplicar la força, es queda amb la deformació.

Forces que Intervenen en una Col·lisió

• Col·lisió amb obstacle rígid: Força exterior (mur) i força interior (vehicle).
• Col·lisió amb obstacle deformable: Força interior (vehicle 1) amb (vehicle 2).

Un vehicle indeformable presenta més risc per als ocupants.

Estructura Molt Resistent a la Deformació

• Cop frontal: Aplicació de la tercera llei de Newton.
• Cop frontal + offset: Gir en produir-se un cop en un extrem.

Estructura Deformable

• Cop frontal: Deformació programada en una estructura deformable.
• Cop frontal + offset: Gir i deformació programada per l'estructura deformable.

Factors en una Col·lisió

• Angle i direcció del cop.
• Velocitat del cop.
• Zona implicada en el cop.
• Superfície.

Deformació de l'Estructura en Funció de la Zona de Col·lisió

Davantera (deformable), central (rígida), posterior (deformable). En un xoc frontal a 50 km/h, hi ha un 30-40% de deformació a la part davantera i un 1-2% de deformació a la part central.

Disseny per a la Seguretat dels Ocupants

• Zones encarregades d'absorbir l'energia mitjançant deformació (zones fusibles o seccions d'esfondrament).
• Zones pràcticament impossibles de deformar.

Col·lisió Frontal (contra un mur)

1. Canvi brusc de velocitat.
2. Deformació de la part davantera.
3. Deformació de la resta de la carrosseria.

Col·lisió Lateral

Subviratge: Les rodes del tren davanter patinen i el vehicle es desvia de la seva trajectòria.

Sobreviratge: Les rodes del tren posterior patinen i el vehicle derrapa de les rodes posteriors.

1. Deformació dels elements en contacte.
2. Desplaçament del vehicle que rep la col·lisió.
3. Deformació de la zona central.