Μελέτη μηχανικής συμπεριφοράς υλικών και κατασκευών σε κρούση με τη μέθοδο Sled Test

Abstract

Η παρούσα μελέτη αφορά στον πειραματικό προσδιορισμό των μηχανικών ιδιοτήτων διαφόρων υλικών και κατασκευών σε κρουστική καταπόνηση. Για να πραγματοποιήσουμε τα πειράματα κατασκευάσαμε ειδική διάταξη δοκιμών κρούσης με ολίσθηση (crash sled test). Τα υλικά που δοκιμάσθηκαν ήταν, είτε αφρώδη πολυμερή υλικά, αντίστοιχα αυτών που χρησιμοποιούνται σε προφυλακτήρες οχημάτων, σε κράνη μοτοσικλέτας ή σε ανδρείκελα (dummies), είτε κάποιες μεταλλικές κατασκευές που προσομοιάζουν σε συγκεκριμένα τμήματα οχημάτων και βελτιώνουν την παθητική τους ασφάλεια (πχ crash boxes) ή σε ολόκληρο το εμπρόσθιο ή οπίσθιο παραμορφώσιμο τμήμα οχήματος. Επίσης δοκιμάσθηκαν συνδυασμοί μεταλλικών και αφρωδών υλικών. Πιο συγκεκριμένα, πραγματοποιήθηκαν τέσσερις διαφορετικές συγκρίσεις μοντέλων «σασί» οχημάτων. Από τη σύγκρισή τους εξήχθησαν χρήσιμα συμπεράσματα όσον αφορά τη χρησιμότητα του αφρώδους υλικού κατά την κρούση. Προτού παρουσιαστεί η πειραματική διαδικασία, παρατίθενται κάποιες γενικές πληροφορίες σχετικά με τον σκοπό αυτού του πονήματος, την τεχνολογία της παθητικής ασφάλειας των οχημάτων σήμερα, την χρήση των sled tests ανά τον κόσμο και τα πλεονεκτήματά της. Επίσης παρουσιάζεται η διαδικασία κατασκευής, συναρμολόγησης και βαθμονόμησης της πειραματικής μας διάταξης. Στη συνέχεια προχωράμε στην πειραματική διαδικασία. Αφού περιγραφεί αναλυτικά η διαδικασία πραγματοποίησης των δοκιμών προχωράμε στην αξιολόγησή τους και στην αξιολόγηση του όλου εγχειρήματος.

The present study concerns the experimental assessment of the mechanical properties of several different materials and constructions on impact fatigue. To accomplish the experiments, we constructed a special crash sled test device. The materials that were tested were, either foam polymer materials (such as those used in vehicle bumpers, into motorcycle helmets or in the construction of crash test dummies), or some metal specimens that resemble special vehicle parts that improve passive safety (eg crash boxes) or the whole front or back deformable part of the vehicle. Furthermore, combinations of metal and foam materials were tested. To be more specific, four different comparisons of vehicle chassis’ models took place. From their parallelism, some useful conclusions were extracted concerning the usefulness of the foam material in a crash. Before the presentation of the experimental process, some general information relative to the goal of this work will be put forward. Also we will make a quick review of the passive safety technology in vehicles today, the use of sled tests around the world and its benefits. The construction, assembly and calibration processes of our experimental installation are also being presented. Afterwards, we go on with the experimental process. After having a detailed look on the procedure, we go on with the evaluation of the results.