Univ i e v r e si s t i à à deg e li i Stud u i i di i Fi F r i en e ze S i t m i a m de d ll l lene n rg r i g a i d i d

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1 Università egli Stui i Firenze Dipartimento i Meccanica e Tecnologie Inustriali Stima ell energia i eformazione: Metoo el Triangolo applicato all urto auto-moto Aprile 0

2 Metoo i ampbell (rash 3) Normalizzano la forza rispetto alla larghezza el frontale el veicolo: F forza totale F A B A G B A forza max per unità i larghezza che non prouce eformazioni permanenti (N/m) B coeff. angolare ella retta: inica la rigiezza ella struttura nell unità i larghezza (N/m) G energia elastica per unità i larghezza (J/m)

3 Energia i eformazione metoo RASH 3 F A B Ea allora sarà ata alla forza per la eformazione, estesa a tutto il frontale el veicolo E a G 0 0 F( ) l E a 0 G A B l

4 Metoo el triangolo Il metoo trae origine all osservazione che la maggior parte elle eformazioni sui veicoli può essere approssimata meiante eformazioni i tipo rettangolari e/o triangolari (linearizzazione el profilo i anno)

5 00 Velocità i impatto (km/h) ,5,5 Deformazione resiua (m) a linearizzazione ella curva Forza/eformazione implica che sia lineare anche la relazione tra velocità i impatto e eformazione (ampbell) F A B V b b0 m A b m 0 b B b

6 00 Velocità i impatto (km/h) ,5,5 Deformazione resiua (m) F A B M F ( bb0 b ) E a 0 G A B l M b b E a bb l 0 0 0

7 In caso i approssimazione el anno con triangoli, rettangoli e trapezi, o combinazione i queste figure geometriche, è possibile eterminare la formulazione per il calcolo ell energia i eformazione a priori

8 Triangolo varia lungo lo spessore: E M b b bb l a Vale anche per triangolo tipo urto contro palo M b0 ( b 0 Ea 00 b b 6 )

9 Triangolo EES b b0 b0b Può essere graficata: 3 00 EES eformazione Anamento lineare con penenza funzione i b

10 In generale, per varie geometrie i anno: Rettangolo EES ( b0 b0b b ) Triangolo EES b 00 b 0 b0b 3 Trapezio EES b 0 b 0 b( α) b ( α α ) 3 Offset 40%,4b EES (0,6b0 b0b 3 )

11 Tutte possono essere approssimate come: EES k0 b0 kb In cui: k 0 è praticamente unitario, k ipene al tipo i geometria el anno EES b kb 0

12 Il metoo el triangolo prevee i eterminare prima il parametro b utilizzano un veicolo i riferimento i cui sia noto l EES EES b b R 0 EES R b k b 0 b R R k R R Noto il parametro b, utilizzano la meesimo formula si calcola l EES el veicolo in oggetto e quini l E, teneno conto ella correzione per il PDOF

13 Metoo el triangolo Tutto ciò può essere svolto con una sola formula: EES EESRσR σo kr R k OO In cui si tiene conto el PDOF attraverso: 00 σ R, O cos( PDOF)

14 Valutazione i k: Triangolo Trapezio Offset 40% k 0,564 Rettangolo k k 0,564 k 0,653 σ k

15 Parametri caratteristici ell urto con moto arghezza ella zona i eformazione ell auto: Massima profonità i intrusione sull Auto: Accorciamento el passo ella moto: X

16 Anamento eformazione sull auto: triangolare eformazione plastica sull auto c ( l) l l eformazione plastiche elastica sull auto Sommo δ: δ c ( l) l δ δ δ l

17 Anamento elle Forze zona Plastica Fmax δ F(l) c(l)δ F max : F( l) δ : c( l) δ Fmax F( l) δ ( c( l) δ) l Ricorano che l l c ( l) δ δ F( l) F max l δ δ

18 Anamento elle Forze zona eformazione Elastica δ h h F Fmax ( h) tot F tot Fmax ( δ) F max F tot ( δ)

19 Energia i eformazione per unità i larghezza zona eformazione Plastica Fmax F(l) F( l) c ( l) F max l δ δ l δ δ l e l F ( l) ) ( c( l δ)

20 Energia i eformazione zona eformazione Plastica Energia i eformazione per unità i larghezza è: e F l max δ δ energia i eformazione globale può essere ricavata integrano e tra zero e ossia nella zona ell auto interessata all urto E 0 F max δ l δ l

21 δ δ δ δ δ δ δ δ δ δ δ F F l l l F l l F E max max 0 max 0 max 3 3 Sostitueno la relazione trovata in preceenza che lega la forza Energia i eformazione zona eformazione Plastica massima a quella totale ( ) δ δ δ F E tot 3 Energia i eformazione assorbita Energia i eformazione assorbita all Auto all Auto ( ) δ F F tot max

22 Energia i eformazione zona eformazione Plastica Energia i eformazione assorbita all Auto,introucento il coefficiente i forma K, si può approssimare con E Ftot ( k δ ) F( kδ ) cos( PDOF) F tot è la forza normale al profilo ineformato, ivieno per cos(pdof) si ottiene la forza F risultante

23 Valutazione Parametro aratteristiche rigiezza ell auto: relazione lineare tra la forza e la Deformazione plastica δ A B Frontale 7, aterale 3,64 Posteriore 7,98 onsierano le 5 classi NHTSA in cui sono suivisi i veicoli in funzione el passo, risulta varia in funzione ella zona ella vettura : Frontale, aterale, Posteriore

24 orrelazioni Sperimentali - caratterizzazione comportamento Moto

25 orrelazioni Sperimentali - caratterizzazione comportamento Moto Moticli, ciclomotori e scooter

26 orrelazioni Sperimentali - caratterizzazione comportamento Moto EES-Accorciamento el Passo EES (m/s). 5,0 0,0 5,0 0,0 5,0 y 36,37x 3,846 R 0,996 0,0 0,00 0,0 0,0 0,30 0,40 0,50 Accorciamento el Passo (m) EES 3,85 36, 4 P Relazione sperimentale tra EES e Accorciamento el passo (risulta inipenente alla massa ella moto/scooter)

27 Energia i eformazione ella MOTO Dalla misura ell accorciamento el passo ella moto con la relazione sperimentale si etermina il valore ell EES e quini ell energia assorbita alla moto E moto m moto ( EES) E moto mmoto P ( 36,4 3,85) a massa è quella ella sola moto, senza persona

28 Forza risultante nell urto a forza ha anamento anch esso lineare, come l EES, con l accorciamento el passo, come el resto si verifica per le auto con il moello massa-molla (ampbell) EES b0 b EES 3,85 36, 4 P F mb ( b b 0 ) F tot m moto ( 39,4 36,4 P)

29 Energia i eformazione ell AUTO Si stima l introflessione massima sull auto () e con il valore ella forza calcolato e quello ell introflessione si calcola il valore ell energia assorbita alla vettura E auto F ( kδ ) E auto ( 39,4 36,4 p) ( δ ) MM k E E totale auto E moto

30 ESEMPIO Hona B50N e una Peugeot 305 moto Viniziale (m/s) 6,4 Vfinale (m/s) Massa (kg) 83? P (m) 0,34 auto Viiniziale (m/s) 0 Vfinale (m/s) 7, Velocità angolare finale (ra/s) 3,5 Massa (kg) 93 (m) 0,6 river Viniziale (m/s) 6,4 Vfinale (m/s) Massa(kg) 85 Da rash Test: E,TOT (J)

31 ESEMPIO

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33 ESEMPIO E moto mmoto P ( 36,4 3,85) E auto ( 39,4 36,4 p) ( δ ) MM k Applicano il metoo el Triangolo per la moto, si ha: E M M M (3,85 36,4 p) 83(3,85 36,4 0,34) 389 J mentre per l auto, si ha: E ( 36,4 0,34) (0,564 0,6 0,0364) 93 39,4 000 J a cui l energia globalmente issipata risulta 4389 J, molto vicina al valore sperimentale.

34 Kawasaki 000 police motorcycles e una For Thunerbirs ESEMPIO Moto Velocità iniziale: 73km/h Velocità post urto:,8km/h Massa: 79kg Accorciamento el passo:? P0,7m Auto Forma el anno: triangolare Deformazione massima: 0,3m Massa: 6kg Velocità iniziale: 0km/h Velocità post urto: 4,km/h Rotazione: 35 Da rash Test: E,TOT (J)

35 ESEMPIO E moto mmoto P ( 36,4 3,85) E auto ( 39,4 36,4 p) ( δ ) MM k energia issipata alla moto è: E moto ( 36,4 0,7 3,85) J energia issipata all auto è: ( 36,4 0,7) (0,564 0,3 0,0364) J E auto 79 39, energia globale issipata risulta: J