神木撞上灯柱的问界,139千米时速到底是不是真的?
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神木撞上灯柱的问界,139千米时速到底是不是真的?

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神木撞上灯柱的问界,139千米时速到底是不是真的?

我们之前针对尊界的刹车踏板,连发了两篇解读文章:第1篇解读踏板本身,第2篇则关注中汽研出具的质检报告。 从阅读总量来看,这谈不上是我们写的阅读量最多的文章,但是从读者的反应来看,却很可能是有史以来质量最高最被认可的文章。 非常感谢大家的支持。 本来我们觉得事情到这儿就可以结束,可是偏偏另外一家企业又出了事:问界的一辆汽车在神木与信号灯杆碰撞,并在两三秒钟之后便起火,造成驾驶员死亡。 现场的视频被传到了网上,而该企业发表声明如下: 图源网络 这篇声明在网上激起了相当多的质疑。除了对于车门和电池方面的质疑,最大的一部分就是那个速度:到底有没有139.1千米? 这确实不能怪网友质疑,毕竟本地人把这个灯柱的照片传了上去: 图源网络 所以凭直觉很多人也觉得不对劲:要真是这么高的速度撞上去,怎么灯柱什么损伤都没有呢?也正因为如此,这个灯柱被封为“玄武圣地”,人们纷纷前来观看,然后就被围了起来,禁止参观。 这个直觉当然是有道理的,本身直觉也应该是工程的一部分,但是毕竟科学是科学,我们还是要有更严谨的说明。我也确实没有看到特别全也特别正确的分析,所以便忍不住想做一篇。 我们先说一下思路: 最终目的是要算出碰撞速度和过路口的速度,以便检验139.1这个数字到底对不对。于是首先要算碰撞的速度,对这个会用两种方法:第1是根据灯柱的力学性能反推,看看在保证灯柱没什么损伤的情况下,究竟最大能允许的速度有多大,第二则是根据已经公开的视频的图像来反推。 我们也说明一下,为了保证计算的严谨,我们会按照意向性分析的精神来选定参数,也就是说我们会有意选择对制造商更有利,而不是更不利的假设。 1、基于灯柱的力学性能的计算 首先我们可以看到,这个灯柱是两根杆平行着竖立并在中间用横杆连在一起。虽然如此,中间的这根杆首先往往并不实焊,能传递的力有限,其次,如果真要是承受冲击的话,最主要的其实还是车撞上的那根杆。所以我们就分析这一根杆。 这种市政的灯柱往往用的是空心的方管钢型材,涉及到三个重要的参数:第一是钢材本身的牌号,往往用强度表示,比如Q235就表示强度为235兆帕。通常情况下,市政也不会用更高级别的钢材,于是我们就假定材料为Q235。 第2个重要指标是边长,这个将决定钢材有多粗。现场的这张图片给了我们很大的帮助: 图源网络 这种灰色的地砖想必大家在每个城市都见过,它的尺寸是200×100,或者说20厘米×10厘米。于是根据对比,我们可以发现这根灯柱用的钢也不过15厘米的边长,而这也恰好是方刚管的标准尺寸之一。我们为贯彻意向性分析的精神,往大了取,取成200。 第3个重要的指标是壁厚,可想而知,是越厚越结实。市政方面用的钢管通常壁厚在4毫米到10毫米之间,他们也发展出来了一套简称,几毫米壁厚就是几“个”,比如8毫米就是8个。考虑到这是一个支撑着全套交通信号灯的大灯柱,显然属于强度要求比较高的那种,于是我们直接把壁厚取到最大,10毫米,以便贯彻意向性分析的精神。这也就意味着内径b是130mm 确定这些东西,我们就可以进行计算了。 这里又涉及到两种方法,我们两个都做: 1.1基于碰撞受力和平面弯曲的计算: 这个杆的力学模型并不是太复杂:一端固定在地上,另一端从撞车的受力点起施加一个平行于地面方向的碰撞力。我们可以看到这是典型的平面弯曲问题,首先要确定它的力矩。 根据动量守恒公式可知,碰撞时的力应该是: F=mV/t 于是力矩应该是: M=Fl 碰撞中心与地面的距离,我们假定碰撞的中心大致是前脸的中部,那就可以取成0.5米;问界M9的重量m我们就取3吨;碰撞的时间我们取0.25秒,这个数对于制造商已经不能太友善了,通常情况下只是一毫秒左右的事。这些数我们都先留着,待会再带入,毕竟我们核心是要求出速度V. 接下来就是,灯柱能承受多大的弯曲呢? 首先我们要确定加力的方向,这个很关键,比如我们拿一把尺子,放水平了掰和竖着掰完全是两个效果,这个很直观地就能感受到。 下面的这张图片给了我们很大的帮助,可以看到汽车起火后高温将周围的地面烧焦了,于是就像犯罪现场的尸体一样,留下了印记,告诉我们这辆车究竟是以什么姿势撞上去的。 图源网络 我们可以看出车是斜着撞上去的,也就是说施力的方向大致是沿着这个正方形的对角线方向。如果画出图来是这样: 红色便是加力的方向,而绿色的虚线则代表所谓的中性轴,这个是很重要的,因为我们会根据这个计算它的惯性矩。接下来一段内容都和材料力学有关,如果不感兴趣可以往后跳,直接看结论: 所谓中性轴是什么意思?就是在施加这个弯矩的时候,整个结构会以它为中心“旋转”,比如对于这个图,绿色的线左边施加的就是拉应力,而右边就是压应力。我们不难想到,承受拉应力最大的就是最左侧的那个端点,而承受压应力最大的就是最右侧的那个端点。可以看到这两个端点对于中心轴的距离是: Y=√2/

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