Машина на 56 км/ч несёт 180 кДж энергии. Её нужно превратить в смятие металла на длине около полуметра — так, чтобы замедление людей было терпимым, а салон остался целым.
Зоны смятия. Краш-боксы (140 кН), затем лонжероны (300 кН). Сила смятия задаёт замедление: 300 кН на 1500 кг — около 20 g.
Клетка безопасности. Стойки, пороги и крыша из закалённой стали не сминаются, а передают нагрузку дальше по кузову.
Пути нагрузки. Нижний — лонжерон → пол и порог. Верхний — брызговик → стойка A → крыша. Третий — подрамник → тоннель.
После ремонта. Если сминаемые детали заменить жёсткими или ослабить ржавчиной, энергия уйдёт не туда: либо в людей, либо в салон.
Детали в модели «Силовая структура кузова»
Лонжероны и силовой каркас. Передние лонжероны идут от бампера к щитку моторного отсека и уходят под пол. При лобовом ударе именно они сминаются гармошкой и поглощают большую часть энергии.
Стойки и дуги крыши. Стойки A и B и продольные балки крыши — из закалённой стали 1500 МПа. Они не должны сминаться: это клетка безопасности вокруг людей.
Пороги. Закрытые коробки по бокам пола. Принимают нагрузку от лонжеронов при лобовом ударе и от барьера при боковом.
Пол и поперечины. Панель пола с тоннелем и поперечинами под сиденьями. Связывает пороги между собой и не даёт им сложиться при боковом ударе.
Подрамники. Передний и задний подрамники держат подвеску, рулевую рейку и опоры двигателя. Крепятся к лонжеронам болтами через резиновые втулки.
Показ по шагам
Несущий кузов. Рамы нет: нагрузку несёт сварной кузов. Цвет показывает прочность стали: от мягкой (серо‑голубой) до закалённой 1500 МПа (красная).
Мягкий нос — жёсткий салон. Спереди сминаемые краш-боксы и лонжероны, вокруг людей — клетка из закалённой стали: стойки, пороги, балки крыши.
Лобовой удар 56 км/ч. Энергия 180 кДж. Сначала сминаются краш-боксы, затем лонжероны складываются гармошкой. Пол, пороги и стойки уводят нагрузку за салон.
Скорость решает. Энергия растёт как квадрат скорости: 64 км/ч — это уже 237 кДж, на треть больше. Смотрите на внедрение в салон.
Боковой удар. Сбоку сминаемой зоны почти нет — 20–30 см. Поэтому стойка B и порог из самой прочной стали, а поперечины пола держат пороги.
Подрамники. Подвеска, рейка и двигатель стоят на подрамниках, а подрамники — на лонжеронах через втулки.
Что ломается и как это проявляется
Ржавые пороги и лонжероны. Признаки: вздутая краска на порогах, дыры за брызговиками, рыжие потёки по швам снизу. Двери закрываются тяжелее, в салоне сыро. Что проверить: осмотр снизу на подъёмнике, простукивание порогов, эндоскоп в полости. Ремонт — вырезать и вварить новые участки, обработать полости.
Краш-бокс заменён жёсткой вставкой. Признаки: после прошлого ремонта визуально всё ровно. Проявится только при следующем ударе: перегрузка выше, смята не передняя часть, а лонжерон у щитка. Что проверить: следы сварки и шпаклёвки на лонжеронах под фарами, нештатные швы. Проверить по каталогу ремонта, какие детали должны быть на месте.
Перекос после удара. Признаки: зазоры капота и крыльев разные слева и справа, руль стоит криво, машину уводит, шины изнашиваются неравномерно. Что проверить: замер контрольных точек на стапеле по карте кузова: диагонали моторного отсека должны совпадать в пределах допуска (обычно ±3 мм), развал‑схождение. Правка на стапеле, крылья и капот — регулировка или замена.
Ослабли крепления подрамника. Признаки: глухой стук спереди на неровностях и при трогании, при торможении машину ведёт в сторону. Что проверить: момент затяжки болтов подрамника, состояние втулок, следы трения по меткам. Болты подрамника обычно одноразовые — ставят новые.
Упрощения модели
Удар упрощён: жёсткая стена во всю ширину, силы смятия по зонам постоянные, упругий отскок не учтён.
Деформации схематичные: краш-боксы сжимаются, лонжероны встают домиком и сжимаются, брызговики, рамка радиатора, щиток и пол сдвигаются назад по смятию своей зоны, при боковом ударе боковина плавно прогибается внутрь по месту удара. Отдельные складки металла не считаются.
Лонжероны, пороги и стойки — замкнутые профили-шляпы с фланцами и точками сварки (у стоек плоский лист с фланцами снаружи, шляпа обращена в салон, наружная панель боковины не нарисована); усилители внутри профилей и клеевые швы не показаны. Чтобы их было видно, фланцы стоек и порогов нарисованы шириной 28 мм и толщиной 5 мм (настоящие — 15–20 мм из листа 0,7–2 мм), а точки сварки — 9 мм через 70–110 мм (настоящие 5–6 мм через 30–50 мм).
Перекос после удара (15 мм) на виде увеличен в 8 раз, иначе его не видно на кузове длиной 4,9 м; длины диагоналей посчитаны для настоящих 15 мм.
Ослабшие крепления подрамника: зазор под лонжероном показан 25 мм и один болт вывернут на 65 мм — в жизни зазор 1–3 мм, на виде он увеличен, чтобы его было видно.
Ржавчина нарисована пятнами и дырами на порогах и передних лонжеронах, а её влияние на удар задано двумя числами: при лобовом ударе лонжероны держат 180 кН вместо 300, при боковом порог и стойка — 230 кН вместо 350.
Двери и крыша показаны только наружными панелями (в дверях — балки безопасности); стёкла, сиденья и ремни — в своих лабораториях.
Классы сталей — типовое распределение для современного кузова, не карта конкретной модели.
Связанные узлы и детали
Модель показывает принцип работы. Геометрия и режимы упрощены для обучения.