No sistema de segurança de ciclismo de motocicletas e bicicletas elétricas, os testes de desempenho de absorção de energia de colisão sob a norma GB 811-2022 "Capacetes de passageiros de motocicletas e bicicletas elétricas" desempenham um papel insubstituível. A máquina de teste de desempenho de energia de absorção de colisão como o equipamento principal para a execução do teste, seu princípio de funcionamento contém uma profunda connotação científica e tecnológica, que é importante para a avaliação precisa do desempenho de segurança do capacete.
Ideias de design para simular cenários de colisão reais
O objetivo principal do teste de desempenho de energia de absorção de choque do capacete é simular altamente cenários complexos de colisão entre motociclistas e ciclistas elétricos na realidade. Em acidentes reais, a cabeça do ciclista pode colidir com vários tipos de objetos em diferentes ângulos e velocidades, e a máquina de teste deve reduzir essa diversidade de situações de colisão ao máximo possível.
Por exemplo, com o choque de queda livre, a máquina de teste puxa o modelo de cabeça simulado com capacete para a altura especificada pelo padrão através de um dispositivo de liberação específico e, em seguida, deixa-o cair livremente e colide com o sedio de corte de diferentes materiais e formas abaixo. Para capacetes A1 e A2, a velocidade de impacto de 6,0 m/s (queda teórica de 1835 mm) pode ser usada para atingir o anel de aço plano; O Capacete A3 atinge o anel de aço hemisférico com a mesma velocidade. Com essa configuração, simula a situação em que a cabeça do ciclista colide com um plano, como o chão, ou um objeto hemisférico semelhante, quando cai em alta velocidade. Por exemplo, o uso do dispositivo de martelo de balanço pode simular a cena de colisão lateral, o martelo de balanço oscila a uma certa velocidade inicial e bate com o tipo de cabeça do capacete usado para testar o desempenho do capacete sob o impacto lateral.
Simulação de transferência de energia baseada em dinâmica de impacto
A partir da teoria profissional da dinâmica de choque, quando o capacete colide com o sedio, uma enorme força de choque é transferida para o capacete em um tempo muito curto. A máquina de teste usa este princípio de forma hábil para simular forças de impacto de diferentes intensidades, controlando com precisão os parâmetros do dispositivo de impacto.
Os componentes-chave do dispositivo de impacto, como a cabeça de impacto controlada com precisão, podem atingir o capacete com velocidade e ângulo predefinidos. Sua precisão de controle de velocidade Ji é alta, por exemplo, na velocidade de impacto prescrita é medida dentro da faixa de 10 mm-60 mm de colisão e não inferior a 95% da velocidade teórica. Durante o impacto, a energia é transferida da fonte de impacto (como cabeça em queda livre, martelo, etc.) para o capacete, e o material do capacete e sua estrutura começam a desempenhar um papel de absorção e dispersão de energia. A máquina de teste realiza uma simulação de diferentes níveis de energia e formas de impacto, ajustando a qualidade, a forma e os parâmetros da cabeça de impacto, como a altura de liberação, o comprimento do martelo e o ângulo inicial, para examinar a capacidade do capacete de absorver energia de colisão em várias condições de colisão possíveis.
Sistemas de coleta e análise de dados de sensores
Durante todo o processo de colisão, para obter dados críticos sobre o desempenho do capacete de absorção de energia de colisão, a máquina de teste é equipada com um sistema avançado de coleta e análise de dados de sensores. O sistema é como o “sistema nervoso” de uma máquina de teste, capaz de perceber e registrar variações físicas em tempo real e com precisão.
O sensor de aceleração é um dos componentes principais. No método de teste de colisão de sensor de aceleração de eixo único, o tipo de cabeça com sensor de aceleração de eixo único é usado para medir a aceleração que a colisão transmite instantaneamente para o tipo de cabeça em tempo real. No método de teste de colisão do sensor de aceleração de três eixos (arbitragem), o sensor de aceleração de três eixos pode capturar a mudança de aceleração do tipo de cabeça nas três direções X, Y e Z. Estes sensores são capazes de medir com precisão picos de aceleração em tempos extremamente curtos, bem como o tempo de funcionamento quando a aceleração excede limites específicos (por exemplo, 150g, 200g). A análise desses dados dá uma visão intuitiva do efeito do capacete na atenuação do impacto em caso de colisão. Por exemplo, de acordo com a norma GB 811-2022, o pico de aceleração do capacete de classe A não é maior que 300 g, e o tempo de ação de aceleração superior a 150 g tem um limite correspondente, e os dados coletados pelo sensor podem ser comparados diretamente com o padrão para determinar se o capacete cumpre o padrão.
Além dos sensores de aceleração, as máquinas de teste podem ser equipadas com outros dispositivos, como sensores de deslocamento, para medir a deformação do capacete durante a colisão. A análise da deformação permite obter mais informações sobre o desempenho de amortecedor e a estabilidade estrutural dos materiais do capacete. Os dados coletados por esses sensores são processados por um amplificador de sinal e transferidos para um cartão de coleta de dados e, finalmente, armazenados, analisados e processados por um computador. O software de computador é capaz de mapear a aceleração detalhada - curva do tempo, deformação - curva do tempo, etc., fornecendo pesquisadores e testadores uma referência de dados intuitiva e abrangente para avaliar em profundidade o desempenho do capacete na absorção de energia de colisão.
Simulando cenários reais de colisão, simulando a transmissão de energia com base em princípios de dinâmica de impacto e usando sistemas avançados de coleta e análise de dados de sensores, a máquina fornece um meio de teste confiável e preciso para os testes de desempenho de energia de absorção de colisão de acordo com a norma GB 811-2022, desempenhando um papel fundamental na segurança da condução de motocicletas e bicicletas elétricas.