Bezpieczne pojazdy z polimerów

Aktualnie możliwości modelowania, symulacji i przewidywania zachowania się wzmocnionych włóknami konstrukcji polimerowych są dużo mniejsze niż w przypadku stalowych karoserii samochodowych. Aby zająć się tą kwestią, naukowcy zainicjowali finansowany ze środków UE projekt MATISSE.

W ramach projektu opracowywane są i testowane techniki modelowania wzmacnianych włóknami konstrukcji i grubych materiałów kompozytowych o jednokierunkowych włóknach. Aby przetestować metodę modelowania, badacze kładą szczególny nacisk na zaprojektowanie i zbadanie dwóch ważnych dla bezpieczeństwa części przyszłych APV, będących konstrukcjami pracującymi pod ciśnieniem. Są to zbiorniki na sprężony gaz ziemny (CNG) oraz adaptacyjne konstrukcje zderzeniowe.

Przy pomocy modeli elementów skończonych naukowcy tworzą projekty lżejszych i bezpieczniejszych samochodów ze zbiornikami wysokociśnieniowymi poddawanymi obciążeniu dynamicznemu. Prace ukierunkowane są także na zaprojektowanie i przetestowanie adaptacyjnych urządzeń nadmuchujących do pompowania adaptacyjnych konstrukcji przeciwzderzeniowych. Badane są różne koncepcje zwiększania ciśnienia, aby nie tylko poprawić stabilność konstrukcji podczas zderzenia, ale także zmniejszyć masę i rozmiary.

Dotychczas naukowcy przeanalizowali najbardziej prawdopodobne scenariusze zderzeń, aby znaleźć odpowiednie miejsca do zastosowania struktur kompozytowych. Określono metodologię umożliwiającą identyfikację głównych ścieżek obciążenia zbiornika paliwa w przypadku zderzenia. Pojazdy CNG powinny być odporne na siły działające na butlę gazową w przypadku zderzenia przedniego, bocznego lub tylnego, zapobiegając wyciekowi lub pożarowi. Zmniejszenie masy zbiorników CNG i dokładniejsze zintegrowanie ich z pojazdem wiąże się nie tylko z korzyściami dla środowiska, ale także z poprawą bezpieczeństwa pasażerów.

Naukowcy wybrali belkę drzwiową jako miejsce do zastosowania adaptacyjnej konstrukcji przeciwzderzeniowej wykonanej ze wzmocnionych włóknami materiałów kompozytowych. Przeanalizowano szereg materiałów kompozytowych oraz zbudowano mechanizmy nadmuchujące. W oparciu o te koncepcje stworzono prototypową belkę drzwiową.

Głównym celem projektu MATISSE jest stworzenie zaawansowanych narzędzi do modelowania zderzeń, które pozwoliłyby projektantom samochodów na dokładne symulowanie i testowanie różnych aspektów bezpieczeństwa APV. Zbudowane w projekcie konstrukcje przeciwzderzeniowe mogą także znaleźć zastosowanie w dziedzinach innych niż APV.