Het idee van een kreukelzone is dat deze -je kan het bijna niet bedenken- kreukelt. Door het kreukelen wordt namelijk de energie die vrijkomt bij een botsing geabsorbeerd. Wanneer de carrosserie te stijf is, ziet de auto er na een aanrijding vaak nog redelijk uit, maar heeft de bestuurder de vrijgekomen energie te verwerken gekregen en daar kunnen wij meestal niet zo heel goed tegen.
Het Max Planck Instituut voor IJzer Onderzoek en het Duitste Staal Instituut hebben een staalvariant ontwikkeld met de naam “Twinning Induced Plasticity steel”. Dit staal wordt sterker naarmate het oprekt. In geval van een ongeluk is het rekbaar genoeg om de energie van de botsing te absorberen, maar is het tegelijkertijd voldoende sterk om de inzittenden te beschermen.
De energie van de botsing wordt door het rekbare staal over de lengte van het metaal opgevangen en doorgegeven aan aangrenzende onderdelen die vervolgens mee vervormen. Op die manier is er meer materiaal beschikbaar om de energie van de klap op te vangen, waardoor de kans kleiner wordt dat deze de inzittenden bereikt. Het staal kan worden gebruikt in bumpers en deuren van de auto, aangezien deze het meest kwetsbaar zijn in geval van een ongeluk.
Verbeterde passagiersveiligheid is een goede ontwikkeling, maar doordat onderdelen op een nieuwe wijze kunnen vervormen bij een ongeluk, zullen er ook aanvullende methoden nodig zijn om te inspecteren of na een incident alles nog voldoende veilig is. Het stukje metaal op de afbeelding breekt pas nadat het fors is opgerekt. De vraag is dan hoe lang een afwijking nog veilig is (via autoblog.it).
Nou daar is een mooie taak voor je weggelegd Dennis.
-edit: thanks, is gefixed-
wat ik me afvraag: als staal kan oprekken hoezo zou dat dan veel voordeel opleveren in een KREUKELzone? Da’s indeuken en niet zozeer oprekken toch? Het gedeelte van energie doorgeven aan andere onderdelen dat snap ik, maar indeuken is toch iets heel anders dan uitrekken.
@ w0o0dy: zou dat niet dezelfde hoeveelheid energie vergen: oprekken cq indeuken?
“Dit staal wordt sterker naarmate het oprekt.”
Het is zeker weer door een man bedacht????
@ Rick Dos
haha goede kans op idd
@ Woody
Als je het als bumber gebruikt, over de breedte van de auto wordt het opgerekt bij een frontale botsing. In deuren hetzelfde bij een zijdelings botsing: het staal wordt naar binnen gedrukt en opgerekt en ondertussen dus sterker om het “incoming vehicle” af te remmen. Een deur heeft niet echt de ruimte voor een kreukelzone dus eigenlijk wordt het dan inderdaad een oprekzone :-)
@w0o0dy: Ik denk dat het de bedoeling is dat als zo’n stalen deel geraakt wordt bij een aanrijding, het vervormd in een V-vorm. Daarbij rek je de “poten” van de V uit, zeg maar. Ik hoop dat ik ik het zo een beetje duidelijk heb verwoord.
Wil dit ook zeggen dat dit staal na uitrekking terug in vorm ‘veert’ of niet? Dan zou je auto bij niet al te zware aanrijdingen onbeschadigd er uit komen (met uitzondering van de lak)?
@ Rick dos
LOL :-)
Een ductiel materiaal als staal volgt een vloeicriterium als dat van Huber & Hencky-Von misses. In de 3dimensionale spanningsruimte van Haigh Westergaard is het vloeioppervlak onafhankelijk van de hydrsotatische spanningscomponent (net zoals het Tresca criterium). Dit laatste betekent dat eens de spanningstensor T gekend is, de 3 hoofdspanningen (-en richtingen), de hydrostatische component samen met de 3 deviatorische spanningen eenvoudig kunnen berekend worden m.b.v spanningsformule van Cauchy. Eveneens kunnen door de constitutieve wetten (in dit geval een istroop materiaal => wet van hooke) de rektensor e en de bijborende hoofdrekken (-en richtingen) bepaald worden samen met de hydrostatische rekcomponent en de 3 deviatorsiche rekcomponenten. Natuurlijk zal men in werkelijkheid de spanningen uit de rekken berekenen en niet omgekeerd, daar rekken berekend worden uit de verplaatsingen door gebruik te maken van de wet van de viruele arbeid of minimum potentiele energie.
Eens die informatie gekend kan men numeriek (via eindige elementen bijvoorbeeld) een equivalente dempingswaarde berekenen in functie van de rekken en functie van de hoofdrichtingen. Het is de dempingswaarde die bepaald hoeveel energie een materiaal dissipeert. Het is niet de stijfheid die zegt of een materiaal al dan niet veel energie opneemt. Demping is de energieopnemende factor. Een veer (stijfheid) dissipeert geen energie. Een veer neemt energie op en geeft deze integraal terug. Een dempend element zet mechanische energie om in warmte, de eerste hoofdwet uit de thermodynamica in differentiaalvorm luidt:
dQ=dU+dW
met dU= Tds
indien perfect isentroop => ds=0 => dU=0
=>dQ=dW
De toename in mechanische arbeid dW wordt integraal omgezet in warmte dQ
Eens een spaningstoestand het vloeioppervlak wil verlaten, treedt plastische vervorming op. De grootte van de incrimentele rekvector die loodrecht staat op het vloeioppervlak en de grootte van de overeenkomstige plaatselijke spanningsvector bepalen de grootte van de gedissipeerde energie.
Het is hier dan ook van uiterst belang om de incrimentele plastische rekvector zo groot mogelijk te maken om de dissipatie te bevorderen.
Men moet duidelijk onderscheidt maken tussen elasticiteit en plasticiteit. Plasticiteit is een tak appart. Ik hoor hier velen praten over stijfheid en elastisch gedrag maar dat is niet de achterliggende verklaring waarom een auto bijeen kreukt. energie wordt omgezet, energie kan niet verdwijnen (first law of thermodynamics)
@mark .. bedankt man .. nu zit ik met nog meer vragen..
@ mark: Wat een enorm l*lverhaal om iets te zeggen wat ook gezegd kan worden in 10 regels. Daarbij probeer je het ook nog eens zo moeilijk te laten klinken, dat de helft van de mensen die het leest jouw verhaal niet begrijpt, zodat je (schijnbare) doel, mensen iets proberen duidelijk te maken, ook nog eens niet behaald wordt.
Het gaat er hier om dat de ductiliteit (“taaiheid”) van het staal hoog is, terwijl het ook nog eens veel kracht/spanning kost om het staal te vervormen. Dat is voor veel toepassingen een wenselijke, maar moeilijk behaalbare eigenschap. Elastisch staal, zoals in de titel staat, is dus niet helemaal de juiste benaming. Zoals Fej al duidelijk maakt, suggereert dat dat het staal weer terug komt in zijn oorspronkelijke vorm wanneer alle krachten/spanningen weggenomen worden. De kinetische energie van twee tegen elkaar botsende voertuigen wordt omgezet in arbeid (vervorming voertuigen) en wrijvingsenergie (warmte).
Het kan zelfs in 1 zin..
Je moet het zien als elastiek!!
@silverarrow
Mijn doel is dat mensen iets bijleren, hoewel ik je gelijk geef als je zegt dat sommigen er juist niets uit bijleren. Maar dat doe ik bewust om die mensen aan te zetten om te googelen naar bepaalde trefwoorden om zo via encyclopedieen (wikipadia bijvoorbeeld, weet ik veel) de zaken uitgerbreider te kunnen bekijken en zo ook veel meer bij te leren. Hoe ik het verwoord is algemeen en daar zit hem net de kracht in. Je kan de zaken in 10 regels uitleggen maar dan gaat het hem net enkel om die kreukzone van een wagen, mijn doel is om mensen aan te zetten tot “googelen” en om interesse te kweken bij vooral de jongere generatie. Dit is echt nog niet zo onduidelijk als sommigen denken, in bepaalde wetenschapsforums worden bjvoorbeeld woorden amper gebruikt en zijn slechts formules de enige gebruikte taal.
Kort verwoord in 1 regel:
Het is niet de elastische eigenschappen van staal die auto’s perse veiliger gaat maken, maar wel de dempende eigenschappen van staal.
@mark
ik denk dat het niet dempende eigenschappen zijn maar absorberende eigenschappen.
@Topic
de titel moet veranderd worden van (elastisch) naar (taai)
@julian
Wel ja, iets dat dempend is is automatisch absorberend, anders zou het niet dempend zijn he. Dempend of absorberend is hetzelfde in deze context.
Een demper van een schokdemper is de energie-opnemende (energie-absorberende) component in het systeem. Viskeuze wrijving zorgt voor dissipatie.
ik zou de titel eerder aanpassen van “elastisch staal” naar “plastisch staal”
Er wordt trouwens naar plasticiteit verwezen in de tekst van Denis als :
“Twinning Induced Plasticity steel”.
Het zogenaamde “strain hardening” (versterken) bij metalen. Door het materiaal te doen vloeien in trek wordt het materiaal sterker in trek (strain hardening) en zwakker (strain softening) in druk. Google ook een keer naar Bauschingereffect. Vloeigrens wordt verplaatst in het spannings-rekdiagram waardoor bepaalde eigenschappen van staal kan verkregen worden. Walsen (plastisch vervormen) is een goed voorbeeld in de dagdagelijkse praktijk.
@Julian: niet gaan mierenmelken. Dempen = absorberen (schokdemper = Shockabsorber)
@ Mark
Ik weet niet wie je voor de gek wilt houden, maar jouw verhaal is niet interessante achtergrond informatie die leuk is voor mensen om wat van te leren, maar gewoon keiharde wetenschap voor materiaalkundigen. In mijn studieboeken electrical engineering van de TU staat het ook vol met formules en vaktermen (dus ik ben ook wel wat gewent) maar dat is nog geen reden die hier ook dan ook maar neer te gaan zetten. Dit is dus geen wetenschapsforum.
Ik waardeer het altijd als mensen wat meer achtergrondinformatie kunnen geven en interessante aanvullingen maar jouw bijdrage komt op mij vooral over als een podium om je eigen kennis ten toon te spreiden omdat het toevallig je vakgebied is ofzo… Zoals Silverarrow al zegt, het schiet je zogenaamd educatieve doel volstrekt voorbij. Leuk als je de volgende keer wat inhoud aan de discussie kan toevoegen, maar ik zou je aanraden wat meer na te gaan wat je anderen wilt leren in plaats van laten zien wat je zelf al weet. Trouwens, niet persoonlijk bedoeld hoor! :-)
@mark
wat ik bedoelde is dat je energie niet dempt maar absorbeert.
@bertjan
Nogmaals, mijn tekst was indderdaad misschien te wetenschappelijk uitgedrukt en was zeker niet de bedoeling om mijn kennis ten tonele te stellen, hoewel nergens in de huisregels staat dat kennis niet verkondigd mag worden, maar goed. Mijn intentie was eerder om interesse te stimuleren bij mensen en om de nieuwsgierigheid te prikkelen bij mensen.
onnodige informatie vind ik onterecht, het gaat duidelijk over wetenschap (vervorming van een metaal) en dus verwacht men een wetenschappelijke bijdrage in mijn ogen.
Dit neemt niet weg dat als jij het als onnodige informatie ervaart, dat een ander het ook zo ervaart. In het verleden hebben mensen al vaker iets bijgeleerd uit mijn teksten, hoe wetenschappelijk ook.
De titel is op zich al wetenschappelijk en de afbeelding van de uitgerokken staafjes met een duidelijke breuk ter hoogte van de insnoering en een duidelijke verlenging(daarbij denk ik aan een klassieke trekproef van een monster) is toch zuiver wetenschappelijk. Dit heeft toch bitter weinig met auto’s te maken of toch onrechtstreeks, niet?
Trouwens de moderne auto is 1 van de technologische doorbraken van de 20ste eeuw naast de uitvinding van de PC, dus kan je de passie voor auto’s ervaren op verschillende manieren, de een al te wetenschappelijker dan de ander, maar er bestaat geen algemene regel.
Google naar “elastisch staal” en 9 van de 10 krijg je een wetenschappelijke tekst. Maar goed, wat mij betreft einde discussie.