Utafiti huu unachunguza jinsi kuunganisha kimuundo betri za kuendesha gari ndani ya nguzo wima za mwili wa basi zilizo kati ya madirisha katika basi la umeme lenye sakafu ya chini kunavyobadilisha tabia yake katika mgongano wa upande. Nguzo iliyounganishwa na betri katika muundo huu si kifuniko cha kuhifadhi nishati pekee; pia ni elementi yenye kazi nyingi ya kubeba mzigo inayoshiriki kusambaza upya nguvu za mgongano kupitia ukuta wa upande, kizingiti cha sakafu na mstari wa paa. Watafiti walilinganisha O-model inayowakilisha muundo wa kawaida wa mwili wa dizeli na B-model iliyounganishwa na betri katika mazingira ya Ansys 2023 R2 chini ya hali sita tofauti za athari za upande.

Masharti ya upakiaji ya utafiti yalitokana na mbinu ya kizuizi kinachohamishika na kinachoweza kuharibika — Mobile Deformable Barrier (MDB) — katika UNECE Regulation No. 95. Hata hivyo, basi lililochunguzwa ni la kategoria M3, na UNECE R95 hutumika hasa kwa magari ya M1 na baadhi ya N1. Kwa hiyo, utafiti huu si jaribio la uthibitishaji au la ulinganifu la UNECE R95; unatumia jiometria ya mgongano na masharti ya athari ya R95 kama mfumo sanifu wa upakiaji wa kihandisi wa kulinganisha miundo miwili ya basi chini ya masharti yale yale.

Matokeo makuu yanaonyesha kwamba muundo uliounganishwa na betri hauzalishi tu “mkazo wa juu wa kilele ulio mdogo” katika kila kipimo, bali kwa kusambaza mzigo wa athari kwa ufanisi zaidi katika maeneo tofauti ya muundo, hupunguza ulemavu wa juu, mkazo sawa wa wastani wa mwili, mkazo katika nguzo muhimu na kasi za kilele katika sehemu za kuunganisha viti. Kwa wastani wa hali tatu, ulemavu wa juu ulipungua kutoka 312,18 mm hadi 255,42 mm, takriban %18,2; mkazo sawa wa wastani ukapungua kutoka 70,14 MPa hadi 52,83 MPa, takriban %24,7. Wastani wa kupungua kwa kasi za kilele katika sehemu za udhibiti ni takriban %16,1.

Hata hivyo, utafiti hauigizi kusagika, kutoboka, mzunguko mfupi, kupotea kwa uhami wa umeme au tabia ya thermal runaway ya seli halisi za betri wakati wa mgongano. Kwa hiyo, matokeo yanahusu uwezo wa kimuundo wa mwili wa gari kustahimili mgongano; si ushahidi wa moja kwa moja wa usalama wa ajali wa mfumo wa betri katika kiwango cha seli au wa utendaji wa majeraha ya abiria katika jaribio la ukubwa kamili.

Kuweka betri ndani ya nguzo ya kubeba mzigo ya basi kunabadilisha nini?

Katika muundo wa kawaida wa gari la umeme, mfumo wa betri mara nyingi huchukuliwa kama kifurushi cha kuhifadhi nishati kilichotenganishwa na mwili wa kimuundo. Mbinu ya utafiti huu hupeleka ujazo wa kijiometri wa betri moja kwa moja kwenye nguzo wima za kubeba mzigo zilizo kati ya madirisha ya basi. Hivyo, elementi hiyo hiyo huhifadhi seli za betri na pia huwa sehemu ya mfumo wa mwili wa kubeba mzigo dhidi ya nguvu za athari zinazotoka upande.

Wazo hili si tu “kuongeza uzito zaidi ndani ya nguzo”. Dhana ya kimekanika ya utafiti ni kwamba, kwa kuunganisha betri, ugumu wa sehemu ya nguzo na uzito bora wa kubeba mzigo hubadilika na hivyo njia ya upitishaji wa mzigo wa mgongano hupangwa upya. Badala ya nishati ya athari kujilimbikiza tu katika nguzo ya eneo lililogongwa, lengo ni kuihamisha kwenye eneo pana zaidi la mwili kupitia sakafu, kizingiti, nguzo jirani na mstari wa paa.

Basi lililochunguzwa

Gari kuu la utafiti ni basi la mjini la midi lenye mlango wa chini, JSC “Ukrbusbusprom” model 4289. Gari lina urefu wa takriban 9 m na uwezo wa abiria 85. Zaidi ya %60 ya sehemu ya abiria ina sakafu ya chini; katika sehemu ya nyuma, sakafu juu ya ekseli ya kuendesha hupanda hadi takriban 400 mm.

Katika dhana ya uwekaji umeme, injini ya dizeli Deutz BF4M1013FC yenye nguvu ya kawaida ya 125 kW na torati ya juu ya 520 N·m inapendekezwa kubadilishwa na kitengo cha kati cha uendeshaji wa umeme ZF CeTrax 2. Chanzo kinatoa kwa mota ya umeme nguvu ya kawaida ya 210 kW, nguvu ya kilele ya 360 kW na torati ya juu ya mota ya 870 N·m.

Nguzo zilizounganishwa na betri zilibuniwaje?

Kwa mfumo wa kuendesha, seli za prismatic aina ya CATL BTF1 zenye voltage ya kawaida ya takriban 3,2 V, uwezo wa 172,5 Ah na nishati ya takriban 0,55 kWh zilitumika kama msingi: LiFePO₄.

Kulingana na hesabu ya modeli dhabiti, kila nguzo kati ya madirisha yenye kimo cha takriban 2,2 m inaweza kubeba hadi seli 53. Jumla ya uzito wa seli katika nguzo moja ni takriban 193 kg. Ikiwa uzito wa ziada wa takriban 100 kg unakadiriwa kwa kifuniko cha kimuundo, mfumo wa joto, vifaa vya umeme na vipengele vya usalama, jumla ya uzito wa kila nguzo iliyounganishwa na betri hufikia takriban 293 kg.

Thamani ya 250 km hapa si matokeo ya jaribio halisi la barabarani. Chanzo kinaiwasilisha kama makadirio ya kihandisi yaliyotokana na uwezo wa nishati wa 351 kWh na matumizi ya wastani yaliyokadiriwa ya 1,2–1,5 kWh/km.

Kwa nini kuna thamani mbili tofauti za uzito?

Makala imetumia ufafanuzi wawili wa uzito kwa madhumuni tofauti. Katika hesabu ya dhana ya mwili wenye betri katika kiwango cha mwili wa kimuundo pekee, uzito huongezeka kutoka 1947 kg hadi 5464 kg. Kwa upande mwingine, katika modeli kamili ya Ansys iliyoundwa kwa ajili ya mgongano, injini, mifumo midogo ya mbele na nyuma na uzito mwingine pia umejumuishwa. Katika hali hii, uzito wa jumla wa uwakilishi ni 9537 kg kwa O-model ya kawaida na 11.099 kg kwa B-model.

Kwa hiyo, jozi za 1947/5464 kg na 9537/11.099 kg si thamani zinazokinzana za kiasi kilekile cha kimwili; ni ufafanuzi wa uzito katika viwango tofauti vya upeo wa modeli.

Je, UNECE R95 kweli ni jaribio la uthibitishaji linaloweza kutumika kwa basi hili?

Hapana. Kwa sababu gari lililochunguzwa ni la kategoria M3, watafiti hawaelezi kazi yao kama jaribio rasmi la homologesheni la UNECE R95. Utaratibu wa mgongano wa upande uliobainishwa katika R95 umetumika hapa kama rejea sanifu kwa upakiaji linganishi wa elementi zenye ukomo.

Katika masharti ya rejea ya R95, jumla ya uzito wa kizuizi kinachohamishika na kinachoweza kuharibika ni 950 ± 20 kg na kasi ya athari ni 50 ± 1 km/saa, yaani takriban 13,88 m/s. Kizuizi hugonga takriban kwa pembe ya 90° dhidi ya mhimili wa urefu wa gari. Katika utafiti, mpangilio huu wa kimwili ndio msingi wa upakiaji wa modeli ya Ansys.

Tofauti hii ni muhimu. Muundo kuonyesha matokeo bora ya nambari chini ya nguvu inayofanana na R95 haimaanishi kwamba gari limepata cheti cha R95 au limefaulu jaribio halisi la mgongano wa ukubwa kamili.

Njia sita za ulinganisho

Katika utafiti, mwili wa kawaida umeonyeshwa kwa herufi “O” na mwili uliounganishwa na betri kwa herufi “B”. Upande na eneo la athari vimefafanuliwa kwa herufi ya pili na ya tatu.

Mfumo wa kihisabati wa nishati ya athari

Kabla ya uchanganuzi wa kina wa elementi zenye ukomo, chanzo kinaweka mfumo uliorahisishwa wa nishati ili kueleza usambazaji wa nishati ya mgongano. Jumla ya nishati ya kimakanika ya awali ni:

\[ E_0 = E^{bus}_{pl}+ E^{bus}_{el}+ E^{MDB}_{pl}+ E^{MDB}_{el}+ E_{ft}+ E^{res}_{kin} \]

na hugawanywa kwa namna hiyo. Hapa vipengele vinawakilisha, kwa mfuatano, nishati ya ulemavu wa plastiki na elastiki ya mwili wa basi, nishati ya ulemavu wa plastiki na elastiki ya MDB, nishati inayopotea kwa msuguano na nishati ya kinetiki iliyobaki baada ya mgongano.

Wakati mwendo wa mzunguko wa MDB unaweza kupuuzwa, kipengele kikuu cha nishati ya kinetiki ya awali ni:

\[ E_0 \approx \frac{1}{2}m_{MDB}v_0^2 \]

na kinaweza kuzingatiwa hivyo. \(m_{MDB}\) ni takriban 950 kg, na \(v_0\) ni takriban 13,88 m/s.

Kwa nini nishati yote ya mgongano haitumiki katika nguzo moja?

Kwa sababu athari ya upande ni tukio la eneo mahususi. Nishati yote ya kinetiki ya kizuizi haileti ulemavu wa kiwango sawa katika mwili mzima wa basi kwa wakati mmoja. Uzito bora wa eneo lililogongwa, ugumu wa elementi zinazolizunguka na njia za upitishaji wa mzigo huamua kiasi cha nishati ambacho eneo hilo hupokea kwa kweli.

Kwa hiyo, chanzo kinafafanua nishati ya athari ya eneo kwa sehemu ya \(n\) ya mwili, kulingana na uzito uliopunguzwa, kama:

\[ E_{loc,n} = \frac{1}{2} \left( \frac{m_{MDB}m_{eff,n}} {m_{MDB}+m_{eff,n}} \right)v_0^2 \]

\(m_{eff,n}\) ni uzito bora wa sehemu ya mwili inayoshiriki kikamilifu katika athari.

Uhusiano kati ya nishati hii ya eneo na ulemavu wa juu unaonyeshwa kupitia kazi inayofanywa na nguvu ya upinzani wa muundo:

\[ E_{abs,n} = \int_0^{u_{max,n}}F_n(u)\,du \]

kama inavyoonyeshwa.

Hapa \(F_n(u)\) inawakilisha upinzani wa nguvu dhidi ya uhamisho wa sehemu ya muundo, na \(u_{max,n}\) inawakilisha ulemavu wa juu. Kwa nishati ileile ya athari ya eneo, kuongezeka kwa kazi ya upinzani kinadharia hupunguza ulemavu wa juu. Nguzo zilizounganishwa na betri katika utafiti huu zilitathminiwa hasa kupitia upinzani huu wa kimuundo na usambazaji wa mzigo.

Kigezo cha eneo cha kufyonza nishati

Chanzo pia kinafafanua:

\[ \Psi_n=\frac{E_{abs,n}}{E_{loc,n}} \]

kigezo kisicho na vipimo. \(\Psi_n\) ni kipimo kilichorahisishwa kinachoonyesha ni kiasi gani cha nishati ya athari ya eneo kinachofyonzwa na sehemu husika ya mwili kupitia ulemavu wa kimuundo. Wakati \(E_{abs,n}\approx E_{loc,n}\), kigezo hukaribia 1.

Modeli ya elementi zenye ukomo

Uchanganuzi wa nambari ulifanywa katika mazingira ya Ansys Mechanical 2023 R2. Modeli kuu ina nodi 95.630 na elementi 30.849. Kati ya hizo, 15.897 ni elementi za beam, 552 za shell na 14.400 za solid. Urefu wa juu wa elementi bainifu ni 30 mm.

Utafiti haukutegemea msongamano mmoja tu wa mesh. Hali ya B-l-r ilitatuliwa tena kwa ukubwa wa juu wa elementi wa 25 mm; modeli iliyoboreshwa ilifikia nodi 140.176 na elementi 43.013. Tofauti ya mkazo wa juu wa von Mises kati ya mesh mbili ilibaki chini ya %2, na tofauti ya ulemavu wa juu chini ya %0,5. Matokeo haya yanatoa ukaguzi wa usikivu wa mesh kwa matokeo ya jumla ya FEM.

Mwili wa chuma ulifanyiwa modeli kama S235J; chanzo kinatoa nguvu ya kutiririka ya 254 MPa na nguvu ya mwisho ya 410 MPa. Tabia ya nyenzo iliwakilishwa kwa bilinear isotropic hardening. Nyenzo ya alumini iliyotumika kwa MDB ina moduli ya elastiki ya 71 GPa na nguvu ya kutiririka ya 280 MPa. Mgawo wa msuguano \(\mu=0,4\) ulitumika katika mgusano wa chuma na alumini.

Suluhisho la mpito linahusisha jumla ya muda wa athari wa 0,3 sekunde. Hatua ya kwanza ya muda iliwekwa kuwa \(10^{-3}\) s, ya chini \(10^{-6}\) s na ya juu \(10^{-2}\) s.

Modeli inarahisisha michakato ipi ya kimwili?

Mwili umefanyiwa modeli kwa kiasi kikubwa kwa elementi za beam. Jiometria ya kina ya eneo la miunganisho ya kulehemu haikufanyiwa modeli na miunganisho ilichukuliwa kuwa migumu. Utegemezi wa strain-rate, kuvunjika na vigezo vya failure havikutumika kwa chuma na alumini. Taratibu za kusagika za eneo katika muundo wa asali wa alumini wa MDB hazikutatuliwa kwa kina.

Muhimu zaidi, tabia ya kielektrokemia ya seli za betri, ulemavu wa seli, uhami wa umeme, mzunguko mfupi, usalama wa betri baada ya mgongano na thermal runaway viko nje ya upeo wa utafiti. Kwa hiyo, matokeo ya FEM hayathibitishi kwamba seli ya betri haitaharibika katika ajali halisi.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Je, mwili uliounganishwa na betri ulizalisha mkazo wa kilele ulio chini katika hali zote?

Hapana. Hili pia ni mojawapo ya matokeo muhimu ya utafiti. Mkazo wa juu wa eneo wa von Mises \(\sigma_{max}\) peke yake hauwakilishi usalama wa mwili mzima katika mgongano. Katika hali ya B-l-f, B-model ilizalisha mkazo wa kilele ulio chini, lakini katika hali mbili za nyuma mkazo wa kilele wa jumla wa B-model ulikuwa juu kidogo kuliko wa O-model. Sababu si kwamba nguzo ngumu zaidi za betri huondoa athari, bali kwamba huhamisha mzigo kwenda maeneo mengine kama vile tao la gurudumu.

Thamani za \(\sigma_{max}\) katika hali zote zilizidi nguvu ya kutiririka ya 254 MPa iliyotumika kwa S235J. Chanzo kinaeleza kwamba thamani hizi za juu za kilele ni mikusanyiko ya muda mfupi ya mkazo wa plastiki inayotokea katika maeneo madogo sana ya modeli ya elementi zenye ukomo na kwamba hazipaswi kutafsiriwa peke yake kama kuporomoka kwa jumla kwa mwili.

Kwa nini mkazo wa wastani unaweza kutoa maelezo zaidi?

Thamani ya kilele iliyopitiliza katika nodi moja au kundi dogo la elementi inaweza kuonyesha tofauti na hali halisi jinsi mwili mzima ulivyolemewa. Kwa hiyo, utafiti pia unatumia \(\sigma_{ave}\), yaani thamani ya juu ya mkazo wa wastani wa von Mises kwenye mwili kwa muda.

Kwa kuchukua wastani wa hali tatu, thamani ya \(\sigma_{ave}\) ya O-model ni takriban 70,14 MPa na ya B-model ni 52,83 MPa. Muundo uliounganishwa na betri huzalisha takriban %24,7 mkazo sawa wa wastani ulio chini.

Tofauti kubwa zaidi iko katika ulinganisho wa B-l-f/O-l-f upande wa dereva: kupungua kutoka 85,38 MPa hadi 59,18 MPa ni takriban %30,7.

Mkazo katika nguzo muhimu za betri ulibadilika kwa kiasi gani?

Kigezo maalum kilichotumika kwa nguzo, \(\sigma_p\), ni mkazo wa juu zaidi ulioonekana kati ya nguzo 12 za kati ya madirisha katika muda wa simuleringi wa 0,3 sekunde.

Katika O-model ya asili, mikazo ya kilele ya nguzo katika hali tatu ni 431,45, 451,98 na 457,72 MPa. Zote ziko juu ya kikomo cha chini cha nguvu ya mwisho cha 410 MPa kilichotolewa katika chanzo kwa S235J. Katika B-model iliyounganishwa na betri, thamani husika ni 260,46, 296,28 na 265,97 MPa; hivyo hubaki karibu na eneo la kutiririka.

Ikihesabiwa moja kwa moja kwa kutumia thamani za Table 1, kupungua kwa mkazo wa nguzo ni:

• B-l-f / O-l-f: takriban %39,6
• B-l-r / O-l-r: takriban %34,4
• B-r-r / O-r-r: takriban %41,9
• Wastani wa njia tatu: takriban %38,7

Katika baadhi ya aya za maandishi ya chanzo, asilimia tofauti kama %52,6–72,1 zimetolewa kwa kupungua huku; hazilingani kihisabati na namba katika Table 1. Katika hesabu ya Verianla, thamani za mkazo zilizochapishwa moja kwa moja katika jedwali kuu zilitumika.

Ulemavu wa juu ulipungua kwa kiasi gani?

Katika utafiti, neno “deformation” halimaanishi strain ya nyenzo, bali uhamisho wa nodi katika nafasi. Kwa hiyo, thamani za mm zilizotolewa zinaonyesha ni kwa kiasi gani mwili wa basi ulisogea ndani au pembeni.

Katika ulinganisho wa upande wa dereva, ulemavu wa juu ulipungua kutoka 447,73 mm hadi 384,73 mm; tofauti ni 63,00 mm. Katika hali ya nyuma kushoto, kupungua kutoka 237,51 mm hadi 189,79 mm kulionekana, na katika hali ya nyuma kulia kutoka 251,30 mm hadi 191,74 mm.

Wastani wa hali tatu hupungua kutoka 312,18 mm hadi 255,42 mm; hii ni kupungua kwa takriban %18,2. Kwa hiyo, usemi wa “takriban robo” katika muhtasari wa chanzo haulingani kikamilifu kihisabati na ulemavu wa juu; kupungua kwa takriban robo kunaonekana katika kipimo cha mkazo wa wastani.

Kwa nini mahali ulemavu unapotokea ni muhimu kama kiasi chake?

Chanzo hakijadili ukubwa wa ulemavu pekee, bali pia nafasi yake kwa kuzingatia nafasi ya kuishi ya abiria. Katika B-model, mwendo wa elementi za kubeba mzigo karibu na dereva kuelekea ndani ya kabini unaonekana kuwa mdogo zaidi.

Katika mgongano wa nyuma upande wa kulia, ulemavu wa juu katika modeli iliyounganishwa na betri huhamia kwenye kizingiti cha sakafu, wakati katika muundo wa kawaida hujikita kwenye nguzo ya mlango wa kati. Waandishi wanaona ulemavu katika nguzo ya mlango kuwa muhimu zaidi kimuundo kwa sababu unalingana moja kwa moja zaidi na eneo la viungo vya chini vya abiria.

Hata hivyo, utafiti hauna modeli ya mwili wa binadamu au manekeni ya mgongano. Kwa hiyo, uboreshaji huu wa kijiometri hauwezi kutafsiriwa moja kwa moja kama “jeraha limepungua kwa kiasi hiki”.

Ucheleweshaji wa muda kati ya mkazo na ulemavu wa juu

Wakati wa athari, kilele cha mkazo wa eneo hutokea kwanza, huku ulemavu wa juu wa mwili ukitokea baadaye. Utafiti unafafanua tofauti hii kama:

\[ \Delta t=t_{\delta max}-t_{\sigma max} \]

na kuifafanua hivyo.

Katika O-model, muda huu ni 35,50–95,14 ms, na katika B-model ni 29,91–56,51 ms. Wastani wa hali tatu hupungua kutoka takriban 55,86 ms hadi 39,10 ms.

Chanzo kinahusisha hili na muundo uliounganishwa na betri kutulia mapema zaidi baada ya mgongano na mwendo wa ulemavu uliobaki kuendelea kwa muda mfupi zaidi.

Je, strain energy nyingi zaidi daima humaanisha mwili salama zaidi?

Hapana. Katika utafiti huu, tafsiri ya aina hiyo inapaswa kuepukwa hasa. Jumla ya strain energy inayoripotiwa katika Ansys ni nishati ya ulemavu inayohusiana na hali ya mkazo-strain ndani ya muundo:

\[ E_{tot}= \frac{1}{2} \int_V \sigma_{ij}\varepsilon_{ij}\,dV \]

Katika umbo la elementi zenye ukomo, usemi huohuo ni:

\[ E_{tot}=\frac{1}{2}u^TKu \]

na hutolewa hivyo.

O-model ilizalisha thamani ya jumla ya strain energy iliyo juu kidogo katika hali zote. Kwa mfano, upande wa dereva, 93,13 kJ kwa O-l-f na 92,21 kJ kwa B-l-f; katika hali ya nyuma kulia, 93,00 na 85,20 kJ zilihesabiwa.

Hata hivyo, thamani ya juu ya nishati katika O-model inaonekana pamoja na ulemavu mkubwa zaidi wa mwili, kuingilia zaidi ndani ya kabini na mtikisiko wa mabaki unaodumu zaidi. Kwa hiyo, chanzo kinakataa hitimisho la “strain energy nyingi zaidi = crashworthiness bora zaidi”. Faida ya B-model si kutumia nishati kwa kuleta ulemavu mkubwa zaidi, bali ni kusambaza upya njia za mzigo kwa namna inayodhibitiwa zaidi.

Kasi katika sehemu za kuunganisha viti inaonyesha nini?

Katika utafiti, historia ya kasi dhidi ya muda ya nodi tatu za udhibiti zilizo karibu na viunga vya kiti cha dereva na abiria ilifuatiliwa. Matumizi ya kasi ni uchaguzi wa makusudi wa mbinu; chanzo kinaeleza kwamba kupata uharakishaji kutoka katika derivative ya nambari kunaweza kutengeneza vilele bandia vya masafa ya juu, ilhali kasi ya nodi hupatikana moja kwa moja kutoka katika suluhisho la transient la Ansys.

Kasi za kilele katika B-model ni takriban %15,9–16,6 chini katika hali zote tatu. Wastani wa kasi ya sehemu za udhibiti hupungua kutoka 9,82 m/s hadi takriban 8,24 m/s.

Matokeo haya yanaendana na upitishaji mdogo wa msukumo wa athari; hata hivyo, kipimo cha kasi si kipimo cha moja kwa moja cha jeraha la abiria.

Je, utafiti unathibitisha kwamba majeraha ya abiria yamepungua?

Hapana. Ingawa chanzo kinataja vigezo vya majeraha ya kichwa, kifua na nyonga vinavyotumika katika muktadha wa R95, utafiti haukutumia manekeni ya aina ya ES-2/ES-2re, modeli ya elementi zenye ukomo ya mwili wa binadamu au jaribio la kimwili la dummy.

Waandishi wanapendekeza kwamba kuingia kidogo ndani ya kabini, kasi ndogo ya kiunga cha kiti na ucheleweshaji mfupi wa mkazo-ulemavu vinaweza kuhusishwa na hatari ndogo ya majeraha. Hata hivyo, wanaacha hili wazi kama dhana inayopaswa kujaribiwa baadaye kwa modeli ya binadamu/manekeni au jaribio la kimwili.

Matokeo muhimu zaidi ya kimekanika: kupanga upya njia ya mzigo

Gari lililounganishwa na betri ni zito kuliko O-model katika modeli kamili ya Ansys: 11.099 kg dhidi ya 9537 kg. Hata hivyo, ulemavu na vipimo vingi vya jumla vya mwitikio ni bora zaidi. Kwa hiyo, matokeo hayawezi kupunguzwa kuwa maelezo tu kwamba “gari zito zaidi husogea kidogo”.

Utaratibu unaopendekezwa na utafiti ni kwamba nguzo zilizounganishwa na betri hubadilisha ukuta wa upande kutoka mfumo wa mirija unaopinda kwa urahisi katika eneo moja kuwa mtandao wa kubeba mzigo unaousambaza zaidi. Nguvu ya athari huhamishwa kwenda nguzo jirani, elementi ya kizingiti, mstari wa paa na matao ya magurudumu.

Kutokana na hilo, mkazo wa juu wa jumla unaweza usipungue katika baadhi ya sehemu; unaweza hata kuongezeka kidogo katika B-model. Kwa upande mwingine, mkazo katika nguzo za eneo muhimu la abiria, ulemavu wa mwili na kasi ya sehemu za udhibiti vinaweza kupungua. Kwa hiyo, utafiti unaonyesha kwamba tathmini ya crashworthiness haipaswi kufanywa kwa kutegemea namba moja tu ya mkazo wa juu.

Maridhiano ya kihandisi: matengenezo na ukarabati

Kuweka betri moja kwa moja ndani ya elementi ya kubeba mzigo kunaleta tatizo jingine la kihandisi: uwezo wa kuhudumiwa. Ikilinganishwa na vifurushi vya kawaida vya betri vinavyoweza kutolewa, kiwango cha juu cha ujumuishaji wa kimuundo kinaweza kufanya kubadilisha seli au moduli, ukarabati baada ya ajali na urejelezaji kuwa vigumu zaidi.

Chanzo kinajadili kwa siku zijazo usanifu wa nguzo yenye tabaka mbili, yenye ganda la kimuundo la nje linaloharibika kwa kudhibitiwa wakati wa mgongano na kaseti ya Rechargeable Energy Storage System (REESS) inayoweza kuondolewa ndani. Hili bado si matokeo ya utafiti yaliyofanyiwa majaribio, bali ni pendekezo la muundo linaloweza kuendelezwa siku zijazo.

Mambo ambayo utafiti hauyasemi

Utafiti huu wa FEM hauamui ustahimilivu wa seli ya betri dhidi ya kusagika au kutoboka, uwezekano wa thermal runaway, kuenea kwa moto, kuendelea kwa uhami wa umeme, usalama wa voltage ya juu baada ya ajali au tabia halisi ya kuvunjika kwa kifuniko cha betri.

Modeli pia haijumuishi miunganisho ya kulehemu kwa kina, athari za strain-rate na kuvunjika kamili kwa nyenzo. Modeli inayotumia zaidi elementi za beam imeundwa kwa ajili ya ugumu wa jumla wa mwili, ulemavu na uhamishaji wa mzigo; haitoshi kwa uchanganuzi wa uthibitishaji wa kushindwa kwa seli na miunganisho katika eneo mahususi.

Kwa hiyo, matokeo yanapaswa kusomwa kuwa “dhana ya nguzo iliyounganishwa na betri iliboresha mwitikio wa kimuundo wa athari ya upande katika modeli ya nambari ya mwili iliyochunguzwa”. Hitimisho kwamba “usanifu huu ni salama bila shaka katika ajali halisi” halijaonyeshwa na chanzo.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Kichwa asili: Side-Impact Crashworthiness of Low-Emission Electric Bus with Battery-Integrated Inter-Window Pillars Under UNECE R95 Conditions

Waandishi: Kostiantyn Holenko; Oleksandr Dykha; Anna Piętocha; Ivan Kernytskyy; Orest Horbay; Wojciech Górski; Eugeniusz Koda.

Corresponding authors: Anna Piętocha na Eugeniusz Koda.

Taasisi: Khmelnytskyi National University; Warsaw University of Life Sciences-SGGW; Lviv Polytechnic National University.

Jarida: Machines.

Mchapishaji: MDPI.

Rekodi ya bibliografia: Machines 2026, 14(6), 703.

DOI:10.3390/machines14060703

Tarehe: Iliwasilishwa 27 Mei 2026; ilirekebishwa 15 Juni 2026; ilikubaliwa 17 Juni 2026; ilichapishwa 19 Juni 2026.

Aina ya chanzo: Makala ya utafiti iliyopitiwa na wenzao.

Leseni: Creative Commons Attribution (CC BY).

Ufadhili: Waandishi wameripoti kwamba hawakupokea ufadhili wa nje.

Upatikanaji wa data: Chanzo kinaeleza kwamba michango asili ya utafiti imo ndani ya makala na kwamba maswali ya ziada yanaweza kuelekezwa kwa corresponding authors.

Mgongano wa maslahi: Waandishi hawakuripoti mgongano wa maslahi.

Mbinu kuu: Uchanganuzi wa transient wa elementi zenye ukomo kwa Ansys Mechanical 2023 R2 chini ya masharti linganishi ya upakiaji yanayotegemea UNECE R95; kulinganisha O-model ya kawaida na B-model iliyounganishwa na betri katika maeneo matatu ya athari kwa kila modeli.

Matokeo makuu: Modeli iliyounganishwa na betri ilipunguza ulemavu wa juu na kasi ya kilele ya sehemu za udhibiti katika hali zote zilizochunguzwa; pia ilipunguza mkazo wa wastani wa mwili na mikazo katika nguzo muhimu za kati ya madirisha. Hata hivyo, mkazo wa juu wa jumla haukupungua katika hali zote; hali hii ilihusishwa na mzigo kuhamishwa kwenda maeneo mengine ya muundo.

Kikomo muhimu cha tafsiri: Utafiti si jaribio rasmi la ulinganifu wa UNECE R95 kwa basi la M3. Jaribio halisi la mgongano wa ukubwa kamili, manekeni ya abiria, uharibifu wa betri katika kiwango cha seli, mzunguko mfupi, thermal runaway na tathmini ya moto havikufanywa.

Dokezo la nambari ndani ya chanzo: Asilimia za kupungua zilizohesabiwa moja kwa moja kutoka thamani za mkazo wa nguzo katika Table 1 hazilingani na %52,6–72,1 na kauli ya “zaidi ya nusu” iliyotolewa katika baadhi ya sehemu za maandishi. Kupungua kwa hali tatu kulingana na Table 1 ni takriban %34–42, huku wastani wa kupungua ukiwa %38,7. Vivyo hivyo, ingawa sentensi moja katika sehemu ya Discussion inasema kwamba thamani ya δmax ya B-model ni kubwa zaidi kwa hali za nyuma, katika Table 1 thamani zote za δmax za B-model ni chini kuliko thamani husika za O-model. Maandishi ya Verianla yamefanya kutolingana huku kuonekane badala ya kukusahihisha kimya kimya na yamechukua jedwali kuu la nambari kama msingi.