Ин таҳқиқот меомӯзад, ки ҳамгироии сохтории батареяҳои кашишӣ ба сутунҳои амудии кузов байни тирезаҳои автобуси барқии пастфарш рафтори онро ҳангоми бархӯрди паҳлӯӣ чӣ гуна тағйир медиҳад. Сутуни бо батарея ҳамгирошуда дар ин тарҳ танҳо корпус барои нигоҳдории энергия нест; он ҳамчунин унсури бисёрвазифаи борбардор аст, ки дар азнавтақсимкунии қувваҳои бархӯрд дар тӯли девори паҳлӯӣ, остонаи фарш ва хатти сақф иштирок мекунад. Муҳаққиқон O-model-ро, ки сохтори анъанавии кузови дизелиро ифода мекунад, бо B-model-и бо батарея ҳамгирошуда дар муҳити Ansys 2023 R2 дар шаш сенарияи ҷудогонаи зарбаи паҳлӯӣ муқоиса кардаанд.

Шартҳои боргузории таҳқиқот аз равиши монеаи мобилии деформатсияшаванда — Mobile Deformable Barrier (MDB) — дар UNECE Regulation No. 95 гирифта шудаанд. Аммо автобуси таҳқиқшуда ба категорияи M3 дохил мешавад ва UNECE R95 асосан ба воситаҳои нақлиёти M1 ва баъзе N1 татбиқ мегардад. Аз ин рӯ, таҳқиқот санҷиши сертификатсия ё мутобиқати UNECE R95 нест; он геометрияи бархӯрд ва шартҳои зарбаи R95-ро ҳамчун чорчӯбаи стандартшудаи муҳандисии боргузорӣ барои муқоисаи ду меъмории автобус дар шароити яксон истифода мебарад.

Натиҷаи асосӣ нишон медиҳад, ки сохтори бо батарея ҳамгирошуда дар ҳар як нишондиҳанда танҳо “шиддати максималии камтар” ба вуҷуд намеорад, балки бо тақсим кардани бори зарба ба минтақаҳои гуногуни сохторӣ деформатсияи максималӣ, шиддати эквивалентии миёнаи кузов, шиддати сутуни критикӣ ва суръатҳои қулла дар нуқтаҳои пайвасти нишастгоҳро коҳиш медиҳад. Дар миёнаи се сенария деформатсияи максималӣ аз 312,18 mm то 255,42 mm, тақрибан %18,2; шиддати эквивалентии миёна бошад аз 70,14 MPa то 52,83 MPa, тақрибан %24,7 коҳиш ёфтааст. Коҳиши миёнаи суръатҳои қулла дар нуқтаҳои назоратӣ тақрибан %16,1 мебошад.

Бо вуҷуди ин, таҳқиқот фишурда шудан, сӯрох шудан, кӯтоҳпайвастшавӣ, аз даст рафтани изолятсияи барқӣ ё рафтори фирори гармии ҳуҷайраҳои воқеии батареяро ҳангоми бархӯрд моделсозӣ намекунад. Аз ин рӯ, натиҷаҳо ба тобоварии сохтории кузови воситаи нақлиёт ҳангоми бархӯрд дахл доранд; онҳо далели мустақим барои бехатарии садамаи батарея дар сатҳи ҳуҷайра ё нишондиҳандаи пуррамиқёси осеби мусофирон нестанд.

Ҷойгир кардани батарея дар сутуни борбардори автобус чиро тағйир медиҳад?

Дар тарҳи анъанавии воситаи нақлиёти барқӣ системаи батарея одатан ҳамчун бастаи нигоҳдории энергия, ки аз кузови сохторӣ ҷудо аст, баррасӣ мешавад. Равиши ин таҳқиқот ҳаҷми геометрии батареяро мустақиман ба сутунҳои амудии борбардор байни тирезаҳои автобус мегузаронад. Ҳамин тавр, як унсур ҳам ҳуҷайраҳои батареяро ҷой медиҳад ва ҳам ба қисми системаи борбардори кузов дар муқобили қувваҳои зарбаи паҳлӯӣ табдил меёбад.

Ин ғоя танҳо “илова кардани массаи бештар ба дохили сутун” нест. Фарзияи механикии таҳқиқот ин аст, ки бо ҳамгироии батарея, дар натиҷаи тағйир ёфтани сахтии буриши сутун ва массаи муассири борбардор роҳи интиқоли бори бархӯрд аз нав ташкил мешавад. Ба ҷои он ки энергияи зарба танҳо дар сутуни маҳаллии зарбахӯрда мутамарказ шавад, ҳадаф интиқоли он тавассути фарш, остона, сутунҳои ҳамсоя ва хатти сақф ба минтақаи васеътари кузов мебошад.

Автобуси таҳқиқшуда

Воситаи асосии таҳқиқот автобуси миёнаҳаҷми шаҳрии пастдаромади JSC “Ukrbusbusprom” model 4289 мебошад. Дарозии восита тақрибан 9 m ва ғунҷоиши он 85 мусофир аст. Зиёда аз %60 қисми мусофирбар пастфарш буда, дар қисми қафо фарш болои меҳвари гардонанда то тақрибан 400 mm боло меравад.

Дар консепсияи электрификатсия ба ҷойи муҳаррики дизелии Deutz BF4M1013FC бо қувваи номиналии 125 kW ва моменти максималии 520 N·m агрегати марказии ҳаракатдиҳандаи барқии ZF CeTrax 2 пешбинӣ шудааст. Манбаъ барои муҳаррики барқӣ қувваи номиналии 210 kW, қувваи қуллаи 360 kW ва моменти максималии муҳаррики 870 N·m-ро медиҳад.

Сутунҳои бо батарея ҳамгирошуда чӣ гуна тарҳрезӣ шуданд?

Барои системаи кашишӣ ҳуҷайраҳои призмаии навъи CATL BTF1 бо шиддати номиналии тақрибан 3,2 V, ғунҷоиши 172,5 Ah ва энергияи тақрибан 0,55 kWh асос гирифта шуданд: LiFePO₄.

Тибқи ҳисоби модели сахт, ҳар сутуни байни тирезаҳо бо баландии тақрибан 2,2 m метавонад ҳадди аксар 53 ҳуҷайраро ҷой диҳад. Массаи умумии ҳуҷайраҳо дар як сутун тақрибан 193 kg аст. Агар барои корпуси сохторӣ, системаи гармӣ, таҷҳизоти барқӣ ва ҷузъҳои бехатарӣ тақрибан 100 kg массаи иловагӣ қабул шавад, массаи умумии ҳар сутуни бо батарея ҳамгирошуда ба тақрибан 293 kg мерасад.

Қимати 250 km дар ин ҷо натиҷаи санҷиши воқеии роҳ нест. Манбаъ онро ҳамчун арзёбии муҳандисӣ медиҳад, ки аз ғунҷоиши энергетикии 351 kWh ва истеъмоли миёнаи қабулшудаи 1,2–1,5 kWh/km ҳосил шудааст.

Чаро ду қимати гуногуни масса вуҷуд дорад?

Дар мақола барои мақсадҳои гуногун ду таърифи масса истифода шудааст. Дар ҳисоби консепсияи кузови батареядор танҳо дар сатҳи кузови сохторӣ масса аз 1947 kg то 5464 kg зиёд мешавад. Аммо дар модели пурраи Ansys барои бархӯрд муҳаррик, зерсистемаҳои пеш ва қафо ва дигар массаҳо низ ба модел дохил шудаанд. Дар ин ҳолат массаи умумии намояндагӣ барои O-model-и анъанавӣ 9537 kg ва барои B-model 11.099 kg мебошад.

Аз ин рӯ, ҷуфтҳои 1947/5464 kg ва 9537/11.099 kg як бузургии физикии ба ҳам зид нестанд; онҳо таърифҳои масса дар сатҳҳои гуногуни фарогирии модел мебошанд.

Оё UNECE R95 воқеан санҷиши сертификатсионии татбиқшаванда барои ин автобус аст?

Не. Азбаски воситаи таҳқиқшуда ба категорияи M3 дохил мешавад, муҳаққиқон кори худро ҳамчун санҷиши расмии гомологатсияи UNECE R95 тавсиф намекунанд. Тартиби бархӯрди паҳлӯии дар R95 муайяншуда дар ин ҷо ҳамчун истиноди стандартӣ барои боргузории муқоисавии элементҳои ниҳоӣ истифода шудааст.

Дар шартҳои истинодии R95 массаи умумии монеаи мобилии деформатсияшаванда 950 ± 20 kg ва суръати зарба 50 ± 1 km/соат, яъне тақрибан 13,88 m/s аст. Монеа ба меҳвари тӯлии воситаи нақлиёт тақрибан бо кунҷи 90° бармехӯрад. Дар таҳқиқот ин тарҳи физикӣ асоси боргузории модели Ansys-ро ташкил додааст.

Ин фарқ муҳим аст. Натиҷаи беҳтари ададии сохтор дар зери қувваи монанд ба R95 маънои онро надорад, ки воситаи нақлиёт сертификати R95 гирифтааст ё аз санҷиши воқеии пуррамиқёси бархӯрд гузаштааст.

Шаш режими муқоиса

Дар таҳқиқот кузови анъанавӣ бо ҳарфи “O” ва кузови бо батарея ҳамгирошуда бо ҳарфи “B” нишон дода шудааст. Тараф ва минтақаи зарба бо ҳарфҳои дуюм ва сеюм муайян шудаанд.

Чорчӯбаи математикии энергияи зарба

Манбаъ пеш аз таҳлили муфассали элементҳои ниҳоӣ барои шарҳи тақсимшавии энергияи бархӯрд чорчӯбаи соддакардашудаи энергетикӣ месозад. Энергияи умумии механикии ибтидоӣ:

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

ба ин тарз ҷудо карда мешавад. Дар ин ҷо аъзоҳо мутаносибан энергияи деформатсияи пластикӣ ва чандири кузови автобус, энергияи деформатсияи пластикӣ ва чандири MDB, энергияи дар соиш талафшуда ва энергияи кинетикии баъди бархӯрд боқимондаро ифода мекунанд.

Вақте ки ҳаракати гардишии MDB-ро метавон сарфи назар кард, аъзои асосии энергияи кинетикии ибтидоӣ:

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

ба назар гирифта мешавад. \(m_{MDB}\) тақрибан 950 kg ва \(v_0\) тақрибан 13,88 m/s мебошад.

Чаро тамоми энергияи бархӯрд дар як сутун сарф намешавад?

Зеро зарбаи паҳлӯӣ ҳодисаи маҳаллӣ аст. Тамоми энергияи кинетикии монеа дар як лаҳза тамоми кузови автобусро ба як андоза деформатсия намекунад. Массаи муассири минтақаи зарбахӯрда, сахтии унсурҳои атроф ва роҳҳои интиқоли бор миқдори энергияеро муайян мекунанд, ки он минтақа воқеан мегирад.

Аз ин рӯ, манбаъ энергияи маҳаллии зарбаро барои минтақаи \(n\)-уми кузов дар асоси массаи камкардашуда чунин муайян мекунад:

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

\(m_{eff,n}\) массаи муассири қисми кузовест, ки дар зарба фаъолона иштирок мекунад.

Муносибати байни ин энергияи маҳаллӣ ва деформатсияи максималӣ бошад тавассути кори қувваи муқовимати сохторӣ:

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

нишон дода мешавад.

Дар ин ҷо \(F_n(u)\) муқовимати қувва-ҷойивазкунии қисми сохтор ва \(u_{max,n}\) деформатсияи максималиро ифода мекунад. Ҳангоми якхела будани энергияи маҳаллии зарба, баланд шудани функсияи муқовимат аз ҷиҳати назариявӣ деформатсияи максималиро коҳиш медиҳад. Сутунҳои бо батарея ҳамгирошудаи таҳқиқот низ асосан аз рӯи ҳамин муқовимати сохторӣ ва тақсимоти бор арзёбӣ шудаанд.

Коэффитсиенти маҳаллии фурӯнишонии энергия

Манбаъ инчунин:

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

коэффитсиенти беандозаро муайян мекунад. \(\Psi_n\) нишондиҳандаи идеализатсияшудаест, ки нишон медиҳад қисми дахлдори кузов чӣ қадар аз энергияи маҳаллии зарбаро тавассути деформатсияи сохторӣ фурӯ менишонад. Дар ҳолати \(E_{abs,n}\approx E_{loc,n}\) коэффитсиент ба 1 наздик мешавад.

Модели элементҳои ниҳоӣ

Таҳлили ададӣ дар муҳити Ansys Mechanical 2023 R2 анҷом дода шудааст. Модели асосӣ аз 95.630 гиреҳ ва 30.849 элемент иборат аст. Аз онҳо 15.897 beam, 552 shell ва 14.400 solid элемент мебошанд. Дарозии максималии хоси элемент 30 mm аст.

Таҳқиқот танҳо ба як зичии шабака такя накардааст. Сенарияи B-l-r бо андозаи максималии элемент 25 mm аз нав ҳал карда шуда, модели такмилёфта ба 140.176 гиреҳ ва 43.013 элемент расидааст. Фарқи максималии шиддати von Mises байни ду шабака аз %2 ва фарқи максималии деформатсия аз %0,5 кам боқӣ мондааст. Ин натиҷа барои баромадҳои глобалии FEM санҷиши ҳассосияти шабакаро таъмин мекунад.

Кузови пӯлодӣ ҳамчун S235J моделсозӣ шудааст; дар манбаъ ҳадди ҷорӣшавӣ 254 MPa ва ҳадди ниҳоии мустаҳкамӣ 410 MPa дода шудааст. Рафтори мавод бо bilinear isotropic hardening ифода шудааст. Модули чандирии маводи алюминии барои MDB истифодашуда 71 GPa ва ҳадди ҷорӣшавӣ 280 MPa мебошад. Барои тамоси пӯлод-алюминий коэффитсиенти соиш \(\mu=0,4\) гирифта шудааст.

Ҳалли гузаранда вақти умумии зарбаи 0,3 сонияро фаро мегирад. Қадами ибтидоии вақт \(10^{-3}\) s, ҳадди ақал \(10^{-6}\) s ва ҳадди аксар \(10^{-2}\) s муайян шудааст.

Модел кадом равандҳои физикиро содда мекунад?

Кузов асосан бо элементҳои beam моделсозӣ шудааст. Геометрияи муфассали маҳаллии пайвастҳои кафшерӣ моделсозӣ нашуда, пайвасти сахт қабул шудааст. Барои пӯлод ва алюминий вобастагии strain-rate, шикаст ва меъёрҳои failure истифода нашудаанд. Механизмҳои маҳаллии фишурдашавии сохтори асалшакли алюминии MDB ба таври муфассал ҳал нашудаанд.

Муҳимтар аз ин, рафтори электрохимиявии ҳуҷайраҳои батарея, деформатсияи ҳуҷайра, изолятсияи барқӣ, кӯтоҳпайвастшавӣ, бехатарии батарея пас аз бархӯрд ва фирори гармӣ берун аз доираи таҳқиқотанд. Аз ин рӯ, натиҷаи FEM исбот намекунад, ки ҳуҷайраи батарея дар садамаи воқеӣ осеб намебинад.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Оё кузови бо батарея ҳамгирошуда дар ҳамаи сенарияҳо шиддати қуллаи камтар ба вуҷуд овард?

Не. Ин яке аз бозёфтҳои муҳими таҳқиқот аст. Шиддати максималии маҳаллии von Mises \(\sigma_{max}\) худ аз худ бехатарии тамоми кузовро ҳангоми бархӯрд ифода намекунад. Дар сенарияи B-l-f B-model шиддати қуллаи камтар ҳосил кардааст, вале дар ду сенарияи қафоӣ шиддати қуллаи глобалии B-model аз O-model каме баландтар будааст. Сабаб ин нест, ки сутунҳои сахттари батарея зарбаро аз байн мебаранд, балки онҳо борро ба минтақаҳои дигар, аз ҷумла камони чарх, интиқол медиҳанд.

Қиматҳои \(\sigma_{max}\) дар ҳамаи сенарияҳо аз ҳадди ҷорӣшавии 254 MPa, ки барои S235J истифода шудааст, зиёданд. Манбаъ мегӯяд, ки ин қиматҳои баланди қулла консентратсияҳои кӯтоҳмуддати шиддати пластикӣ дар минтақаҳои хеле хурди маҳаллии модели элементҳои ниҳоӣ мебошанд ва набояд худ аз худ ҳамчун фурӯпошии глобалии кузов маънидод шаванд.

Чаро шиддати миёна метавонад фаҳмонандатар бошад?

Қимати аз ҳад зиёди қулла дар як гиреҳ ё гурӯҳи хурди элементҳо метавонад дараҷаи борбардории умумии кузовро аз воқеият дигар нишон диҳад. Аз ин рӯ, таҳқиқот инчунин \(\sigma_{ave}\)-ро истифода мебарад, яъне қимати максималии шиддати миёнаи von Mises дар кузов дар тӯли вақт.

Ҳангоми гирифтани миёнаи се сенария, қимати \(\sigma_{ave}\) барои O-model тақрибан 70,14 MPa ва барои B-model 52,83 MPa аст. Сохтори бо батарея ҳамгирошуда тақрибан %24,7 шиддати эквивалентии миёнаи камтар ба вуҷуд меорад.

Фарқи калонтарин дар муқоисаи B-l-f/O-l-f дар тарафи ронанда аст: коҳиш аз 85,38 MPa то 59,18 MPa тақрибан %30,7 мебошад.

Шиддат дар сутунҳои критикии батарея чӣ қадар тағйир ёфт?

Меъёри махсуси барои сутунҳо истифодашуда \(\sigma_p\) — баландтарин шиддатест, ки дар байни 12 сутуни байни тирезаҳо дар давоми симулятсияи 0,3 сония мушоҳида шудааст.

Дар O-model-и аслӣ шиддатҳои қуллаи сутун дар се сенария 431,45, 451,98 ва 457,72 MPa мебошанд. Ҳамаи онҳо аз ҳадди поёнии мустаҳкамии ниҳоии 410 MPa, ки дар манбаъ барои S235J дода шудааст, баландтаранд. Дар B-model-и бо батарея ҳамгирошуда қиматҳои мувофиқ 260,46, 296,28 ва 265,97 MPa мебошанд; яъне онҳо наздики минтақаи ҷорӣшавӣ мемонанд.

Ҳангоми ҳисобкунии мустақим бо истифода аз қиматҳои Table 1, коҳишҳои шиддати сутун:

• B-l-f / O-l-f: тақрибан %39,6
• B-l-r / O-l-r: тақрибан %34,4
• B-r-r / O-r-r: тақрибан %41,9
• Миёнаи се режим: тақрибан %38,7

Дар баъзе параграфҳои матни манбаъ барои ин коҳишҳо фоизҳои дигар, ба монанди %52,6–72,1, дода шудаанд; онҳо бо рақамҳои Table 1 аз ҷиҳати математикӣ мувофиқат намекунанд. Дар ҳисоби Verianla қиматҳои шиддате, ки мустақиман дар ҷадвали асосӣ нашр шудаанд, истифода шудаанд.

Деформатсияи максималӣ чӣ қадар коҳиш ёфт?

Дар таҳқиқот истилоҳи “deformation” на деформатсияи нисбии мавод, балки ҷойивазкунии гиреҳҳоро дар фазо ифода мекунад. Аз ин рӯ, қиматҳои додашудаи mm нишон медиҳанд, ки кузови автобус чӣ қадар ба дарун ё ба паҳлӯ ҳаракат кардааст.

Дар муқоисаи тарафи ронанда деформатсияи максималӣ аз 447,73 mm то 384,73 mm коҳиш ёфтааст; фарқ 63,00 mm мебошад. Дар сенарияи қафои чап коҳиш аз 237,51 mm то 189,79 mm ва дар сенарияи қафои рост аз 251,30 mm то 191,74 mm мушоҳида шудааст.

Миёнаи се сенария аз 312,18 mm то 255,42 mm коҳиш меёбад; ин тақрибан %18,2 коҳиш аст. Аз ин рӯ, ибораи “тақрибан чоряк” дар хулосаи манбаъ барои деформатсияи максималӣ аз ҷиҳати математикӣ комилан мувофиқ нест; коҳиши тақрибан чоряк дар меъёри шиддати миёна мушоҳида мешавад.

Чаро ҷойи пайдо шудани деформатсия мисли миқдори он муҳим аст?

Манбаъ на танҳо андозаи деформатсия, балки ҷойгиршавии онро нисбат ба фазои зисти мусофирон низ баррасӣ мекунад. Дар B-model ҳаракати унсурҳои борбардори атрофи ронанда ба самти дохили кабина маҳдудтар ба назар мерасад.

Дар ҳолати бархӯрди қафо аз тарафи рост, дар модели бо батарея ҳамгирошуда деформатсияи максималӣ ба остонаи фарш мегузарад, дар ҳоле ки дар сохтори анъанавӣ он дар сутуни дари марказӣ мутамарказ мешавад. Муаллифон деформатсияи сутуни дарро аз ҷиҳати сохторӣ критикитар мешуморанд, зеро он ба минтақаи пойҳои поёнии мусофирон мустақимтар мувофиқат мекунад.

Аммо дар таҳқиқот модели бадани инсон ё манекени бархӯрд истифода нашудааст. Аз ин рӯ, ин беҳбудии геометриро мустақиман ба шакли “осеб ба ҳамин андоза коҳиш ёфт” ифода кардан мумкин нест.

Таъхири вақт байни шиддат ва деформатсияи максималӣ

Дар лаҳзаи зарба аввал қуллаи шиддати маҳаллӣ пайдо мешавад, деформатсияи максималии кузов бошад баъдтар ба вуҷуд меояд. Таҳқиқот ин фарқро:

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

муайян мекунад.

Дар O-model ин фосилаи вақт 35,50–95,14 ms ва дар B-model 29,91–56,51 ms мебошад. Миёнаи се сенария аз тақрибан 55,86 ms то 39,10 ms коҳиш меёбад.

Манбаъ инро бо он алоқаманд мекунад, ки сохтори бо батарея ҳамгирошуда пас аз бархӯрд барвақттар устувор мешавад ва ҳаракати боқимондаи деформатсия кӯтоҳтар давом мекунад.

Оё strain energy-и бештар ҳамеша кузови бехатартарро маъно дорад?

Не. Дар ин таҳқиқот махсусан бояд аз чунин тафсир худдорӣ кард. strain energy-и умумие, ки дар Ansys гузориш мешавад, энергияи деформатсияест, ки бо ҳолати шиддат-деформатсияи нисбӣ дар дохили сохтор алоқаманд аст:

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

Дар шакли элементҳои ниҳоӣ ҳамин ифода:

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

дода мешавад.

O-model дар ҳамаи сенарияҳо қимати умумии strain energy-и каме баландтар ҳосил кардааст. Масалан, дар тарафи ронанда барои O-l-f 93,13 kJ ва барои B-l-f 92,21 kJ; дар ҳолати қафои рост 93,00 ва 85,20 kJ ҳисоб шудааст.

Аммо қимати баланди энергия дар O-model ҳамзамон бо деформатсияи бештари кузов, вуруди бештар ба кабина ва ларзиши боқимондаи дарозтар мушоҳида мешавад. Аз ин рӯ, манбаъ хулосаи “strain energy-и бештар = crashworthiness-и беҳтар”-ро рад мекунад. Бартарии B-model дар он нест, ки бо деформатсияи бештар энергияро сарф кунад, балки роҳҳои интиқоли борро ба таври идорашаванда аз нав тақсим намояд.

Суръат дар нуқтаҳои пайвасти нишастгоҳ чиро нишон медиҳад?

Дар таҳқиқот таърихи суръат-вақти се гиреҳи назоратӣ, ки ба такягоҳҳои курсии ронанда ва мусофир наздиканд, пайгирӣ шудааст. Истифодаи суръат интихоби огоҳонаи усул аст; манбаъ қайд мекунад, ки ба даст овардани шитоб аз ҳосилаи ададӣ метавонад қуллаҳои сунъии басомади баланд ба вуҷуд орад, дар ҳоле ки суръати гиреҳ мустақиман аз ҳалли transient-и Ansys гирифта мешавад.

Суръатҳои қулла дар B-model дар ҳар се ҳолат тақрибан %15,9–16,6 камтаранд. Суръати миёнаи нуқтаи назоратӣ аз 9,82 m/s то тақрибан 8,24 m/s коҳиш меёбад.

Ин натиҷа бо интиқоли камтари импулси зарба мувофиқ аст; аммо меъёри суръат меъёри мустақими осеби мусофирон нест.

Оё таҳқиқот исбот мекунад, ки осеби мусофирон коҳиш ёфтааст?

Не. Гарчанде манбаъ меъёрҳои осеби сар, қафаси сина ва косро, ки дар заминаи R95 истифода мешаванд, зикр мекунад, дар таҳқиқот манекени навъи ES-2/ES-2re, модели элементҳои ниҳоии бадани инсон ё санҷиши физикии dummy истифода нашудааст.

Муаллифон пешниҳод мекунанд, ки вуруди камтар ба кабина, суръати пасттари такягоҳи нишастгоҳ ва таъхири кӯтоҳтари шиддат-деформатсия метавонанд эҳтимолан бо хатари камтари осеб алоқаманд бошанд. Аммо онҳо инро ошкоро ҳамчун фарзияе мегузоранд, ки бояд дар оянда бо моделсозии инсон/манекен ё озмоиши физикӣ санҷида шавад.

Муҳимтарин натиҷаи механикӣ: азнавташкилкунии роҳи бор

Воситаи бо батарея ҳамгирошуда дар модели пурраи Ansys аз O-model вазнинтар аст: 11.099 kg нисбат ба 9537 kg. Бо вуҷуди ин, деформатсия ва бисёр нишондиҳандаҳои глобалии ҷавоб беҳтаранд. Аз ин рӯ, натиҷаро танҳо ба шарҳи “воситаи вазнинтар камтар ҳаракат мекунад” маҳдуд кардан мумкин нест.

Механизме, ки таҳқиқот пешниҳод мекунад, ин аст, ки сутунҳои бо батарея ҳамгирошуда девори паҳлӯиро аз системаи қубурие, ки маҳаллан ба осонӣ хам мешавад, ба шабакаи борбардоре табдил медиҳанд, ки борро васеътар тақсим мекунад. Қувваи зарба ба сутунҳои ҳамсоя, унсури остона, хатти сақф ва камонҳои чарх интиқол дода мешавад.

Дар натиҷа, дар баъзе нуқтаҳо шиддати максималии глобалӣ метавонад коҳиш наёбад ва ҳатто дар B-model каме афзояд. Аммо шиддат дар сутунҳои минтақаи критикии мусофирон, деформатсияи кузов ва суръати нуқтаи назоратӣ метавонанд кам шаванд. Аз ин рӯ, таҳқиқот нишон медиҳад, ки баҳодиҳии crashworthiness набояд танҳо бо як рақами шиддати максималӣ анҷом дода шавад.

Муросои муҳандисӣ: хизматрасонӣ ва таъмир

Ҷойгир кардани батарея мустақиман дар дохили унсури борбардор масъалаи дигари муҳандисиро ба миён меорад: қобилияти хизматрасонӣ. Дар муқоиса бо бастаҳои анъанавии ҷудошавандаи батарея, ҳамгироии баланди сохторӣ метавонад иваз кардани ҳуҷайра ё модул, таъмири баъд аз садама ва бозкоркардро душвор кунад.

Манбаъ барои оянда меъмории дусатҳаи сутунро баррасӣ мекунад, ки дар берун пӯсти сохтории ҳангоми бархӯрд идорашаванда деформатсияшаванда ва дар дохил кассетаи ҷудошавандаи Rechargeable Energy Storage System (REESS) дорад. Ин ҳоло натиҷаи таҳқиқотии санҷидашуда нест, балки пешниҳоди тарҳест, ки метавонад дар оянда рушд дода шавад.

Чизҳое, ки таҳқиқот намегӯяд

Ин таҳқиқоти FEM тобоварии ҳуҷайраи батареяро ба фишурдашавӣ ё сӯрохшавӣ, эҳтимоли фирори гармӣ, паҳншавии оташ, идомаи изолятсияи барқӣ, бехатарии шиддати баланд пас аз садама ё рафтори воқеии шикасти корпуси батареяро муайян намекунад.

Модел инчунин пайвастҳои муфассали кафшерӣ, таъсирҳои strain-rate ва шикасти пурраи маводро дар бар намегирад. Модели асосан beam барои сахтии умумии кузов, деформатсия ва интиқоли бор тарҳрезӣ шудааст; барои таҳлили сертификатсионии вайроншавии маҳаллии ҳуҷайра ва пайвастҳо кофӣ нест.

Аз ин рӯ, натиҷаҳоро чунин хондан лозим аст: “консепсияи сутуни бо батарея ҳамгирошуда дар модели ададии кузови таҳқиқшуда посухи сохториро ба зарбаи паҳлӯӣ беҳтар кард”. Натиҷаи “ин меъморӣ дар садамаи воқеӣ ҳатман бехатар аст” аз ҷониби манбаъ нишон дода нашудааст.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

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

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

Corresponding authors: Anna Piętocha ва Eugeniusz Koda.

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

Маҷалла: Machines.

Ношир: MDPI.

Сабти библиографӣ: Machines 2026, 14(6), 703.

DOI:10.3390/machines14060703

Санаҳо: Ирсол 27 майи 2026; бозбинӣ 15 июни 2026; қабул 17 июни 2026; нашр 19 июни 2026.

Навъи манбаъ: Мақолаи таҳқиқотии тақризшуда.

Иҷозатнома: Creative Commons Attribution (CC BY).

Маблағгузорӣ: Муаллифон хабар додаанд, ки маблағгузории беруна гирифта нашудааст.

Дастрасии додаҳо: Манбаъ мегӯяд, ки саҳмҳои аслии таҳқиқот дар дохили мақола мавҷуданд ва саволҳои иловагӣ метавонанд ба corresponding authors ирсол шаванд.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон бархӯрди манфиатҳоро гузориш накардаанд.

Усули асосӣ: Таҳлили transient-и элементҳои ниҳоӣ дар Ansys Mechanical 2023 R2 дар шартҳои муқоисавии боргузории асосёфта ба UNECE R95; муқоисаи O-model-и анъанавӣ ва B-model-и бо батарея ҳамгирошуда дар се мавқеи зарба барои ҳар кадом.

Натиҷаи асосӣ: Модели бо батарея ҳамгирошуда дар ҳамаи сенарияҳои таҳқиқшуда деформатсияи максималӣ ва суръати қуллаи нуқтаҳои назоратиро коҳиш дода, шиддати миёнаи кузов ва шиддатҳои сутунҳои критикии байни тирезаҳоро паст кардааст. Шиддати максималии глобалӣ бошад дар ҳамаи сенарияҳо кам нашудааст; ин ҳолат бо интиқоли бор ба минтақаҳои дигари сохторӣ алоқаманд дониста шудааст.

Ҳадди критикии тафсир: Таҳқиқот барои автобуси M3 санҷиши расмии мутобиқати UNECE R95 нест. Озмоиши воқеии пуррамиқёси бархӯрд, манекени мусофир, осеби батарея дар сатҳи ҳуҷайра, кӯтоҳпайвастшавӣ, фирори гармӣ ва арзёбии оташ анҷом дода нашудааст.

Ёддошти ададии дохили манбаъ: Коҳишҳои фоизие, ки мустақиман аз қиматҳои шиддати сутун дар Table 1 ҳисоб шудаанд, бо %52,6–72,1 ва ибораи “зиёда аз нисф”, ки дар баъзе қисмҳои матн омадааст, мувофиқ нестанд. Коҳишҳои се сенария бар асоси Table 1 тақрибан %34–42 ва коҳиши миёна %38,7 аст. Ба ҳамин монанд, гарчанде дар як ҷумлаи бахши Discussion гуфта мешавад, ки қимати δmax-и B-model барои сенарияҳои қафоӣ баландтар аст, дар Table 1 ҳамаи қиматҳои δmax-и B-model аз қиматҳои мувофиқи O-model пасттаранд. Матни Verianla ба ҷойи ислоҳи хомӯшонаи ин номувофиқатҳо онҳоро намоён кардааст ва ҷадвали асосии ададиро асос гирифтааст.