Gör ett nytt försök i denna avdelning...

Nu har jag gjort ett försök att illustrera det jag menar i en graf. Jag tog bort enheterna eftersom det är principen jag är ute efter att diskutera och jag har gjort vissa antaganden vad gäller storleken på deformationerna.

Fallet som studeras är där man t ex backar snabbt in i något stabilt eller blir påkörd bakifrån av en bil i hög hastighet medan man själv står stilla. Vilket som, men kroppen påverkar ryggstödet med en reaktionskraft. Tyvärr har jag en reflex att gå över på engelska när jag håller på med sån här, men orkar inte ändra nu.



"Rigid mounts" (styva och hållfasta infästningar) är en infästning som är så dimensionerad att brott sker genom att främre fästskruvarna går av (eller stansar infästningen) vilket medför att stolens lastupptagande förmåga upphör abrupt efter en mycket liten flyttröskel efter den elastiska (jämnt lutande, reversibla) delen av kurvan. I praktiken blir med största sannolikhet brottet helt sprött genom att den upplagrade elastiska energin i systemet (stol, infästningar mm) räcker för att i detta fall dra skruvarna förbi det plastiska området till brott).

Detta system absorberar i princip ingen energi.

Konsekvensen blir att man slår i snedsträvan på bågen och därefter är helt lös i bilen.

"Plastic mounts" (plastiska, eftergivliga infästningar) visar en infästning med balkar (som förstås uppfyller GT) som är så dimensionerade att de ger vika strax innan fästskruvarna går till brott. De plasticeras/flyter och bildar en led som fortfarande kan ta last under avsevärd deformation och därmed absorbera mycket energi. Observera att alla fästpunkter fortfarande håller ihop. Man behöver inte få infästningen så mycket vekare i det elastiska området än RM, men det kanske skiljer mer än i figuren.

Den lastbärande förmågan blir inte så mycket mindre, men fördelen, som jag såg det, är att stolen inte lossnar helt och att man fortfarande har en chans att stanna kvar mellan stol och bälte efter en sån stjärnsmäll även om stolen då tippat lite bakåt.

Detta system absorberar mycket energi vilket är snällare mot kroppen, men då skulle man egentligen dimensionera för plasticering vid ännu lägre last.

Som lekman antar jag också att man inte får göra för mycket avkall på styvheten (så att infästningen fjädrar mycket elastiskt) eftersom det vid lägre krockvåld kan ge studsverkan och öka risken för whiplash. Ser det dock inte som ett problem att dimensionera minst lika styvt som standardinfästningar.

De ursprungliga funderingarna och beräkningarna som kom före ovanstående graf:

Pär Hansson skrev:

Håller på och funderar runt mina nya anpassningar för stolsinfästning. Jag vet att det finns FIA-regler men det är en del som inte täcks. Inför hållfasthetsberäkningen tänkte jag hitta något rimligt dimensionerande lastfall som "man backar in i armco i 100 km/h och stoppas upp på en halvmeter", men dels är jag inte så säker på att jag vill veta svaret och dels är det inte rätt approach. Man jag ju ett dimensionerande snitt som är skruvarna i själva stolen. I mitt fall med undermonterad stol är det endera dragbrott i skruven eller att skruvskallen stansas genom bricka + gods, med sidomonterad stol är det antagligen skjuvning av skruvarna som blir bestämmande. Jag måste sätta i extra balkar för att montering ska bli möjlig och då är ju första tanken att dimensionera dessa så starka som möjligt, men jag undrar om det är så klokt egentligen. Så här resonerar jag. Jag antar att det dimensionerande lastfallet för stolsinfästningen uppstår när man backar fort in i nåt hårt eller blir påkörd bakifrån varvid stolen pressas bakåt. Detta kan ju resultera i mycket stora krafter. om man dimensionerar infästningen så att genomstansning eller dragbrott i skruvarna inträffar kommer det att resultera i ett sprött brott. Spelar ingen roll vilken av brottmoderna som inträffar, den elastiska energin i ryggstöd mm kommer att räcka för att dra stålet förbi den plastiska fasen och stolen kommer antagligen att lossna helt. Man befinner sig då löst i bilen vilket inte är bra. Men om jag dimensionerar mina balkar så att de böjs till flytgränsen en bit innan stansning/dragbrott kommer det att finnas en energiabsorberande struktur samt ske en omlagring av krafter vilket iaf ökar sannolikheten kraftigt för att stolen sitter kvar i golvet, men dock flyttar på sig . Att den öht flyttar på sig kan ju medföra att man åker ur selen, men det känns som oddsen för att man fortsätter att hållas på plats (inför en ev. påföljande rullning tex) förbättras åtminstone. Feltänkt? Något förbisett? Säg också till om det är dåligt förklarat, så försöker jag igen.

Pär Hansson skrev:

Lite detaljer ........ Detta är bara statik tills man räknar om N till G. Förutsättningar: -Delningen mellan det främre och det bakre paret av skruvar i stolen är 270 mm. -Jag ansätter att bakre ledpunkten ligger i plan med bakre skruvparet. -Hävarmen är alltså 270 mm för reaktionskrafter från det främre skruvparet. Detta är på säkra sidan (1-1.1). -Angreppspunkten för reaktionskraften från kroppen mot ryggstödet antas ligga 300-400 mm ovanför planet där alla skruvförband möter infästningen. Torso och huvud tas ju upp direkt, men hur mycket av benen och armarna tas upp, och när kan man fråga sig. Om man räknar med 400 mm är det på säkra sidan (1-1.3). -Jag räknar med en stor massa med tanke på min egen konstitution. 100 kg ger ca 1000 N = 1 kN vid 1 G acceleration. (0.6 - 1.1) -Skruvarna är av kvalitet 12.9 vilket ger en sträckgräns om 1080 MPa (=N/mm²). -Kärndiametern är 6.5 mm vilket ger arean 33 mm². 12.9 kanske ska räknas på ytterdiametern 7 mm, jag minns inte detta (1-1.08). Beräkningar: Draghållfastheten hos det främre skruvparet blir då 2 x 33 x 1080 = 71 000 N (F = A x sigma). Jag räknar flytgräns = brottgräns i detta fall eftersom jag antar att det finns tillräckligt med elastisk energi upplagrad i systemet för att snabbt passera flytplatån (som är kort och flack i synnerhet i fallet med kalldraget stål). 71 000 N är alltså vad främre skruvparet klarar. Då översätter vi det till kraft mot ryggstödet genom att sätta upp en momentekvation runt bakre skruvparet. Denna utmynnar i att vi multiplicerar brottkraften med kvoten av hävarmarna. 71 000 x 270/400 = 48 000 N 1000 N är ungefär lika med 1 G för den tunga kroppen vilket ger att de främre skruvarna ska klara 48 G (högre för lättare kropp). Vad gänginsatserna i stolarna klarar är säkert minst enligt FIA. Jag har angett osäkerhetsfaktorer inom parentes ovan och har inte tagit med några säkerhetsmarginaler, men överslaget 30-60 G är nog så nära man kommer om man beaktar felkällorna. Nåväl, om jag som hobbymekanist skulle dimensionera fästbalkarna med gott samvete (om jag inte blir motbevisad) skulle jag se till att en flytled uppstod vid kanske 60-65 000 N över det främre skruvparet för att undvika ett sprött brott. Jag vill ju inte kastas runt bland hårda saker i kupén och riskera mitt liv efter att ha överlevt en smäll på kanske 50 G bara för att stolen lossnar helt. Jag skulle vidta fler åtgärder för att säkra ett plastiskt beteende också, åtgärder det finns ett urval av. Jag skulle definitivt inte göra en "onödigt" hållfast balk. *Sen är det det där med styvhet, som är ngt annat än hållfasthet, infästningen bör samtidigt och odiskutabelt vara så så styv som möjligt i det elastiska området bl.a. för att undvika whiplash-liknande fenomen*

Hur är det med att ha en bur med ett rör som går tvärs över precis bakom stolen? Är det ett stort no,no, eller brukar man ha så?

Jag tycker tankegången känns riktigt på många sätt, hur hade du tänkt dig en sådan konstruktion?

En grej att beakta är att man vill ju inte att stolen ska kunna flexa vid körning, då tappar man nog mycket finkänsla

om det är FIA homologerad stol du använder så är den garanterad att klara en bak-krock med acc 10g i 50ms och hålla ihop.Vid alla accerelationer över det finns det risk att stolen slits i stycken. Jag skulle vilja föreslå att du gör en överslagsberäkning så att det inte krävs 20-30g för att ens börja plasticera fästena. Risken är att du då redan spräckt hela stolen och då gör ju inte deformerbara fästen någon nytta.

Som redan påpekats är det också väsenligt att du har tillräckligt med fritt utrymme bakom stolen så att du inte får några otäcka islag.

Jag tror inte att det är någon vidare bra ide att göra "mjuka" stolsinfästningar.
Hur har du tänkt att det skall fungera om du blir påkörd bakifrån för att sedan krascha in i ett räcke,
som jag förstår det kommer stolen att röra sej bakåt i första smällen vilket säkert är bra men
i andra smällen mot räcket så kommer bältet att vara så dåligt spännt så att du riskerar att glida ur det eller slå huvudet i ratten.
hursomhelst så kommer träffen med räcket att bli riktigt smärtsam om bältet inte har full spänning.
Det måste va prioritering nr 1 att alltid sträva efter att ha bältet sittande ordentligt vilket du får om du sätter fast stolen ordentligt.

En annan fråga man kan ställa är hur bra stolen är lämpad för att inte sitta i stumma fästen, eller har du tänkt bygga en separat ram under stolen som sedan är infäst "mjukt" mot golvet?

Det som också bör beaktas är vad som händer om du blir påkörd bakifrån och sedan rullar med bilen.
En olycka kommer ju sällan ensam.

Pär Hylander skrev:

Jag tycker tankegången känns riktigt på många sätt, hur hade du tänkt dig en sådan konstruktion? En grej att beakta är att man vill ju inte att stolen ska kunna flexa vid körning, då tappar man nog mycket finkänsla

Lösningen jag tänkte på var två längsgående fyrkantprofiler (ungefär som det ser ut idag) som inte har "onödigt hög" sträckgräns, E-modulen är ju ungefär densamma ändå så styvheten minskar ju inte. Beräknad längd på hävarmen mellan stolens främre fäste (bottenmontering) och infästningen i golvet.

Att det inte flexar onödigt mycket kan man se till med förspänning av balkarna (mot golvet) uppåt under främre stolskruvarna. Längdförändringen hos balken tror jag att durken ger med sig för, men det har jag inte tittat på än.

Gripenland skrev:

om det är FIA homologerad stol du använder så är den garanterad att klara en bak-krock med acc 10g i 50ms och hålla ihop.Vid alla accerelationer över det finns det risk att stolen slits i stycken. Jag skulle vilja föreslå att du gör en överslagsberäkning så att det inte krävs 20-30g för att ens börja plasticera fästena. Risken är att du då redan spräckt hela stolen och då gör ju inte deformerbara fästen någon nytta. Som redan påpekats är det också väsenligt att du har tillräckligt med fritt utrymme bakom stolen så att du inte får några otäcka islag.

20 G ska den ju klara i första smällen, men jag förstår vad du menar. Hur stolen beter sig kan man ju dessvärre inte göra något åt, men det primära syftet med funderingarna var att undvika ett sprött brott där stolen lossnar, om man sen kan vara snäll mot kroppen på köpet är det ju en bonus.

Men det kräver ju mer mod ju lägre last man dimensionerar för.

Andreas Zolnir skrev:

Jag tror inte att det är någon vidare bra ide att göra "mjuka" stolsinfästningar. Hur har du tänkt att det skall fungera om du blir påkörd bakifrån för att sedan krascha in i ett räcke, som jag förstår det kommer stolen att röra sej bakåt i första smällen vilket säkert är bra men i andra smällen mot räcket så kommer bältet att vara så dåligt spännt så att du riskerar att glida ur det eller slå huvudet i ratten. hursomhelst så kommer träffen med räcket att bli riktigt smärtsam om bältet inte har full spänning. Det måste va prioritering nr 1 att alltid sträva efter att ha bältet sittande ordentligt vilket du får om du sätter fast stolen ordentligt. En annan fråga man kan ställa är hur bra stolen är lämpad för att inte sitta i stumma fästen, eller har du tänkt bygga en separat ram under stolen som sedan är infäst "mjukt" mot golvet? Det som också bör beaktas är vad som händer om du blir påkörd bakifrån och sedan rullar med bilen. En olycka kommer ju sällan ensam.

Nu ska man skilja på elastiska fästen som flexar under normal last och plastiska som ger med sig vid mycket höga laster för att undvika ett ännu värre brott där stolen skulle losnna helt.

Elastisk flexibilitet tror jag det går undvika ändå som jag beskrev under Pär Hylanders inlägg.

och det är just det du befarar "en olycka händer sällan ensam" som jag också tänkt på och känt att jag hellre sitter kvar mellan ryggstöd och ett löst bälte än tumlar runt helt lös i bilen.

om du tittar på den blå kurvan för ett oeftergivligt fäste så droppar lastbärande förmågan direkt till noll när skruvarna brister och stolen bör räknas som helt lös. Kanske den sitter fast i bakkant, men den tippar ändå tills det tar stopp någonstans.

Den lila kurvan beskriver hur ett eftergivligt fäste kan fungera och det deformeras förvisso mer, men stolen stitter ändå fast.

Pär Hansson skrev:

Pär Hylander skrev: Jag tycker tankegången känns riktigt på många sätt, hur hade du tänkt dig en sådan konstruktion? En grej att beakta är att man vill ju inte att stolen ska kunna flexa vid körning, då tappar man nog mycket finkänsla Lösningen jag tänkte på var två längsgående fyrkantprofiler (ungefär som det ser ut idag) som inte har "onödigt hög" sträckgräns, E-modulen är ju ungefär densamma ändå så styvheten minskar ju inte. Beräknad längd på hävarmen mellan stolens främre fäste (bottenmontering) och infästningen i golvet. Att det inte flexar onödigt mycket kan man se till med förspänning av balkarna (mot golvet) uppåt under främre stolskruvarna. Längdförändringen hos balken tror jag att durken ger med sig för, men det har jag inte tittat på än.

Tolkar jag dig rätt att plasticering ska ske i böjning? Isf fattar jag inte vad du menar med längdförändring i sista meningen.

Förspänningsvarianten verkar bra!

När kraften i ditt diagram för rosa linjen sjunker, är det 4-kantsröret som kollapsar och tappar formen i tvärsnittet, eller vad är det som händer där? Eller är det bara så att spänningen närmar sig brottgränsen? Utan att veta hur man ska räkna på det känns det ju som att kollaps av tvärsnittet mot slutet gör att energiupptagningen sjunker dramatiskt samtidigt som utböjningen skenar (?)

Pär Hylander skrev:

Pär Hansson skrev: Pär Hylander skrev: Jag tycker tankegången känns riktigt på många sätt, hur hade du tänkt dig en sådan konstruktion? En grej att beakta är att man vill ju inte att stolen ska kunna flexa vid körning, då tappar man nog mycket finkänsla Lösningen jag tänkte på var två längsgående fyrkantprofiler (ungefär som det ser ut idag) som inte har "onödigt hög" sträckgräns, E-modulen är ju ungefär densamma ändå så styvheten minskar ju inte. Beräknad längd på hävarmen mellan stolens främre fäste (bottenmontering) och infästningen i golvet. Att det inte flexar onödigt mycket kan man se till med förspänning av balkarna (mot golvet) uppåt under främre stolskruvarna. Längdförändringen hos balken tror jag att durken ger med sig för, men det har jag inte tittat på än. Tolkar jag dig rätt att plasticering ska ske i böjning? Isf fattar jag inte vad du menar med längdförändring i sista meningen. Förspänningsvarianten verkar bra! När kraften i ditt diagram för rosa linjen sjunker, är det 4-kantsröret som kollapsar och tappar formen i tvärsnittet, eller vad är det som händer där? Eller är det bara så att spänningen närmar sig brottgränsen? Utan att veta hur man ska räkna på det känns det ju som att kollaps av tvärsnittet mot slutet gör att energiupptagningen sjunker dramatiskt samtidigt som utböjningen skenar (?)

Japp, med en flytled vid främre stolsskruvarna. Längdförändring var tokigt uttryckt, jag menar att balken inte "tar raka spåret" mellan upplagen längre när den är böjd vilket måste beaktas vid utformningen.

Sen skriver du något som får mig att fundera. Idén är att styra deformationen så att den sker med så ren platicering i materialet som möjligt, men förr eller senare får man ju buckling vad man än gör. Jag ska ta och räkna på det, för grafen är bara en typkurva.

Pär Hansson skrev:

Sen skriver du något som får mig att fundera. Idén är att styra deformationen så att den sker med så ren platicering i materialet som möjligt, men förr eller senare får man ju buckling vad man än gör. Jag ska ta och räkna på det, för grafen är bara en typkurva.

Är det korrekt att du tänker dig en lsg enligt vänstra skissen?

om du istället gör en lsg enligt den högra, så borde man få en plasticering i drag i delen vid röda sträcket, kanske lite mer lättkontrollerat? Iofs funkar inte den nått vidare vid påkörning från sidan.

Pär, nej, det var enligt högra skissen det var tänkt och flytleden uppträder där man fäster solen i balken om man inte förstyvar lokalt där. En lokal förstyvning är nog ett måste ändå (har funderat på en invändig fyrkantprofil som passar ganska precis i balken) för att inte sidorna på balken ska buckla direkt och pga den lokala försvagningen av skruvhålen.

Tack för skissen!

(Det blir en ngt längre konsol bakom stolen också av monteringsskäl)

Pär Hansson skrev:

Pär, nej, det var enligt högra skissen det var tänkt

Jaha, men då är det nog inte alls lika lurigt med bucklingen. Om du väljer en profil som inte är så böjstyv i förhållande till tvärsnittsarean (dvs i princip plattstång) så blir väl spänningarna mestadels rena dragspänningar som inte ändrig sig så mycket under deformationen. Å andra sidan blir det svårt att få tilläcklig förspänning, men kanske det kan lösas med ett klent skruvförband (typ en M4:a i 4.4 eller så) som fäster i golvet nära främre stolsfästet och därmed brister initialt under kollisionen?