Нагрузка на крышу

Существует два типа нагрузок. Это статическая нагрузка (когда автомобиль припаркован) и динамическая нагрузка (когда автомобиль находится в движении).

‌‍‎‎‎‎‎‎Максимальная грузоподъемность крыши автомобиля, заявленная производителем, указывается для динамических условий — во время движения автомобиля с учетом воздействия динамических нагрузок (ударов, маневров, рисков опрокидывания и других стрессовых воздействий, возникающих при движении).

‌‍‎‎‎‎‎‎Динамические нагрузки значительно больше, чем статические нагрузки. Это означает, что крыша автомобиля в статичном состоянии может выдерживать намного больше, чем заявленная грузоподъемность.

Далее будет приведен расчет на примере автомобиля с погрузкой на крышу 70 кг.

‌‍‎‎‎‎‎‎Предположим, мы погрузим на крышу 70 кг и будем двигаться со скоростью 80 км / ч по искусственным неровностям, которые находятся на расстоянии 1 м друг от друга.
‌‍‎‎‎‎‎‎Предположим, что высота неровностей составляет 4 см от впадины до пика, а шины и подвеска поглощают три четверти этого, а крыша движется на расстояние 1 см.
При скорости 80 км / ч частота в циклах в секунду (Гц) будет: частота = 80 * 1000/3600/1 = 22,22 Гц
Предполагая синусоидальный профиль, смещение пика на 1 см соответствует амплитуде 0,5 см, а смещение как функция времени будет:
смещение = 0,005 sin (2π x 22,22 т), где t = время в секундах, а смещение в метрах.
Взяв первую производную, получим скорость: скорость = 0,005 x 2π x 22,22 cos (2π x 22,22 т)
Взяв производную снова, мы получим ускорение:  ускорение = 0,005 x 2π x 2π x 22,22 x 22,22 sin (2π x 22,22 т)
Пиковое ускорение возникает, когда sin (2π x 22,22t) = 1. Таким образом, пиковое ускорение составляет:
пиковое ускорение = 0,005 x 2π x 2π x 22,22 x 22,22 = 97 м / с / с
Чтобы рассчитать пиковое усилие, используем формулу F = ma (сила равна массе, умноженной на ускорение).
Используя массу 70 кг, пиковое усилие = 70 х 97 = 6790 Н.
Давайте сравним с силой, действующей на тот же вес, когда машина не движется.
Сила, приложенная статическим весом, составляет 70-кратное ускорение из-за силы тяжести (9,8 м / с / с): статическая сила = 70 х 9,8 = 686 Н
Таким образом, пиковая сила почти в 10 раз больше, чем статическая сила.
Преобразование пиковой силы в эквивалентный статический вес: 6790 / 9,8 = 692 кг.

‌‍‎‎‎‎Из расчетов видно, что при грузе в 70 кг крыша способна выдержать динамическую нагрузку около 700 кг при движении по неровностям. Предположения могут быть не идеальными, но они дают представление о том, как значительно возрастает динамическая нагрузка по сравнению со статической нагрузкой и какой вес способна выдержать крыша автомобиля.