Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 3. kolokvium Josefa Božka 2007, Praha,

Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 3. kolokvium Josefa Božka 2007, Praha, 30. 1. – 31. 1. 2008 -

7.2 Vybrané problémy pasivní bezpečnosti Obecné cíle a řešené dílčí etapy 2007 7.2.1 matematické modely pro analýzu biomechanické zátěže cestujících při různých typech nárazu 2005-2007 7.2.2 validace matematických modelů 2006-2008 7.2.3 analýza vlivu významných parametrů soustavy na míru pasivní bezpečnosti cestujících 2007-2009

1M6840770002

Str. 1

Vladislav Drobný, TÜV SÜD Auto CZ s.r.o., Praha


7.2 Vybrané problémy pasivní bezpečnosti Úvodní simulační studie interakce cestujícího a sedačky při čelním nárazu autobusu Postup řešení: - Vstupní data Průběh rychlosti Ladění tuhosti polstrování sedadla - Sestavení modelu nepřipoutaných cestujících - Sestavení modelu připoutaných cestujících - Dílčí vyhodnocení - Sestavení modelu poddajného sedadla - Vyhodnocení vlivu tuhosti sedadla

1M6840770002

Str. 2



7.2 Vybrané problémy pasivní bezpečnosti Vstupní data – průběh rychlosti Průběh rychlosti byl převzat z výpočetního modelu čelního nárazu autobusu, jehož výsledky byly prezentovány v minulém roce. Průběh je změřen na tuhé struktuře autobusu, která dostatečně věrně popisuje základní vstupní podmínky pro tuto simulaci. Základní hodnoty: Počáteční rychlost 30km/h tj. 8.3 m/s

1M6840770002

Str. 3



7.2 Vybrané problémy pasivní bezpečnosti Vstupní data – Ladění polstrování sedadel Byly provedeny simulace prosednutí sedačky figurinou, kde byla laděna tuhost polstrování a třecí součinitel v kontaktní ploše. Kontaktní plocha a deformace byla validována na základě reálného měření.

1M6840770002

Str. 4



7.2 Vybrané problémy pasivní bezpečnosti Sestavení modelu nepřipoutaných cestujících Pro ověření chování a stanovení výchozích hodnot biomechanické zátěže byl sestaven FE model dvou za sebou sedících nepřipoutaných cestujících. Pro analýzu interakce u obou cestujících obsahuje model tři sedadla. Použitý model figuríny: 50% Hybrid ARB HIII. Model je sestaven z tuhých těles a je dodáván jako samostatná součást „safety options“ nadstavby PAM-CRASH.

1M6840770002

Str. 5



7.2 Vybrané problémy pasivní bezpečnosti Sestavení modelu připoutaných cestujících Následně byl předchozí model doplněn o standardní model 2-bodových bederních bezpečnostních pasů, který je součástí nadstavby „safety options“.

1M6840770002

Str. 6



7.2 Vybrané problémy pasivní bezpečnosti Dílčí vyhodnocení – připoutaný vs. nepřipoutaný cestující Základní animace

Nepřipoutaní cestující 1M6840770002

Připoutaní cestující Str. 7



7.2 Vybrané problémy pasivní bezpečnosti Dílčí vyhodnocení - připoutaný vs. nepřipoutaný cestující Porovnání místa kontaktu hlavy cestujícího se sedadlem před ním. Vlivem připoutání dochází k posunu místa kontaktu směrem dolů. Tělo figuriny se neposouvá, pouze rotuje kolem bodu kontaktu pásu a břicha figuriny.

1M6840770002

Str. 8



7.2 Vybrané problémy pasivní bezpečnosti Dílčí vyhodnocení připoutaný vs. nepřipoutaný cestující

150

zrychlení [g]

zrychlení [g]

Porovnání průběhu zrychlení na hlavě Zrychlení hlava

140

Zadní figurína, bez pásu Prední figurína, bez pásu

130 120

150

Zrychlení hlava

140

Zadní figurína, dvoubodový pás Prední figurína, dvoubodový pás

130 120

110

110

100

100

90

90

80

80

70

70

60

60

50

50

40

40

30

30

20

20

10

10

0 0.1

0 0.11

0.12

0.13

0.14

0.15

0.16

0.17

0.18

0.19 0.2 cas [s]

Nepřipoutaný cestující 1M6840770002

0.1

0.11

0.12

0.13

0.14

0.15

0.16

0.17

0.18

0.19 0.2 cas [s]

Připoutaný cestující Str. 9




36

zrychlení [g]

zrychlení [g]

Porovnání průběhu zrychlení na hrudníku Zrychlení hrudník 32


28

36

Zrychlení hrudník 32 28

24

24

20

20

16

16

12

12

8

8

4

4

0 0.04 0.06 0.08

0.1

0.12 0.14 0.16 0.18

0.2

0.22 0.24 0.26 cas [s]



0 0.04 0.06 0.08

0.1

0.12 0.14 0.16 0.18

0.2

0.22 0.24 0.26 cas [s]





20

zrychlení [g]

zrychlení [g]

Porovnání průběhu zrychlení pánve Zrychlení pánev 18


16

20

Zrychlení pánev 18 16

14

14

12

12

10

10

8

8

6

6

4

4

2

2

0 0.04 0.06 0.08

0.1

0.12 0.14 0.16 0.18

0.2

0.22 0.24 0.26 cas [s]



0 0.04 0.06 0.08

0.1

0.12 0.14 0.16 0.18

0.2

0.22 0.24 0.26 cas [s]




7.2 Vybrané problémy pasivní bezpečnosti Postup návrhu řešení problematiky Sestavení modelu poddajného sedadla s proměnnou tuhostí. Jako první případ byl sestaven model sedadla s kloubovou vazbou doplněnou o pružinu a tlumič. Tato varianta se následně ukázala jako nevyhovující. Tento rotační pohyb následně negativně ovlivňuje absorpční schopnosti sedadla nepřipoutaného cestujícího.

1M6840770002

Str. 12



7.2 Vybrané problémy pasivní bezpečnosti Postup řešení problematiky Sestavení modelu poddajného sedadla s proměnnou tuhostí horní části. Model sedadla obsahuje modifikovatelnou horní část v okolí opěrky hlavy. Snaha o snížení biomechanické zátěže hlavy cestujících.

1M6840770002

Str. 13



7.2 Vybrané problémy pasivní bezpečnosti Vyhodnocení sedadla s různou tuhostí

150

zrychlení [g]

zrychlení [g]

Porovnání průběhu zrychlení na hlavě pro různé tuhosti opěradla sedadla Zrychlení hlava

140

Zadní figurína, tuhost 1 Prední figurína, tuhost 1 Zadní figurína, tuhost 2 Prední figurína, tuhost 2 Zadní figurína, tuhost 3 Prední figurína, tuhost 3

130 120 110 100 90

150

120 110 100

tuhost 1 > tuhost 2 > tuhost 3

90 80

70

70

60

60

50

50

40

40

30

30

20

20

10

10 0.11

0.12

0.13

0.14

0.15

0.16

0.17

0.18

0.19 0.2 cas [s]

Sedadla s různou tuhostí tuhost 1>tuhost 2>tuhost 3 1M6840770002


130

80

0 0.1

Zrychlení hlava

140

0 0.1

0.11

0.12

0.13

0.14

0.15

0.16

0.17

0.18

0.19 0.2 cas [s]

Nepřipoutaný cestující Str. 14



7.2 Vybrané problémy pasivní bezpečnosti Obecné a konkrétní závěry simulací Při daném typu nárazu (čelní náraz autobusu) nedochází vlivem připoutání (2bodový bederní pás) ke snížení biomechanické zátěže cestujících v oblasti hlavy. V ostatních oblastech dochází k mírnému snížení. Vlivem připoutání se posouvá bod dotyku hlavy cestujícího s opěradlem směrem dolů. Z daných konstrukčních variant je výhodnější použití sedadla s programovatelnou tuhostí horní části opěradla v porovnání se sedadly s klouby a pružinami. Byl potvrzen předpokládaný vliv větší poddajnosti struktury na příznivější hodnoty maximálních hodnot zrychlení v kontaktních místech. Další postup řešení projektu je s ohledem na výsledky úvodní simulační studie směřován na sedadla s dvoubodovým bezpečnostním pásem a na eliminaci biomechanického zatížení kontaktu hlavy.

1M6840770002

Str. 15



7.2 Vybrané problémy pasivní bezpečnosti Rozpracované fáze Pro validační zkoušky a měření byla objednána dvousedadla (typ 7931) od společnosti Iveco Czech Republic s.r.o. Jedná se o nejrozšířenější typ sedadla pro příměstskou dopravu, kde je použito dvoubodového bezpečnostního pásu. Pracuje se na vytvoření detailního CAD modelu pěnové hmoty polstrování dvousedadla podle dodané výkresové dokumentace.

1M6840770002

Str. 16



7.2 Vybrané problémy pasivní bezpečnosti Rozpracované fáze Připravuje se validační měření na zkušebním zařízení pro pohlcování energie nově používaném v TÜV SÜD Auto CZ od června 2007 pro zkoušky EHK 21. Podkladem pro validaci bude rovněž získání deformační charakteristiky opěradla ze statické zatěžovací zkoušky.

1M6840770002

Str. 17



7.2 Vybrané problémy pasivní bezpečnosti Interakce cestujícího a sedačky při čelním nárazu autobusu Simulace prosednutí sedačky figurinou, kde byla laděna tuhost polstrování a třecí součinitel v kontaktní ploše. Validace proběhla na základě reálného měření. Z čelního nárazu s dříve definovaným průběhem bylo vyhodnoceno zrychlení figuriny na všech potřebných místech. Podobný průběh zrychlení nepřipoutané figuriny a figuriny připoutané 2-bodovým bezpečnostním pásem ukazuje na nutnost soustředit se na oblast nárazu hlavy. Byly vytvořeny a ověřeny koncepční návrhy zlepšující potřebné parametry. Další fází je zaměření na zpřesnění modelu ověřením konkrétního sedadla a jeho validací.

připoutaná figurina 1M6840770002

zrychlení [g]

nepřipoutaná figurina

150

Zrychlení hlava

140


130 120

zrychlení hlavy nepřipoutaná figurina zrychlení [g]

zrychlení hlavy připoutaná figurina

Posun kontaktního místa nárazu hlavy do opěradla vlivem připoutání figuriny

150

120 110

100

100

90

90

80

80

70

70

60

60

50

50

40

40

30

30

20

20

10

10 0.11

0.12

0.13

Str. 18

0.14

0.15

0.16

0.17

0.18

0.19 0.2 cas [s]


130

110

0 0.1

Zrychlení hlava

140

0 0.1

0.11

0.12

0.13

0.14

0.15

0.16

0.17

0.18


0.19 0.2 cas [s]


7.2 Critical problems of passive safety Passenger – Seat Collision by a Frontal Crash of the Bus Simulation of the seat compression by the dummy, found stiffness of upholstery and the friction coefficient on the contact area. Validation is based on real measurement. By the pre-defined front crash acceleration pulse, important dummy accelerations were observed. Very similar acceleration behavior on the dummy head in the case of belted and non-belted dummy resulted into the need of the head collision improvement. There were realized some conceptual and design solutions that fulfilled the needs of passive safety. In the next step, the model of the seat validation was proceeded.

Belted dummy 1M6840770002

Non-belted dummy

150

Zrychlení hlava

140


130 120

Head acceleration – non-belted dummy zrychlení [g]

Head acceleration –belted dummy zrychlení [g]

Contact point movement of the head downwards in the case belted dummy

150

120 110

100

100

90

90

80

80

70

70

60

60

50

50

40

40

30

30

20

20

10

10 0.11

0.12

0.13

Str. 19

0.14

0.15

0.16

0.17

0.18

0.19 0.2 cas [s]


130

110

0 0.1

Zrychlení hlava

140

0 0.1

0.11

0.12

0.13

0.14

0.15

0.16

0.17

0.18


0.19 0.2 cas [s]

Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 3. kolokvium Josefa Božka 2007, Praha,

Recommend Documents