Improved passenger's crash safety in coach by frontal collision. Vladislav Drobný

Transkript

1 Improved passenger's crash safety in coach by frontal collision Vladislav Drobný Výpočtová mechanika 2010

2 Obsah 1. Úvod do problematiky 2. Identifikace modelu autobusového sedadla 3. Validace modelu autobusového sedadla 4. Návrh konstrukčních úprav 5. Numerické simulace variace parametrů 6. Závěr

3 1. Úvod do problematiky Legislativa - autobusy EHK 66 pevnost struktury EHK 21 - vnitřní výčnělky vozidel EHK 80 - pevnost sedadel a úchytů autobusů EHK 14, 76/155/ES kotevní úchyty bezpečnostních pásů - pro autobusy třídy II (příměstské) approvals: registrations: kritická oblast nárazu hlavy Detail konstrukce autobusového sedadla rám dvojsedadla - ocel rám sedadla - ocel sedák, opěradlo - PUR pěna

4 1. Úvod do problematiky Studie vlivu připoutání pasažérů dvoubodovými pásy při čelním nárazu zvýšení biomechanické zátěže cestujících v oblasti hlavy posuv bodu dotyku hlavy cestujícího s.opěradlem směrem dolů, mění se působiště směru kontaktní síly F k k výraznému snížení dochází u zatížení dolních končetin prokázána souvislost mezi úhlem nárazu kromě kontaktní plochy ovlivňuje míru pohlcené energie poddajnost sedadla jako celku biomechanická zátěž vyhodnocována s využitím figuríny HIII Nepřipoutaný cestující Připoutaný cestující F k

5 2. Identifikace modelu autobusového sedadla Pro numerické simulace je třeba mít validovaný model se zohledněním deformací opěradla. Validační experimenty tenzometrie v místě největšího ohybového momentu fotogrammetrie pro ladění deformací v plasticitě zkouška kyvadlem pro ověření biomechanických kritérií Umístění tenzometrů na rámu sedadla Tenzometrie zkoušen samotný rám autobusového sedadla 24 tenzometrů v zapojení do můstku měřeno 6 míst Měřená data: vychýlení opěradla v podélném směru (lankový snímač) tažná síla (siloměr)

6 3. Validace modelu autobusového sedadla Validace chování modelu - elasticita shoda experimentálního měření a simulačních dat tenzometrie

7 2. Identifikace modelu autobusového sedadla Validace chování modelu - plasticita shoda experimentálního měření deformací opěradla a simulačních dat fotogrammetrie simulace experiment plasticita

8 2. Identifikace modelu autobusového sedadla Zkouška kyvadlem pro ověření biomechanických kritérií a) měkký náraz do horní hrany rámu - pod úhlem 15 - koresponduje s nárazem nepřipoutaného cestujícího b) tvrdý náraz do horní hrany rámu - pod úhlem 44 - koresponduje s kinematikou nárazu připoutaného cestujícího, rozteč sedadel 700 mm měkký náraz tvrdý náraz a) a p ) b) rychlost v místě nárazu délka kyvadla redukovaná hmotnost průměr kulové hlavice 25 km/h 760 mm 6.8 kg 165 mm Průběh experimentu dle EHK 21

9 4. Návrh konstrukčních úprav opěradla Navržená geometrie deformačního členu pro pohlcení energie nárazu oblast potencionálního kontaktu hlavy se sedadlem pokryta? vhodný materiál? tloušťka přídavné vrstvy PUR pěna - opěradlo deformační člen rám sedadla Geometrie přídavné pěny čelní pohled Geometrie přídavné pěny půdorys

10 5. Numerické simulace Variace parametru zkouška kyvadlem vliv tloušťky přídavného materiálu materiál Rohacell IG-F 110 polyuretanová pěna s hustotou 110 kg/m3 a) kyvadlo - měkký náraz a) b) HIC a 3MS minimální pro tloušťku 20mm

11 5. Numerické simulace Variace parametru zkouška kyvadlem vliv tloušťky přídavného materiálu materiál Rohacell IG-F 110 polyuretanová pěna s hustotou 110 kg/m3 b) kyvadlo - tvrdý náraz a) b) Optimální tloušťka 30mm - HIC a 3MS minimální

12 5. Numerické simulace Variace parametru zkouška impaktorem hlavy vliv tloušťky přídavného materiálu materiál Rohacell IG-F 110 polyuretanová pěna s hustotou 110 kg/m3 a) impaktor - měkký náraz HIC a 3MS minimální pro tloušťku 20mm

13 5. Numerické simulace Variace parametru zkouška impaktorem hlavy vliv tloušťky přídavného materiálu materiál Rohacell IG-F 110 polyuretanová pěna s hustotou 110 kg/m3 b) impaktor - tvrdý náraz Optimální tloušťka 30mm - HIC a 3MS minimální

14 5. Závěr Dosažené výsledky prokázáno nebezpečí nárazu hlavy do.opěradla pod vyšším úhlem, tvrdý náraz do rámové trubky navržen deformační člen pro pohlcení energie nárazu hlavy při čelním nárazu autobusu variací parametru nalezena tloušťka přídavného materiálu, která nejlépe dokáže pohltit kinetickou energii pasažéra simulovány byly dva typy zkoušek - zkouška kyvadlem (EHK 21) - zkouška impaktorem hlavy (pasivní bezpečnost chodců) oba typy zkoušek dávají podobný výsledek (míra pasivní bezpečnosti hodnocena pomocí HIC a 3ms kritérií) optimální tloušťka přídavné pěny Rohacell je 30 mm

15 Děkuji za pozornost! Projekt byl řešen v rámci Výzkumného centra Josefa Božka 1M0568