incercari de coliziune

Universitatea ,,Transilvania Braov Catedra de Autovehicule i motoareMetodica cercetarii experimentale privind coliziunile

REFERAT II

STUDIUL IMPACTULUI FRONTAL VEHICUL VEHICUL I VEHICUL BARIER RIGID FIX

Pentru aceast lucrare, vehiculele studiate pentru a fi utilizate n mod potenial n impacturile vehicul-vehicul includ: vehicule sport (SUV), Pickups (PU) i vehicule pentru pasageri. Testele pentru impacturile frontale dintre SUV/PU-alte vehicule au fost comparate cu cele obinute din impacturile dintre vehicule i bariere rigide fixe. Pulsurile acceleraiei la stlpul B precum i introziunile n urma loviturii i ale cabinei au fost monitorizate i comparate. n plus, distribuia energiei n testele cu SUV/PU-vehicul a fost comparat cu cea din testele cu vehicul-RFB. n urma analizei s-a concluzionat c greutatea vehiculului i rigiditatea din prile din fa i din spate nu au fost ntotdeauna factorii care au dictat performana. Alternativele de design care au un impact pozitiv asupra distribuiei energiei asupra ambelor vehicule implicate ntr-un accident au demonstrat c mbuntesc compatibilitatea vehiculului. n cadrul acestei lucrri a fost de asemenea demonstrat c o bun interaciune geometric n impacturile SUV/PU-vehicul a fost fundamental n reducerea riscului potenial a oferului i al partenerului. Mai mult, s-a constatat posibilitatea ca efectul geometriei s mascheze efectele greutii i ale rigiditii. mbuntirea reducerii riscului potenial al ocupanilor vehiculului n cazul unui accident a fost studiat n mod tradiional n laboratoare specializate. Exemple de astfel de proceduri includ teste cu accidente frontale vehicul-FRB, organizate de Administraia Naional a Siguranei Traficului pe Autostrad (NHTSA) n SUA, Transporturile Canadiene n Canada, Biroul Federal al Siguranei Traficului (FORS) n Australia i Ministerul Transportului n Japonia. Teste similare ale accientelor, dar la o vitez mai mare au fost efectuate n cadrul programului de evaluare New Car (NCAP), program care are ca scop furnizarea de informaii pentru sigurana consumatorilor prin intermediul unui sistem care folosete stele- fiecare stea reprezentnd un anumit grad de potenialitate a riscului pentru cap i piept. Testele cu bariere frontale rigide fixe sunt folosite pentru a evalua performana sistemului de reinere i al dispozitivelor de siguran. Aceste dispozitive pot sau nu s ofere acelai nivel de reducere a riscului potenial pentru impacturile dintre SUV/PU1


REFERAT II

vehicule, dup cum s-a observat din accidentele reale. Acest lucru se datoreaz, n cea mai mare parte, intruziunilor din cabin cauzate de incompatibilitatea dintre vehiculele de pe osea, n special n cazul impacturilor SUV-vehicule pentru pasageri. Rni foarte grave au fost semnalate n cazul intruziunilor cabinei. Intruziunile cabinei i parbrizului observate n accidentele dintre SUV/PC-vehicul nu sunt prezentate, de obicei, n impacturile controlate dintre vehicul i o barier rigid fix. Astfel, trebuie realizat un nou concept pentru designul structural, pentru a reduce rnile provocate de intruziunile vehiculelor crearea unei structuri capabile s disipe energia produs de accident, att n cazul impacturilor dintre vehicule i bariere rigide fixe, ct i n cazul impacturilor dintre SUV/PC-vehicul. n mod evident, distribuia rigiditii i a nivelurilor de for prin care componentele din fa i din spate ale mainii pot absorbi energia cinetic sunt, de asemenea, factori importani. n cele mai multe dintre cazuri, dezvoltarea vehiculelor pentru impacturile frontale se concentreaz asupra proteciei ocupantului mainii, fr a lua n considerare i protecia partenerului n impacturile SUV/PC-vehicul. Mai mult, mbuntirile n cercetrile asupra impacturilor frontale i n pri se desfoar cu puin interaciune. De exemplu, performana mbuntit asupra siguranei oferului n impacturile frontale, printr-o mai mare rigiditate a structurii frontale idin spate pot avea efecte negative n cazul impacturilor ntr-o parte. Astfel, este foarte important a se lua n considerare interaciunile dintre diferite configuraii ale accidentelor, pentru a asigura protecia oferului i a partenerului. Aceast lucrare ofer o analiz comparativ a performanei structurale obinute n impacturile vehicul-barier rigid fix, precum i cele dintre SUV/PC-vehicul. O serie de teste ale impacturilor dintre vehicule i bariere rigide fixe i ntre SUV/PC-vehicul, mpreun cu o serie de simulri cu scale avnd elemente finite au fost realizate n cadrul acestui studiu, pentru a oferi datele necesare efecturii analizei comparative. n cadrul acestei lucrri, analiza comparativ are ca scop oferirea unei baze pentru viitoare mbuntiri, de exemplu o perfecionare a procedurilor de testare, dezvoltarea unui test complementar fa de cel specificat n FMVSS 208, sau a unei noi abordri a designerului. Obiectivul principal al acestei lucrri a fost oferirea unui rezumat comparativ al rezultatelor obinute n urma testelor cu bariere frontale rigide i cu SUV/PC-vehicul. Rezultatele pentru un vehicul int, n termeni de decelerare a pulsului la stlpul B, intruziuni ale loviturilor i ale cabinei, partea inferioar a tibiei i msurtorile energiei accidentului au fost utilizate n cadul acestei comparaii. Al doilea obiectiv a fost identificarea efectului pe care l are designul n impactul SUV/PC-vehicul asupra intruziunilor toe-board i managementul energiei n vehiculul de referin. Obiectivul final a fost recomandarea unor modificri asupra designului pentru a gestiona energia rezultat n urma accidentelor n impacturile SUV/PC-vehicul, fr a reduce performana n testele cu bariere rigide fixe.2


REFERAT II

MATRICEA PENTRU TESTELE CU ACCIDENTE LA SCAR NTREAG Tabelul 1 prezint vehiculele selectate i greutatea ascociat lor, pentru ambele tipuri de impacturi: vehicul-bariere rigide fixe i SUV/PC-vehicul. Vehiculul de referin utilizat pentru impacturile cu barier rigid fix a fost selectat pentru a fi vehiculul lovit n impactul dintre SUV/PC-vehicul, din motive ce in de evaluarea performanei structurale. Vehiculul de referin este un model sedan cu patru ui, reprezentnd un vehicul de dimensiune mijlocie, obinuit pentru pasageri. Tabelul 1. Descrierea i greutatea vehiculului Testul impactului Vehiculul care lovete Vehiculul mobil frontal Greutatea test Unitate kg Barier rigid fix 50Kph Barier rigid fix 57Kph Vehicul-vehicul SUV I 2132 Vehicul-vehicul PU 2127 Vehicul-vehicul SUV II 2604 Vehiculul int Greutatea test kg 1775 1776 1863 1778 1777

Dou vehicule utilitare sport i un PU de exemplu SUV I, SUV II i PU, avnd masa, rigiditatea i geometria diferite, au fost selectate pentru a fi vehiculele care lovesc n impacturile SUV/PU-vehicul. Pentru economia textului, pe parcursul acestuia vehiculul care produce impactul va fi numit vehiculul mobil.

Teste la impact ntre vehicul-bariera fix Dou teste cu impacturi cu RFB care exist n prezent n designul vehiculului includ: (1) FMVSS 208, avnd ca ofer un brbat de statur medie, purtnd centur de siguran, manechini i (2) testul USA NCAP, care cuprinde un brbat de statur medie ce poart3


REFERAT II

centur de siguran i manechini. Testul FMVSS 208 se desfoar la 48 km/h, n timp ce USA NCAP se desfoar la 57 km/h. Schimbrile tipice de vitez Vs la care sunt supui ocupanii vehiculelor n testarea accidentelor FMVSS 208 i NCAP sunt de 48 Kph i 57 Kph. Sistemul de reinere este construit pentru a face fa unor astfel de modificri ale vitezei. Dou teste ale impacturilor cu bariere fixe rigide au fost realizate avnd vehiculul int la 50 Kph i 57 Kph. Energia cinetic a vehiculului care s-a lovit de bariera rigid fix a fost n cea mai mare parte absorbit de deformarea structural a vehiculului si de sistemul de reinere. Ar trebui reinut i faptul c nlimea fa de sol i capot are un efect neglijabil asupra performanei structurale a vehiculului i a managementului energiei n cazul impactului cu o barier rigid fix. Totui, poate avea un efect semnificativ n impacturile SUV/PC-vehicul. Diferite metode si teorii au fost dezvoltate pentru a descrie gravitatea accidentului. Pentru reconstructia accidentului, un instrument important este metoda EES (Viteza echivalenta a energiei). E def =1 2

m (EES)2

Aceasta inseamna ca energia deformarii plastice a vehiculului lovit este exprimata ca energia cinetica a vehiculului, avand valoarea virtuala a vitezei EES. Pentru a avea o estimare autentica a EES, au fost necesare diverse teste ale accidentelor, cu diferite conditii, pentru ca absorbtia energiei depinde de diferiti parametrii. Deformatiile documentate ale vehiculelor pentru valorile EES, pana la aproximativ 60% sunt disponibile datorita testelor accidentelor. Pentru viteze ale impacturilor mai mari exista foarte putine date publicate. Pentru a intelege mai bine comportamentul in cazul accidentelor produse la impacturi cu viteze mai mari, o serie de impacturi cu bariere rigide, avand la impact viteze situate intre 10 si 100 km/h. Pentru reconstructia accidentelor si pentru cercetarea accidentelor, inginerii au nevoie de instrumente pentru a realiza o presupunere realista a circumstantelor accidentului. Dar in cele mai multe dintre cazuri nu exista suficiente date pentru a oferi o afirmatie clara asupra accidentelor, in special in cazul accidentelor severe si a relatiilor intre severitatea accidentelor si greutatea ocupantului, cand apare ca o problema dificila si controversata. Una dintre metodele cu cele mai bune rezultate in metoda EES - (Viteza echivalenta a energiei), metoda introdusa si publicata de Burg si Zeidler in 1980.4


REFERAT II

Pentru a primi o estimare aproximativa a energiei de deformare in diferite viteze ale accidentelor, sase vehicule au fost pornite spre un bloc de beton cu masa de aproximativ 24.000 kg, folosind doua franghii fixe pretensionate pentru a directiona si o franghie de remorcare pentru accelerare. Cu cativa metri inaintea barierei vehiculul si franghiile au fost eliberate de un dispozitiv special iar vehiculul s-a izbit de bariera fara nici o influenta externa.

Figura 1. Schema testului

5


REFERAT II

Acceleratiile longitudinale si laterale ale vehiculelor in timpul impactului au fost masurate utilizand un dispozitiv de inregistrare a datelor produse de accidente (UDS) pozitionat in interiorul vehiculului. Ca si documente ale accidentelor a fost folosita si o camera video avand caractistica de 1000 de cadre pe secunda. Dupa impact, deformatiile vehiculului au mai fost documentate cu fotografii detaliate si masuratori. Pe o parte, impacturile frontale au fost realizate cu masini identice (Ford Escort) la sase viteze diferite ale impactului (13, 21, 38, 52, 83 si 95 km/h). Pe alta parte, vehicule diferite au fost izbite la viteze de circa 90km/h pentru a vedea influenta produsa de tipul masinii. Aceste rezultate nu sunt prezente in aceasta lucrare. CAZUL 1: 100%, 13 km/h Un vehicul Ford Escort a fost izbit cu un suprapunere de 100% de o bariera rigida. Viteza impactului a fost de 13 km/h, deceleratia medie pentru cele 60ms a fost de aproximativ 8g, cu o valoare maxima de 20g. In timpul acestui test, doi voluntari au stat in vehicul, fiind asigurati de centuri de siguranta legate in trei puncte, iar amandoi s-au simtit bine in urma accidentului. Deformarea rezultata a fost mai mica de 5 cm. Doar bara de protectie a prezentat o deformare, iar capota s-a indoit foarte putin (Figura 2). Impactul a avut o parte elastica, dar greutatea ocupantului poate fi tolerata.

Figura 2. Vehicolul dupa impact frontal la 13km/h

CAZUL 2: 100%, 21 km/h Impactul Fordului Escort cu o bariera rigida cu o viteza de 21 km/h, avand un unghi al impactului mai mic de 5. Deceleratia medie a fost de 6g in primii 100ms, iar valoarea maxima de aproximativ 14g.6


REFERAT II

Deformatia rezultata a fost aproxiamtiv 10 cm pe partea stanga si 5 cm pe partea dreapta. Deformatiile pot fi observate clar la bara de protectie, capota si scut. Farul stang a fost spart. De asemenea, distanta dintre axa frontala si cea din spate a fost redusa fata de cea de la primul accident. (Figura 3)

Figura 3. Vehicolul dupa impact frontal la 21 km/h CAZUL 3: 100%, 38 km/h Viteza la impact a fost de 38km/h si a condus la o deceleratie medie de 14g in primii 90ms, valoarea maxima fiind de aproximativa 32g. Deformatia rezultata a fost masurata la 20 cm pe ambele parti. In afara de indoirea capotei si a aparatoarelor (Figura 4) si distanta dintre axa frontala si cea din spate a fost redusa cu mai mult de 10cm. Nu au existat intruziuni grave in compartimentul pasagerilor. Figura 4. Vehicolul dupa impact frontal la 38 km/h

7


REFERAT II

CAZUL 4: 100%, 52 km/h Fordul Escort se izbeste de o bariera rigida cu o viteza de 52km/h, deceleratia medie a fost de 15g in primii 100ms, iar valoarea maxima este de 31g. Deformatia statica a fost de aproximativ 40cm pe ambele parti. Bara de protectie s-a deformat si capota s-a indoit, iar aparatorile prezinta si ele deformatii puternice. Axa frontala s-a deplasat spre stalpul A, astfel incat distanta dintre axele frontala si cea din spate s-a redus cu aproximativ 20cm. (Figura 5) De asemenea, poate fi observata o deformatie tipica a capotei superioare a vehiculului in zona stalpului B, care este adus prin zona stalpului A in varful vehiculului.

Figura 5. Vehicolul dupa impact frontal la 52 km/h

CAZUL 5: 100%, 83 km/h Fordul Escort se izbeste de bariera rigida cu o viteza de 83km/h, deceleratia medie a fost de 20g in primii 110ms, iar valoarea maxima este de 42g. Deformatia statica a fost de aproximativ 60cm, masurata pentru ambele parti. Capota, ca si aparatoarele s-au indoit foarte mult si prezinta deformatii foarte mari. Axa

8


REFERAT II

frontala s-a mutat inapoi spre zona stalpului A, astfek incat baza rotii s-a redus cu aproximativ 40cm. Si rotile au prezentat deformatii, constatandu-se intruziuni foarte mari in compartimentul pasagerilor. In cele din urma, si cadrul inferior al usii a fost indoit. (Figura 6) Figura 6. Vehicolul dupa impact frontal la 83 km/h

CAZUL 6: 100%, 95 km/h Pentru ultimul caz, vehiculul a lovit bariera rigida cu o viteza de 95km/h, deceleratia medie a fost mai mare de 20g in primii 110ms, iar valoarea maxima a atins nivelul de 49g. Deformatia statica a fost de 70cm pe ambele parti. Partea frontala a vehiculului s-a deformat foarte mult, iar capota a suferit deformari plastice serioase. Axa frontala s-a mutat in spatele stalpului A, astfel ca distanta dintre axa frontala si cea din spate a fost redusa cu mai mult de 40cm. Deasemenea, usile prezinta deformatii, existand si intruziuni serioase in compartimentul pasagerilor. (Figura 7), iar cadrul inferior al usii a fost indoit.

Figura 6. Vehicolul dupa impact frontal la 95 km/h

SIMULAREA9


REFERAT II

Pentru a face o estimare a riscului ocupantului, au fost realizate simulari computerizate folosind modelul MADYMO (Modelul dinamic matematic; multicorp si pachetul FEM) al PC-CRASH (program pentru simularea accidentelor vehiculelor cu motor). Intruziunile in compartimentul pasagerilor nu sunt calculate, dar pentru viteze la impact mai mari de 50km/h apar aceste intruziuni, iar statisticile ranilor si ale accidentelor arata ca aceste rani reprezinta o mare problema. Mai ales in impacturile cu o depasire mai mare de 50% nu greutatea accidentului reprezinta o problema. Structura frontala a vehiculului nu poate produce o deformare intr-o maniera stabilita, astfel alte partii ale structurii vehiculului sunt incarcate. Prin urmare, deformatia vehiculului creste, in timp ce greutatea acceleratiei asupra ocupantilor descreste. Manechinul a fost asezat pe locul pasagerului, in fata, iar modelul a fost incarcat cu pulsurile masurate pentru impact. (Figurile 8 si 9).

Figura 8. Simularea miscarii maximale a ocupantilor in impact fara intruziune10


REFERAT II

Figura 9. Comparatia parametrilor leziunilor Tabel1 Datele rezultate dupa test

Ca rezultat al testelor standard ale impacturilor, nu exista intruziuni asupra celulelor de siguranta pentru viteze ale impacturilor de pana la 50km/h. Datorita suprapunerii de 100%, toate partile frontale ale vehiculului sunt incarcate, astfel incat energia accidentului este disipata in mod programat. Pentru viteze mai mari de 50km/h, structura frontala a vehiculului este supra-incarcata, astfel baza si parti ale interiorului vehiculului sunt supuse unui mare risc de deformare. Siguranta pasagerilor in impacturile de pana la 50km/h depinde de fortele acceleratiei iar aceste greutati sunt cerute de sistemul de retinere. Accidentele produce la o viteza a impactului mai mare produc intruziuni mari, iar numai concepte noi ale structurii si compatibilitatii pot diminua aceasta problema.11


REFERAT II

Testul impactului a prezentat si o buna corelatie intre viteza impactului si distanta dintre axele vehiculului, de la 20km/h la 80km/h (Figura 11).

12


REFERAT II

13


REFERAT II

Figura 11. Acceleratia vehiculului si conditiile impactului

Figura 12. Deformatiile rezultate14


REFERAT II

Teste ale impactului dintre SUV/PV-vehicul Mainile produse n SUA i camioanele mici sunt proiectate pentru o vitez de 57Kph n impacturile cu bariere rigide fixe (NCAP), pentru ocupanii ce poart centura de siguran. Astfel, ratele destul de mici ale rspunsului ocupanilor sunt ateptate n coliziunile reale cu bariere fixe, avnd viteze echivalente cu 57 Kph. n configuraia testului prezentat n Figura 1, vehiculul int a fost iniial n repaus, n toate testele SUV/PC-vehicul din acest studiu. Viteza vehiculului mobil a fost selectat pe baza masei relative implicate, de exemplu viteza impactului vehiculului mobil a fost ajustat n funcie de masa acestuia pentru a avea ca rezultat o vitez echivalent cu 57Kph pentru vehiculul int. Vehiculele mai uoare au n general oscilaii mai mari ale vitezei, n timp ce vehiculele mai grele au oscilaii mai mici ale vitezei n cazul impacturilor SUV/PC-vehicul. Viteza iniial a vehiculului mobil este cuprins ntre 92,3Kph i 95Kph. Oscilaiile introduse ale vitezei asupra vehiculului int sunt cuprinse ntre 50Kph i 57Kph. Schimbrile de vitez att pentru vehiculul mobil ct i pentru vehiculul int ar putea fi calculate fie pornind de la momentul iniial de conservare sau de la timpii vitezelor obinui din teste.

Fig.13 Configuratia testului

Testul impactului frontal

Viteza iniial

Raportul masei

Schimbarea vitezei15


REFERAT II

int

Mobil

int / Mobil

int

Mobil

Unitate kph Kph kph kph Vehicul-Barier rigid 50 49.6 fix Vehicul-Barier rigid 56.7 56.7 fix SUV I-Vehicul 0 94.9 1.14 50.6 44.2 PU-Vehicul 0 101.6 1.20 56.3 46.3 SUV II-Vehicul 0 92.2 1.52 55.5 36.6 Tabelul 2 prezint viteza iniial la impact, rapoartele maselor i oscilaiile vitezelor pentru toate testele realizate n acest studiu, att cele ale impacturilor cu bariere rigide fixe ct i cele ale SUV/PC-vehicul. Tabelul 2. Viteza impactului, rapoartele masei i schimbrile vitezei Selectarea vehiculelor mobil a luat n considerare diferite neivele ale masei, rigiditii prilor din fa i din spate i nlimea capotei. n impacturile SUV/PC, efectul geometriei poate masca efectul masei i al rigiditii, datorit override i underride. Figura 2 prezint alinierea geometric, n termeni de nlime a capotei ale celor trei vehicule mobil, n comparaie cu vehiculul int. Tabelul 3 prezint nlimile capotei n mm, pentru vehiculele mobil. Aceste nlimi au fost msurate de la centrul capotei fiecrui vehicul mobil, relativ la centrul capotei vehiculului int.

Tabelul 3. nlimile relative ale capotei16


REFERAT II

Testul impactului Frontal Vehicul-Barier rigid fix Vehicul-Barier rigid fix SUV I-Vehicul PU-Vehicul SUV II-Vehicul

nlimea relativ a capotei (mm) 94.0 116.8. 12.7

FIG.14 Diferentele geometrice intre vehiculul fix si cel mobil

n toate testele SUV/PU-vehicul, att vehiculele mobil ct i cele int au utilizat manechini- brbai ca i oferi i manechini femei pentru pasagerul din dreapta oferului. Toi manechinii au purtat centuri de siguran iar airbagul a fost activ. REZULTATELE TESTULUI I DISCUII Gradul de siguran i de reinere al ocupanilor, dup cum a fost msurat n impacturile cu bariere rigide fixe a fost dependent de civa parametrii care au inclus: Pulsul accidentului i designul sistemului de reinere Intruziunile i integritatea structural a cabinei vehiculului, i17


REFERAT II

Managementul performanei energiei elementelor care absorb energia, cum ar fi bara din fa a vehiculului Trebuie, de asemenea, luat n considerare faptul c pasagerul unei maini al crei desgin structural a fost conceput special pentru a atinge o nalt performan n impactul cu o barier rigid fix, s-ar putea s nu atung o performan la fel de nalt i n impactul SUV/PU-vehicul. Acelai vehicul pentru pasageri poate fi supus att unor niveluri ridicate de intruziune i mamagement al energiei ntr-un impact SUV/PU-vehicul. Urmtoarele subcapitole ofer puncte de discuie i de comparaie a performanei vehiculului int, n termeni de puls al accidentului, intruziuni i management al energiei accidentului, ntre impacturile cu barier rigid fix i cele ntre SUV/PU-vehicul. Compararea pulsului decelerrii vehiculului n cadrul accidentului auto, pulsul decelerrii vehiculului, msurat la stlpul B, n timpul desfurrii accidentului, este considerat, n general, a fi o caracteristic important pentru gradul de siguran. Totui, caracteristicile istoriei pulsului accidentului pentru vehiculul int, la un anumit V pot varia n funcie de tipul de accidente. n impactul unui vehicul int cu o barier rigid fix, pulsul impactului depinde doar de rigiditatea prilor din fa i din spate ale vehiculului i de designul structural. n timp ce n impactul dintre SUV/PU-vehicul, depinde de asemenea de rigiditatea structural, mas i geometria vehiculului mobil. Designul prii din fa i din spate a vehiculului, care atinge o mai bun performan n timpul unui accident frontal cu o barier rigid fix poate fi mai puin eficient n cadrul unui impact ntre SUV/PU-vehicul. Figurile 3 i 4 prezint comparaiile pulsului decelerrii vehiculului int, obinute de la mai multe teste ale impacturilor cu bariere rigide fixe i SUV/PU-vehicul, dup cum au fost prezentate n Tabelul 1.

18


REFERAT II

Figura 15 Comparatia impulsului coliziunii intre un vehicul de pasageri si bariera fixa si SUV si automobil (50km/h) Pentru a elimina efectul oscilaiei vitezei V asupra caracteristicilor pulsului decelerrii, pulsul vehiculului int avnd 50Kph, obinut la impactul cu o barier rigid fix a fost examinat, n comparaie cu cel obinut n urma testrii impactului dintre SUV/PU-vehicul int, care a avut o oscilaie a vitezei vehiculului int de 50 kph. Aceas comparaie a pulsului impactului celor dou teste este rpezentat n Figura 3. n mod similar, pulsul impactului de 56,7kph al testului NCAP, n comparaie cu cel obinut din impactul dintre Pickup i vehiculul int i SUV i vehiculul int care au generat o vitez echivalentp cu 56,7kph a vehiculului int. Aceast comparaie este prezentat n Figura 4. Dup cum apar prezentate n Figurile 15 i 16, i, n acest caz, impacturile dintre SUV/PU-vehicule pentru pasageri, vehiculul int a experimentat un nivel mai mic al decelerrii la nceputul coliziunii (pn la 40ms) i un nivel mai mare al decelerrii dup momentul de nceput al coliziunii, n comparaie cu cel observat n impactul cu o barier rigid fix. Acest lucru s-a datorat faptului c n impacturile frontale cu bariere rigide fixe, fie la 50kph, fie la 56,7kph, elementele care absorb energia vehiculului int au fost

19


REFERAT II

angrenate total n impactul n fa i n spate cu o barier rigid fix, la 40ms. Aceasta conduce la o disipare progresiv a energiei accidentului (energia cinetic) printr-o deformare controlat i progresiv a barei de protecie din fa, manifestat de rigiditatea din fa i din spate a vehiculului int. Totui, n impacturile dintre SUV/PU i vehiculul int, disiparea energiei n primii 40 ms ai vehiculului int a fost mult mai puin coparat cu cea rezultat din impactul cu o barier rigid fix. Rigiditatea din fa i din spate a vehiculului int a avut un efect mic asupra pulsului, datorit angajrii minime sau pariale a vehiculului mobil la 40ms.

FIG.16 Comparatia impulsului coliziunii intre un vehicul de pasageri si bariera fixa si vehicul SUV la 57 kmh

20


REFERAT II

n cazul impactului dintre PU i vehiculul int, dup cum este prezentat n Figura 4., a reieit ca evident faptul c PU overrode vehiculul int datorit geometriilor incompatibile (Tabelul 3). Aceasta a condus la un nivel foarte mic al pulsului decelerrii la nceputul coliziunii. Efectul rigiditii din fa i din spate asupra vehiculului int a fost aproape neglijabil n primii 20-23ms, datorit faptului c nu exista ambreiaj n fa i n spate. Dup 40ms, vehiculul mobil a avut contact total cu vehiculul int n toate cele 3 teste cu impact ntre SUV/PU-vehicul. Pulsurile deceleraiei vehiculului int par a fi asemntoare, dar mai mari n comparaie cu cele rezultate din impactul cu o barier rigid fix. Aceasta s-a datorat faptului c vehiculul int era mai uor i a experimentat un nivel mai mare att al oscilaiei vitezei ct i al deceleraiei, n comparaie cu un vehicul mobil, care era mai greu. n concluzie, pulsul deceleraiei vehiculului int n impactul dintre SUV/PU-vehicul pare a fi similar celui din impactul cu barier rigid fix, n termenii amplitudinii i timpului vrfului. Deformaia i compararea intruziunii Pentru un impact frontal cu o barier rigid fix, intruziunile se afl pe locul doi ca importan n comparaie cu pulsul coliziunii, care este considerat a fi cel mai important factor n rspunsul ocupantului. Totui, att importana pulsului coliziunii ct i intruziunile au o importan comparabil n rspunsul ocupantului n cazul impactului dintre SUV/PU-vehicul. Un nivel similar al potenialulului de reducere a riscului ocupantului ntr-un vehicul int poate fi atins n impacturile cu bariere rigide fixe i n cele dintre SUV/PU-vehicul, dac presupunem c intruziunile vehiculului int sunt acelai. Msurtorile intruziunii statice post-coliziune n impacturile SUV/PU-vehicul au indicat faptul c intruziunile cabinei n vehiculul int sunt considerabil mai mari dect cele msurate pentru impactul ntre un vehicul i o barier rigid fix. Astfel, testarea impactului dintre SUV/PU i alt vehicul su un alt test asupra unui impact similar poate fi considerat un protocol pentru un test care s completeze testele pentru impactul frontal complet cu o barier rigid fix. Acest test adiional va evalua designul vehiculului pentru a oferi protecie ocupantului i integritate structural cabinei vehiculului, pentru coliziuni cu un singur vehicul sau ntre mai multe vehicule.

21


REFERAT II

FIG.17

Deformatiile vehiculelor tinnta in diferite teste

Deformarea structurii din fa a vehicului int pentru toate testele cu impacturi frontale listat n Tabelul 1 este prezentat n Figura 17. Se prespunea c tipul coliziunii este un factor important care determin performana structurii din fa i din spate, din moment ce determin modul n care interacioneaz structurile din fa i din spate ale vehiculului. Figura 5 (a) prezint o deformaie progresiv a structurii din fa i din spate n cazul impactului cu o barier rigid fix. Totui, Figura 17 (b,c i d) prezint c deformaiile barei de protecie din fa au fost folosite n mod ineficient, i c s-a produs o deformare notabil a capotei. Ca rezultat, intruziunile mai mari asupra compartimentului ocupantului au fost observate datorit efectului masei, i, posibil, al celui al diferenelor rigiditii i geometriei.

22


REFERAT II

FIG.18 Comparatia dintre profilul intruziunilor in testul cu bariera fixa si vehicul vehicul

Analizele dimensionale pre i post coliziune asupra vehiculelor int au fost efectuate pentru a obine profilele intruziunii n centrul seciunii oferului. Dup cum demonstreaz Figura 13, a existat o diferen considerabil n nlimile verticale ale structurilor semnificative din fa i din spate n cazul impactului dintre PU i vehiculului int. Tabelul 3 mai prezint i o diferen de maxim 117mm n nlimile verticale dintre punctele centrale ale barei de protecie a PU i vehiculului int. Pickupul a cauzat o intruziune mult mai mare a compartimentului ocupantului vehiculului int n comparaie cu cea cauzat de impacturile dintre SUV I i SUV II n impacturile frontale cu alte vehicule (vezi Figura 18). Era evident c a existat o interaciune structural mic datorit diferenelor geometrice care au determinat ca Pickupul s traca peste vehiculul int. A existat o diferen foarte mic ntre profilele intruziunilor provocate de impacturile SUV I23


REFERAT II

i SUV II. Totui, aceast intruziune a fost semnificativ mai mare dect cea observat n impacturile totale frontale cu bariere rigide fixe. Figurile 19 i 20 prezint efectul diferenelor de nlime ale capotei i raportul masei vehiculului mobil fa de vehiculul int pentru intruziuni maxime ale vehiculului int. Aceste cifre, precum i rezultatele demonstrate n Figura 18 sugereaz c efectul geometriei n impacturile dintre SUV/PU-vehicul pot reduce efectul masei i al rigiditii.

Figura 19. Efectul inaltimii barei de protectie cu marimea intruziunii cauzata in diferite teste

24


REFERAT II

Figura 20. Efectul marimii greutatii cu marimea intruziunii in diferite teste

Comparaia cu partea inferioar a piciorului Indicele tibiei Indicele tibiei este o funcie a forei axiale i a momentului de nclinare msurat de celula de greutate inferioar a tibiei, n timpul testrii coliziunii. Avnd un design structural performant pentru prile din fa i din spate ale vehiculului int, ocupanii, n timpul impactului cu o barier rigid fix trec printr-un risc mult mai mic de a se rni la partea inferioar a piciorului dect cei din impacturile dintre SUV/PU-vehiculul int. Figura 9 prezint valorile normale ale prii inferioare a indicelui tibiei, ca o funcie a configuraiilor testelor coliziunilor. Este artat faptul c vehiculele int cu intruziuni mici, cum ar fi cele rezultate din impacturile cu bariere rigide fixe, au un indice al tibiei mic. Din moment ce intruziunile maxime n impacturile SUV/PU-vehicul sunt asociate cu trcerea peste Pickup asupra vehiculului int, acesta a rezultat ntr-o valoare foarte mare a indicelui tibiei, de 1,8, depind Valorile de Referin Acceptate pentru Rni (IARV), de 1,0.

25


REFERAT II

Figura 21. Partea inf. a piciorului. Comparatia indicilor tibiei

Figura 22. Efectul inaltimii barei de protectie asupra indicelui tibiei

Comparaia pentru absorbia energiei Comparaia managementului energiei coliziunii unui vehicul int implicat ntr-un impact cu o barier rigid fix i impacturi ntre mai multe vehicule poate fi o msur potrivit pentru a examina performana siguranei vehiculului. n aceast parte a lucrrii,26


REFERAT II

energia absorbit de vehiculul int ntr-un test cu o barier rigid fix a fost comparat cu aceea rezultat din impactul dintre SUV/PU i alt vehicul. Toate vehiculele consum aceeai cantitate de energie pe unitatea de greutate atunci cnd intr n coliziune cuo barier rigid fux, pentru orice vitez dat. Totui, o distribuie inegal a absorbiei energiei este observat ntre vehiculele care se ciocnesc n impacturile SUV/PU-vehicul. Vehiculul mai uor i mai puin rigid absoarbe o cantitate mai mare din energia produs de impat, n timp ce vehiculul mai greu i mai rigid sufer o deformaie mai mic, i, deci, absoarbe o cantitate mai mic de energie. Diferite metode de calculare a energiei absorbite de un vehicul la impactul cu o barier rigid fix sau cu un alt vehicul au fost prezentate n studiile anterioare. Ecuaiile momentului i ale conservrii energiei nu ofer detalii despre cum este mprit energia de ctre componentele principale ale structurii. Simulrile pe computer au fost folosite pentru a estima energia absorbit de fiecare vehicul. Au fost create i folosite pentru acest studiu modele cuprinznd elemente detaliate ale vehiculelor int i mobil. Modelele au fost validate pentru diferite viteze, n teste cu bariere rigide fixe i SUV/PU-vehicul. Detaliile modelelor nu intr n scopurile stabilite pentru aceast lucrare.

Figura 23. Comparatia testului (in fig. de jos) si a simularii (sus)

Figura 23 prezint comparaia ntre absorbia energiei rezultat din impacturile cu barier rigid fix i cea rezultat din impactul dintre SUV/PU-vehicul. Energia prezentat n aceast figur reprezint energia absorbit de fiecare vehicul, calculat n analiza27


REFERAT II

elementelor finite. Figura demonstreaz n mod evident faptul c vehiculul (int) mai uor absoarbe mai mult energie dect vehiculul (mobil) mai greu n impacturile dintre SUV/Pu-vehicul. Mai indic i faptul c vehiculul int absoarbe mai mult energie n impacturile SUV/PU-vehicul (n comparaie cu impactul cu o barier rigid fix, atunci cnd sunt experimentate oscilaii similare ale vitezei ). Acest lucru s-a datorat deformaiei vehiculului int care a rezultat n urma impactului dintre SUV/PU-vehicul.

Figura 24. Comparatia intre energiile absorbite.

Pentru a atinge o bun compatibilitate n impacturile SUV/PU-vehicul, este necesar ca ambele vehicule s mpart energia rezultat n urma impactului i s absoarb o cantitate de energie proporional cu masele lor. n discuia ce va urma, energia absorbit de un vehicul int n urma impactului cu o barier rigid fix, la o anumit vitez, a fost presupus a fi echivalentp cu cea abrorbit de fiecare dintre cele dou vehicule int implicate ntr-un impact frontal total ntre SUV/PU-vehicul. De asemenea, s-a presupus acest lucru ca adevrat doar atunci cnd viteza dintre cele dou vehicule int era dubl fa de aceea a aceluiai vehicul int implicat ntr-un impat cu o barier rigid fix. Dac termenul Raportul de energie este definit ca raportul dintre energia absorbit de vehiculul int i aceea a vehiculului mobil n impactul dintre SUV/PU-vehicul, atunci Raportul de energie pentru impactul cu o barier rigid fix va fi ntotdeauna egal cu 1, pentru orice vitez dat. Figurile 25 i 26 prezint efectul geometriei i al masei asupra managementului energiei vehiculului int n impacturi dintre SUV/PU-vehicul. Este evident faptul c28


REFERAT II

efectul geometriei domin efectul masei. Raportul de energie relativ nalt care a rezultat n urma impacturilor dintre SUV/PU i vehiculul int a fost datorat n cea mai mare parte diferenei mari a nlimii capotei n comparaie cu aceea a vehiculului int. Acest lucru are loc datorit depasirii SUV/PU, care a cauzat o deformaie i o mai mare absorbie a

energiei de ctre vehiculul int. n schimb, raportul de energie care rezult din impactul dintre SUV II, care este mai greu i vehiculul int a fost aproape de valoarea 1, ceea ce a i confirmat faptul c alinierea elementelor care absorb energia i nlimea capotei n impacturile dintre SUV/PU-vehicul au constituit un element foarte important al designului, care a ajutat la obinerea unei bune compatibiliti a caracteristicilor menionate mai sus. De asemenea, a fost observat c efectul geometriei poate reduce efectul masei n impacturile dintre SUV/PU-vehicul.Figura 25. Variatia raportului energiei interne cu inaltimea relativa a barei de protectie

29

Universitatea ,,Transilvania Braov Catedra de Autovehicule i motoareMetodica cercetarii experimentale privind coliziunile Figura 26. Variatia raportului energiei interne cu raportul maselor vehiculelor.

REFERAT II

CONCLUZII Vehiculele care obin o bun performan a siguranei n impacturile cu o barier rigid fix pot s nu obin neaprat o performan la fel de bun i n impacturile dintre SUV/PU-vehicul. Pulsul coliziunii este considerat n general a fi un factor important pentru rspunsul ocupantului vehicolului n impactul cu o barier rigid fix. S-a observat ca pulsuri similare ale coliziunii exist (dup primii 40ms de la nceputul coliziunii) att la testele cu bariere rigide fixe ct i la cele cu vehicule int pentru pasageri n coliziunile studiate ntre SUV/PU-vehicul. O deformaie semnificativ i intruziuni grave au fost observate la vehiculele int, n impacturile dintre SUV/PU-vehicul, n comparaie cu impacturile cu bariere rigide fixe. ntruziuni mai mari legate de indicii tibiei au fost observate n impacturile studiate dintre SUV/Pu-vehicul. Energia absorbit de vehiculele int n impacturile studiate dintre SUV/PUvehicul a fost mai mare dect cea rezultat din impacturile cu bariere rigide fixe. A fost propus un test SUV/Pu-vehicul sau un alt test echivalent, complementar testului existent cu barier rigid fix pentru a mbunti performana structural a vehiculului. n impacturile frontale SUV/PU-vehicul studiate,a fost demonstrat faptul c o bun interaciune geometric i alinierea elementelor care absorb energia este fundamental pentru compatibilitatea coliziunilor.

30

incercari de coliziune

Documents