НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o100.pdf (1854.91Кб)

УДК 629.113

Россия,  МГТУ им. Н.Э. Баумана

При проведении расчетов по оценке пассивной безопасности автомобильных кресел методами компьютерного моделирования, необходимо использовать конечно-элементные модели (КЭМ), которые будут обеспечивать наибольшую точность результатов расчетов. Кроме того целесообразно использовать КЭМ, которые будут рассчитываться компьютером за небольшой период времени, что позволит за короткие сроки получить предварительные результаты.
В статье отражены особенности оценки пассивной безопасности, которую обеспечивают разработанные КЭМ кресел с пассивными подголовниками в соответствии с требованиями организации EURO NCAP.
Кроме того, была выполнена оценка точности результатов расчетов, которую обеспечивают разработанные КЭМ. Точность оценивалась по отношению к результатам, полученным специалистами организации, проводившей аналогичные исследования (LSTC).
Данная работа была выполнена в рамках методики, которая позволяет эффективно разрабатывать конструкции автомобильных кресел, как с пассивными, так и активными подголовниками, отвечающие требованиям пассивной безопасности.
По результатам проведенных расчетов и экспериментов было установлено, что  при оценке по методике EURO NCAP «грубые» КЭМ (1-го и 2-го уровней) можно рассматривать как рациональные (с позиций трудозатрат на ее создание и решение задачи и по погрешностям результатов) и их целесообразно использовать для предварительных и многовариантных расчетов. Детальные модели (3-го уровня) обеспечивают наибольшую точность (наибольшая точность достигнута при оценке удара со скоростью 16 км/ч в режиме нагружения «средний удар». Относительная погрешность полного ускорения головы 12%).
При оценке по EURO NCAP по критерию NIC можно сделать вывод, что модели кресел 2-го уровня (467 936 КЭ) и 3-го уровня (1 255 358 КЭ) соответствуют требованиям пассивной безопасности в соответствии с требованиями EURO NCAP  в  режимах «легкий» и «средний» и «тяжелый» удары.
При оценке по EURO NCAP для предварительных и многовариантных расчётов можно использовать модель среднего уровня (состоящую из 467 936 КЭ). Относительная погрешность (нагружение в соответствии с рисунком 6, «средний» удар)  полного ускорения головы составляет 22%. По значениям трудозатрат на ее создание и решение задачи и по погрешностям результатов такие модели можем считать рациональными.
Представленные в статье материалы используются при обучении студентов кафедры колесных машин Научно-Учебного Комплекса «Специальное машиностроение» МГТУ им. Н.Э. Баумана.

1. Солопов Д.Ю., Зузов В.Н. Разработка конечно-элементных моделей автомобильных кресел с пассивными и активными подголовниками, отвечающих требованиям пассивной безопасности // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2014. № 4. С . 64-89. DOI:10.7463/0414.0706991
2. The dynamic assessment of car seats for neck injury protection. Testing protocol. European new car assessment programme (Euro NCAP), 2009. 66 p.
3. Stahlshmidt S., Gromer A., Franz U. Fat LS-DYNA BioRIDII model. Stuttgart, Germany: Livermore Software Technology Corporation, 2009. 69 p.
4. Robert L., Bhavin V., Shr-Hung Ch., Bindeman L.P. Economical Occupant/Seat Restraint Model: Integration of ATB and LS-DYNA3D. Final Report for the Period September 1998 to December 2000. US Air Force Research Laboratory, 2002. 107 p .
5. Hallquist J. LS-DYNA Keyword User’s Manual. Livermore (USA): Livermore Software Technology Corporation, 1993-2003. 2206 p.
6. ГОСТ Р 41.25-2001 (Правила ЕЭК ООН №25). Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения подголовников вмонтированных или не вмонтированных в сиденья транспортных средств. М.: Изд-во стандартов, 2002. 28 с.
7. Солопов Д.Ю., Зузов В.Н. Проблема создания конечно-элементных моделей автомобильных кресел с активными подголовниками, отвечающими требованиям пассивной безопасности // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2013. № 7. С. 115-144. DOI: 10.7463/0713.0578993
8. ANSYS программа конечно-элементного анализа / пер. и ред. Б.Г. Рубцова; оформл. Л.П. Остапенко. М.: CAD-FEM GmbH, 1998. 66 с.
9. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике: пер. с англ. М.: Мир, 1975. 541 с.
10. Шимкович Д.Г. Расчет конструкций в MSC Visual Nastran for Windows. М.: ДМК Пресс, 2004. 704 с.
11. Шимкович Д.Г. Расчет конструкций в MSC/Nastran for Windows. М.: ДМК Пресс, 2001. 448 с.
12. Чигарев А.В., Кравчук А.С., Смалюк А.Ф. ANSYS для инженеров: справ. пособие. М.: Машиностроение-1, 2004. 512 с.