Экспериментально-теоретический метод исследования особенностей функционирования модулей подушек безопасности автомобиля

Введение (постановка задачи и актуальность). Подушка безопасности относится к пассивной системе безопасности автомобиля (SRS - Supplementary Restraint System) и является важнейшей (совместно с ремнём безопасности) системой удерживания, обеспечивающей защиту водителя и пассажиров при столкновении со статичным или движущимися объектами. Главная задача SRS - минимизация травм водителя и пассажиров и снижение смертности при различных дорожно-транспортных происшествиях. Для разработки и тестирования новых высокотехнологичных модулей подушек безопасности необходимо иметь информативные теоретические и экспериментальные методы исследования нестационарных процессов их функционирования.

Цель исследования - разработка экспериментально-теоретического метода исследования на основе современного высокоинформативного инструментария экспериментальной физики быстропротекающих процессов и численных методов динамики сплошных сред.

Методология и методы. Для исследования динамики функционирования модулей подушек безопасности автомобилей разработана и реализована экспериментальная методика определения кинематических и акустических параметров, а также сформулирована и реализована в среде LS-DYNA математическая модель процесса функционирования подушки безопасности с использованием метода корпускулярных частиц.

Результаты и научная новизна. Созданный экспериментально-теоретический метод позволяет как моделировать процессы функционирования разрабатываемых и тестируемых модулей подушки безопасности, так и проводить натурные испытания этих модулей. Кроме того, эксперимент даёт возможность проводить детальную верификацию численного метода расчёта процесса функционирования подушки безопасности, на основе которого можно также выполнять численные расчёты взаимодействия подушки безопасности с моделью антропометрического манекена.

Практическая значимость. Разработанный метод исследования процессов функционирования модулей подушек безопасности является важной и необходимой составляющей создания научно-технической и экспериментальной базы для разработки и производства систем пассивной безопасности.

1. Filippov Yu. V., Voznyuk V. A., Ivanova S. A. [Gasinflated safety cushion for vehicle users]. Patent RF, no. 2025334, 1992. (In Russian)

2. Balabin I. V., Bogdanov V. V. [Airbag as the element of constructive safety and its main evolutionary stages of incorporation in the vehicle's design]. Avtomobil'naya promyshlennost', 2019, no. 2, pp. 21-25. (In Russian)

3. Balabin I. V., Bogdanov V. V. [Design of airbags and basic principles response its mechanism]. Avtomobil'nayapromyshlennost', 2019, no. 4, pp. 15-18. (In Russian)

4. Uniform provisions concerning the approval of: I. An airbag module for a replacement airbag system; II. A replacement steering wheel equipped with an airbag module of an approved type; III. A replacement airbag system other than that installed in a steering wheel. Addendum 113: UN Regulation No. 114, 2003.

5. ISO 12097-2: 1996. Road vehicles - Airbag components - Part 2: Testing of airbag modules

6. Selivanov V. V., Levin D. P. [Non-Lethal Weapons: A Textbook for Higher Education]. Moscow, BMSTU Publ., 2017. 356 p.

7. Gurin A. A., Malyy P. S., Savenko S. K. [Shock waves in mine workings]. Moscow, Nedra Publ., 1983.152 p. (In Russian)

8. Mel'nikov V. E. [Modern pyrotechnics]. Moscow, Nauka Publ., 2014. 480 p. (In Russian)

9. Rouch P. [Computational hydrodynamics. Transl. from English]. Moscow, Mir Publ., 1980. 616 p. (In Russian)

10. [Explosion physics: In 2 volumes, 3rd ed. Ed. by Orlenko L.P.]. Moscow, Fizmatlit Publ., 2004. Vol. 1, 832 p. Vol. 2, 656 p. (In Russian)

11. Babkin A. V., Kolpakov V. I., Okhitin V. N., Selivanov V. V. [Numerical methods in problems of physics of fast processes. Ed. by Selivanov V. V.]. Moscow, BMSTU Publ., 2006. 520 p. (In Russian)

12. Hallquist J. O. LS-DYNA Theory Manual. Livermore: Livermore Software Technology Corporation, 2019. 886 p.

13. Borrvall T., Ehle C., Stratton T. A Fabric Material Model with Stress Map Functionality in LS-DYNA. 10 th European LS-DYNA Conference, 2015.

14. Olovsson L. Corpuscular method for airbag deployment simulations in LS-DYNA. Report R32S-1 IMPETUSafea AB., 2007. 80 p.

15. Hirth A., Haufe A., Olovsson L. Airbag simulation with LS-DYNA past - present - future. 6 th European LS-DYNA Users' Conference, 2007.

16. Wang J., Teng H. The Recent Progress and Potential Applications of CPM Particle Method in LS-DYNA. LS-DYNA Forum, Bamberg, 2010.

17. Yang F., Beadle M. CAE Analysis of Passenger Airbag Bursting through Instrumental Panel Based on Corpuscular Particle Method. 10 th European LS-DYNA Conference, 2015.