Обоснование необходимости разработки методики создания конечно-элементных моделей манекенов для проведения виртуальных испытаний автомобилей на фронтальные и боковые удары

Введение (постановка задачи и актуальность). С середины XX в. проводятся исследования, направленные на улучшение пассивной безопасности транспортных средств. Для определения последствий транспортных происшествий используются антропоморфные испытательные устройства – манекены. Для предварительной оценки конструкций транспортных средств помимо натурных испытаний также проводятся виртуальные, реализованные посредством метода конечных элементов. Вопрос разработки конечно-элементных моделей манекенов, показывающих физичное поведение и высокую точность получаемых результатов при моделировании, является актуальным для развития отечественного автомобилестроения, так как на данный момент инженерам доступны только бесплатные модели, не отвечающие современным требованиям.

Цель исследования – описание поэтапного плана формирования методики разработки конечноэлементных моделей манекенов.

Методология и методы. Проведён обзор работ, посвящённых развитию манекенов и их математических моделей, разработке моделей манекенов и их валидации.

Результаты и научная новизна. В статье приведены основные проблемы, возникающие при моделировании виртуальных испытаний с использованием манекенов. Научная новизна заключается в обосновании необходимости организации отечественного исследования для проведения виртуальных испытаний транспортных средств на пассивную безопасность.

Практическая значимость. В соответствии с обозначенной проблемой могут проводиться исследования, направленные на разработку собственных конечно-элементных моделей манекенов.

1. World Health Organization, World Road Safety Global Status Report on Road Safety, 2015.

2. Правила ООН № 94. Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств в отношении защиты водителя и пассажиров в случае лобового столкновения.

3. Зузов В.Н., Зузов И.В. Совершенствование конструкции корпуса кузова легкового автомобиля на стадии проектирования для обеспечения требований пассивной безопасности при кософронтальном ударе // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия Машиностроение. – 2013. – № 1 (90). – С. 60–71.

4. Oldani E., Fracasso E., Castelletti L-M. L., Anghileri M. Development of a Numerical Model of an Anthropomorphic Test Device for the Study of Human Related Impact Events / 5th European LS-Dyna Users Conference, 2007.

5. Shah C.S., Barnes R., Hu G., Li J. LS-DYNA Model Development of the Harmonized Hybrid III 05F Crash Test Dummy / 14th International LS-Dyna Users Conference, 2016.

6. Gromer A., Stahlschmidt S., Schuster P. WorldSID Dummy Model Development in Cooperation with German Automotive Industry / 10th International LS-Dyna Users Conference, 2008.

7. Stahlschmidt S., Gromer A. WorldSID 50th vs. ES-2. A Comparison Based on Simulations / 9. LS-Dyna Forum. – Banberg, 2010.

8. Анисин А.В., Логаткин С.М., Денисов А.В. Антропоморфные манекены для изучения механизма минно-взрывной травмы нижних конечностей и прогнозирования тяжести повреждений // Военно-медицинский журнал. – 2018. – Т. 339. – № 7. – C. 60–64. DOI: 10.17816/RMMJ73057.

9. Xu T., Sheng X., Zhang T., Liu H., Liang X., Ding A. Development and Validation of Dummies and Human Models Used in Crash Test // Applied Bionics and Biomechanics. – 2018. – P. 1–12. DOI: 10.1155/2018/3832850.

10. Noureddine A., Eskandarian A., Digges K. Computer modeling and validation of a Hybrid III dummy for crashworthiness simulation // Mathematical and Computer Modelling. – 2002. – V. 35. – P. 885–893. DOI: 10.1016/S0895-7177(02)00057-2.

11. Правила ООН № 95. Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств в отношении защиты водителя и пассажиров в случае лобового столкновения.

12. Reichert R., Kan C.-D., Marzougui D., Mahadevaiah U., Morgan R., Park C.-K., Tahan F. Methodologies and Examples for Efficient Short and Long Duration Integrated Occupant-Vehicle Crash Simulation / Center for Collision Safety and Analysis, George Mason University.