Расчетно-экспериментальное определение индекса опасности травмирования головы водителя автомобиля — Часть 1

Июнь 19th, 2013

Действующие сегодня критерии по травмобезопасности являются только нормированным уровнем замедления головы при динамических испытаниях (в течение 3 мс 80g), макс. допустимое значение выступов деталей над поверхностью приборной панели, а также макс. допустимые величины усилий, при которых отсоединяются эти детали.

Отсутствие к-л указаний на выбор пределов t1<t<t2 интегрирования выражений индекса опасности по Гэдду:

Расчетно-экспериментальное определение индекса опасности травмирования головы водителя автомобиля - Часть 1

И критерия травмирования головы:

Расчетно-экспериментальное определение индекса опасности травмирования головы водителя автомобиля - Часть 1

А также учет только продольной составляющей (при назначении предела биомеханической выносливости головы, равного 1000 единиц) послужили причиной большого числа недоразумений при проведении испытаний и неоднозначности толкования получаемых результатов. Однозначность толкования результатов определения численных значений указанных критериев требует прежде всего наложения ограничений на пределы интегрирования, которые могут быть выбраны исходя из условий максимизации численного значения указанных критериев. Приняв это условие, нетрудно установить, что для прямоугольного закона изменения ускорения по времени численные значения критериев HIC и GSI равны между собой. Для других законов изменения ускорения по времени соотношения между обоими критериями неочевидны, однако численные значения HIC на 9—20% оказываются ниже соответствующих значений GSI.

Расчетно-экспериментальное определение индекса опасности травмирования головы водителя автомобиля - Часть 1

Рис. 44. Замедления головы: а — в процессе фронтального столкновения авто с неподвижным препятствием; б — аппроксимация синусоидальным ударным импульсом; 1 — v0=60,2 км/ч; jMax=180 g; 2 — v0=48,3 км/ч; jMax=154 g.

Количественная оценка указанных индексов для экспериментально полученных кривых ускорений может быть осуществлена только методами численного интегрирования. Аналитически могут быть определены значения индексов лишь для весьма несложных «идеальных» импульсов (например, с синусоидальным, трапециевидным, треугольным и другими несложными законами изменения ускорений по времени). Критерий тяжести травмирования головы определяется выражением:

Расчетно-экспериментальное определение индекса опасности травмирования головы водителя автомобиля - Часть 1

Где t1 и t2 — значение времени, соответствующие начальному и конечному моментам ударного воздействия на голову манекена; определяют временной интервал, в котором HIC достигает своего наибольшего значения; t — время, с; j(t)—результирующее замедление центра тяжести головы манекена в частях g.

На рис. 44, а представлены в качестве примера графики кривых замедления головы манекена в процессе фронтального столкновения автомашины с неподвижным препятствием.

В выражении для определения критерия HIC используется функция j(t), которая является результирующим замедлением, т. е, геометрической суммой трех составляющих замедления центра тяжести головы манекена, полученных в результате динамических испытаний. Итак, для определения HIC необходимы три датчика ускорений, фиксирующие перегрузки в процессе ударного воздействия в горизонтальном (jГ), вертикальном (jВ) и боковом (jб) направлениях:

Расчетно-экспериментальное определение индекса опасности травмирования головы водителя автомобиля - Часть 1

В общем случае расчетное определение критерия HIC сводится к решению задачи максимизации функции двух переменных. Для экспериментальных графиков замедлений (рис. 44, а) максимизация интегрального выражения (8) с целью определения пределов интегрирования t1 и t2 требует выполнения трудоемких вычислительных операций и практически осуществима только с помощью ЭЦВМ.

Для разработки алгоритма и программы расчета на ЭЦВМ HIC с применением экспериментальных кривых замедлений следует воспользоваться результатами аналогичного исследования выражения (8) в случае, когда подынтегральная функция j(t) является простым ударным импульсом и аппроксимируется, например, синусоидальной кривой с одним экстремальным значением.

Рубрики: Безопасность конструкции автомобиля | Теги: , , , , , ,