Fahrzeug-Kompatibilität im Seitenaufprall

Kreuzinger, Tjark; Wallentowitz, Henning

doi:HT014655848

Fahrzeug-Kompatibilität im Seitenaufprall = Side Impact Compatibility

Kreuzinger, Tjark

2005 & 2006

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Tjark Kreuzinger

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2005

Umfang153 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2005

Prüfungsjahr: 2005. - Publikationsjahr: 2006

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Wallentowitz, Henning (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2005-12-16

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-14142
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/52300/files/Kreuzinger_Tjark.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Maschinenwesen (400000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Ingenieurwissenschaften (frei) ; Kompatibilität (frei) ; Seitliche Kollision (frei) ; Computersimulation (frei) ; Passive Sicherheit (frei) ; Seitenaufprall (frei) ; Partnerschutz (frei) ; Compatibility (frei) ; Side Impact (frei) ; Simulation (frei) ; Passive Safety (frei) ; Partner Protection (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Der Fahrzeug-Seitenaufprall hat im Laufe der letzten Jahre immer mehr an Bedeutung gewonnen. Dies liegt zum Teil daran, dass das Sicherheitsniveau im Frontalaufprall durch viele Sicherheitseinrichtungen deutlich gestiegen ist (Airbag, Gurtstraffer, Gurtkraftbegrenzer, Knautschzone, stabile Fahrgastzelle u.s.w.) und dieser damit in den Hintergrund rückt. Häufig ist der Grund für das hohe Gefährdungspotenzial im Seitenaufprall, dass stoßendes und gestoßenes Fahrzeug nicht kompatibel zueinander sind. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Untersuchung der Einflüsse im Seitenaufprall im Zusammenhang mit einer Betrachtung der Kompatibilität durchgeführt. Die Bedeutung des Seitenaufpralls wurde durch Unfall-Daten illustriert.Große Fortschritte auf dem Gebiet der Soft- und Hardware erlaubten es in kurzer Zeit und mit geringen Kosten physikalische Vorgänge mit ausreichender Genauigkeit numerisch abzubilden. Daher wurde für die Untersuchung der Einflüsse des Seitenaufpralls die numerische Simulation herangezogen. Die numerischen Modelle wurden anhand eines physikalischen Tests validiert.Bevor aber die Ergebnisse aus Simulation und Realität verglichen werden konnten, wurden zunächst Modelle des Seitenaufpralls mit steigender Genauigkeit numerisch abgebildet. Angefangen wurde mit der ersten, in der ein Dummy in einem abstrahierten Modell eines Fahrzeuginnenraums saß. Die Modelle wurden bis zur nächsten Stufe erweitert, in der ein ganzes Fahrzeug durch Ellipsoiden genähert wurde und von dem numerischen Modell einer EEVC-Seitenaufprall-Barriere angefahren wurde. Jedoch ist schnell erkannt worden, dass die komplexen technischen und geometrischen Strukturen einer Fahrzeugkarosserie durch die Finite-Elemente-Methode besser abgebildet werden können. Dies wurde in der dritten Modellstufe umgesetzt, welches zugleich das numerische Abbild des Seitenaufpralls am Beispiel eines realen Fahrzeugtests absicherte.Nach befriedigender Absicherung des numerischen Modells wurden zwölf Simulationen durchgeführt, in der verschiedene Parameter verändert wurden. Fahrzeugmasse, Aufprallgeschwindigkeit, die Front des stoßenden Fahrzeugs und der Aufprallpunkt wurden hier variiert. Messergebnisse zweier EuroSID und die Deformationsbilder des gestoßenen Fahrzeugs wurden in diesen Parametervariationen ausgewertet. Es zeigte sich, dass sich entgegen der Erwartung eine gleichmäßige und großflächige Intrusion nicht immer positiv auf die Belastungswerte der EuroSID auswirkte. Aus diesen Parametervariationen ist ein Fall ausgewählt und in einem realen Seitenaufpralltest zur Validierung umgesetzt worden. Dieser Fall stellt für das gestoßene Fahrzeug den „worst case” dar, da in dieser Aufprallkonfiguration ein Überfahren des Seitenschwellers durch das stoßende Fahrzeug vorgesehen war. Die Ergebnisse aus Simulation und Realität zeigen zum großen Teil gute Übereinstimmungen hinsichtlich Deformationen und der Kinematik beider Fahrzeuge und Dummys. Es wurde ein Vorschlag zur Verbesserung der Kompatibilität im Seitenaufprall umgesetzt. Dieser bestand darin, den Seitenschweller eines getroffenen Fahrzeugs mit einer Schaumfüllung zu versteifen und gleichzeitig zur Energieaufnahme zu nutzen. Dadurch wurden sowohl Intrusion als auch seitliche Beschleunigung des gestoßenen Fahrzeugs reduziert. Beides verringerte die Insassenbelastung im gestoßenen Fahrzeug. Durch gezielte Parametervariationen des vorher erstellten numerischen Seitenaufprall-Modells wurde ermittelt, welcher Schaum sich für diese Aufgabe am besten eignet. Die Wirksamkeit dieser Maßnahme konnte nachgewiesen werden. Um die Ergebnisse abzusichern, wurde ein letzter Validierungstest durchgeführt. Es kann festgestellt werden, dass die erstellten Modelle, insbesondere für die zu bewältigende Aufgabe, gut geeignet waren. Die Ergebnisse dieser Arbeit stützen die Aussage, dass die Maßnahme, den Seitenschweller mit einem geeigneten Schaum zu füllen, die Kompatibilität im Seitenaufprall verbessert.

The side impact gained more importance in the course of the last years. This is partially because of the fact that the safety level in the frontal impact rose clearly by many safety devices (Airbag, pre-tensioner, belt force limiter, crash zone, strong passenger compartment …). The reason for the high risk in side impacts is that bullet and target vehicle are mostly not compatible with each other. In the context of this work an investigation of the influences factors in side impact compatibility was carried out. The importance of the side impact was illustrated by accident data. Large progress in the area of soft and hardware made it possible to calculate numerically within a short time and with small costs physical procedures with sufficient accuracy. Numerical Simulation was used to investigate the influence factors of the side impact. The numeric models were validated on the basis a physical test. Before however the results from simulation and reality could be compared, three stages of the numerical model were numerically illustrated. In the first a dummy sat in an abstracted model of a vehicle interior. The models were extended up to the next model stage, in which a whole vehicle was represented by ellipsoids and by the numeric model of a EEVC Side Impact barrier. However it was recognized that the complex technical and geometrical structures of a vehicle body can be better illustrated by the finite element analysis method (FEA).Accordingly, FEA was used in the next model stage, which confirmed at the same time the numeric representation of the side impact model. After satisfying security of the numeric model twelve simulations were accomplished, in which different parameters were changed. Vehicle mass, barrier impact speed, the front of the bullet vehicle and the point of impact were changed. Measurement results of two EUROSID and the deformation mode of the target vehicle were evaluated in these parameter variations. It was shown that against expectation an even and wide intrusion did not always affect the Dummy results positively. From these parameter variations one case was selected and conducted a physical test for validation. This case represents "worst case" for the target vehicle, since in this impact configuration the bullet vehicle is over-riding the side sill of the target vehicle. The results from simulation and reality show to a large extent good agreements regarding deformations and the kinematics of both vehicles and dummies.A suggestion on the improvement of the compatibility in side impacts was realised. This consisted of filling the side sill of the target vehicle with polyurethane foam to stiffen the side sill and provide additional energy absorption potential at the same time. Thus both intrusion and lateral acceleration of the target vehicle were reduced. Both reduced the occupant load in the target vehicle. The best foam specification was identified by parameter variations with the target of minimising the occupant load. The effectiveness of this measure could be proven. In order to confirm the results, a final validation test was carried out. It can be stated that the used numerical models, in particular for the selected task, were well suitable. The results of this work support the statement that the selected measure – to fill the side sill with a suitable foam – improves the compatibility in side impacts.

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