הגופ מוראדג'ליאן צביקה אסף יצחק שמולביץ

כלי סימולציה לחיזוי והפחתת היפגעות כלי סימולציה לחיזוי והפחתת היפגעות בתאונות בתאונות

שיטת בחינה לא הורסת להתקנה נכונה של שיטת בחינה לא הורסת להתקנה נכונה של פיתוחפיתוחמעקות בטיחות באמצעות אנליזת תגובת התדר בגישת מעקות בטיחות באמצעות אנליזת תגובת התדר בגישת

האלמנטים הסופייםהאלמנטים הסופיים

הגופ מוראדג'ליאןצביקה אסף

יצחק שמולביץ'

מוסד הטכניון למחקר ופיתוח המרכז למחקר בהנדסה חקלאית

מוגש לקרן מחקרים בענייני ביטוח ליד איגוד חברות הביטוח בישראל

נובמבר 2012

מבנה המצגתמבנה המצגת רקע ומוטיבציה•סקר ספרות-הצגת הידע הקיים•מטרות המחקר•תיאור המודלים•קריטריוני פציעה בגוף•תוצאות•סיכום ומסקנות•המלצות להמשך•

רקע ומוטיבציהרקע ומוטיבציה 20%תכנון נכון של מעקות בטיחות עשוי להפחית ב- •

את מספר ההרוגים בכלל 25%את פגיעות הגוף וב-התאונות בשנה.

(FHWA - Federal High Way Administration)

מעקה בטיחות המותקן באופן לקוי עלול להגדיל •משמעותית את חומרת הפגיעה ברכב ובנוסעים.

תוכנות אלמנטים סופיים • דינאמיות מאפשרות כיום חיזוי מדויק של התנגשות

רכב ברכב, ורכב במכשול.

רקע ומוטיבציהרקע ומוטיבציהצילומים מהירידה בדרך פרויד - חיפהצילומים מהירידה בדרך פרויד - חיפה

עמוד מותקן בכיוון הפוך ס"מ23גובה המעקה –

מודלים קיימים של התנגשות בעצמים מודלים קיימים של התנגשות בעצמים

לצד הדרךלצד הדרך

Marzougui. et al. 2006. EVALUATION OF RAIL HEIGHT EFFECTS ON THE SAFETY PERFORMANCE OF W-BEAM BARRIERS

Ried D.J. 2006. LS-DYNA Simulation Influence on Roadside Hardware

Pernetti et al.. 2006. DEVELOPMENT OF VALIDATED FINITE ELEMENT MODEL OF A RIGID TRUCK SUITABLE TO SIMULATE COLLISIONS AGAINST ROAD SAFETY BARRIERS

מודלים קיימים של התנגשות )המשך(מודלים קיימים של התנגשות )המשך(

NCAC. 1996. Finite Element Model ofDodge Neon

Atahan, O.A. 2006. Finite-Element Crash Test Simulation of New York Portable Concrete Barrier with I-Shaped Connector

מטרות המחקרמטרות המחקרמטרת המחקר היא לפתח כלי סימולציה לחיזוי והפחתת

היפגעות בתאונות: מטרות המשנה

סימולציות התנגשות של רכב במעקה בטיחות פיתוח יכולת לביצוע •המכיל נהג וסביבת נהיגה תוך חקירת השפעת הקריטריונים הישירים

על חומרת הפגיעה בנהג ובנוסעים.

פיתוח יכולת לביצוע סימולציית התנגשות רכב בהולך רגל תוך •חקירת חומרת הפגיעה בהולך הרגל.

סימולציות התנגשות צד ברכב המכיל נהג פיתוח יכולת לביצוע •וסביבת נהיגה תוך חקירת השפעת הקריטריונים הישירים על חומרת

הפגיעה בנהג.

פיתוח שיטה לא הורסת לאיתור ליקויים במעקה הבטיחות •באמצעות הכלי הסימולטיבי.

שיטות ואמצעיםשיטות ואמצעים)בנייה עצמית(. Σעמוד גזיר ESP 2.0מודל מעקה – •

(NCAC – National Crash Analysis Center, LSTC models)מודל רכב •o( סוזוקי סוויפטGeo Metro מכונית נוסעים במשקל - )ק"ג.820

o ק"ג.1300דודג' ניאון- מכונית נוסעים במשקל

o מודל עגלת התנגשות צד הנמצאת בשימוש במבחניIIHS.

o מודל עגלת התנגשות צד למבחן:EuroNCAP ECE R95.

(LSTC Dummy models) בובות אדם •o :בובת אדם להתנגשות חזיתיתHybrid III 50th precentileo :בובת הולך רגלHybrid III 50th precentile pedestriano בובת אדם להתנגשות צד למבחןEuroNCAP: EuroSID-2o בובת אדם להתנגשות צד למבחןIIHS: SID-IIs

.LS-DYNAקוד אלמנטים סופיים מסחרי •

תיאור מודל מעקה - עמוד תיאור מודל מעקה - עמוד ΣΣגזיר גזיר

2000mm

1900mm445mm

1200mm

קרקעמודל דרוקר –

פרגרC=10kPa

Φ=43°

ΣΣתיאור מודל מעקה - עמוד גזיר תיאור מודל מעקה - עמוד גזיר

WWפרופיל פרופיל

Wפרופיל פס σy 235MPa

מודל חומר: פלסטי ליניארי למקוטעין.

בורג ואום הידוק M16

מודל חומר:גוף קשיח

עמוד פלדה בחתך Σ

σy 235MPaמודל חומר: פלסטי

ליניארי למקוטעין.

מתאם תומך σy 235MPa


M10בורג ואום מרכזי גזיר

מודל חומר:גוף קשיחחיבור באמצעות קפיץ

ΣΣתיאור מודל מעקה - עמוד גזיר תיאור מודל מעקה - עמוד גזיר

ΩΩפרופיל פרופיל

Ωפרופיל פס σy 235MPa


בורג ואום הידוק M16

מודל חומר:גוף קשיח

עמוד פלדה בחתך Σ

σy 235MPaמודל חומר: פלסטי

ליניארי למקוטעין.

מתאם תומך בזויתσy 235MPa


M10בורג ואום מרכזי גזיר

מודל חומר:גוף קשיחחיבור באמצעות קפיץ

מודל כלי רכבמודל כלי רכבמכונית נוסעיםמכונית נוסעים

סוג רכבסוזוקי סוויפט

מספר אלמנטים16,100

משקל ]ק"ג[818

גובה מרכז כובד 518]מ"מ[

סוג רכבדודג' נאון

מספר אלמנטים 270,768

משקל ]ק"ג[1317


מודל כלי רכבמודל כלי רכבעגלות התנגשות צדעגלות התנגשות צד

)EuroNCAP( ECE R95סוג רכב

מספר אלמנטים490,829

משקל ]ק"ג[960


IIHSסוג רכב

מספר אלמנטים 133,047

משקל ]ק"ג[1537


מודל בובות אדםמודל בובות אדם

Hybrid III 50thא. בובת אדם להתנגשות חזיתית וסביבת נהיגה: precentile

EuroNCAP: EuroSID-2ב. בובת אדם להתנגשות צד למבחן IIHS: SID-IIsג. בובת אדם להתנגשות צד למבחן

Hybrid III 50th precentile pedestrianד. בובת הולך רגל:

דגבא

חישוב קריטריוני הפציעה בגוףחישוב קריטריוני הפציעה בגוף

במבחני התנגשות מתבצעת הערכה לגבי חומרת הנזק

שנגרמה במספר איברים בגוף. שני קריטריונים מתוארים כאן

להדגמה:

המייצג פגיעה HIC-קריטריון בראש.

המייצג פגיעה Nij-קריטריון בצוואר.

HICHICטבלאות חומרת הפגיעה - טבלאות חומרת הפגיעה -

ERRAC - The European Rail Research Advisory Council

HICAIS נזק מחי דרגתללא זעזוע מח 1 150 >

זעזוע מח קל במשך פחות משעה 2 500 – 150 1 - 24זעזוע מח קשה במשך 4 / 3 1800 – 500

שעות שעות24קומה מסכנת חיים: מעל 5 1800<

HIC AIS שבר בגולגולת רמת אובדן הכרה דרגתללא שבר כאב ראש או סחרחורת 1 519 – 135שבר קל איבוד הכרה במשך פחות משעה 2 899 – 520

שבר שעות1 - 6איבוד הכרה במשך 3 1254 – 900שבר פתוח שעות6 - 24איבוד הכרה במשך 4 1574 – 1255שטף דם חמור שעות25איבוד הכרה ליותר מ- 5 1859 – 1575

מוות מוות 6 1860 <

תיאור התוצאותתיאור התוצאות התנגשות דודג' ניאון עם מודל נהג וסביבת נהיגה במעקה בטיחות התנגשות דודג' ניאון עם מודל נהג וסביבת נהיגה במעקה בטיחות

..20º20ºובזוית ובזוית ((km/hkm/h ) )110110במהירות במהירות

עמידה בדרישת תקן

ערך סף חריגהמקסימאלי

איבר נבדקפרמטר

ראש8406HICטובצוואר1.20.17Nijטוב(kN)מתיחה 4.00.1טוב(kN)לחיצה 4.80.5טובחזה(mm)שקיעה 7510.5טוב1.20.015VC (m/s)טוב

חריגה מתקן:אין חריגה

הפציעות מהתנגשות במעקה •בטיחות תקין קלות.

תיאור התוצאותתיאור התוצאות התנגשות סוזוקי סויפט במודל הולך רגל התנגשות סוזוקי סויפט במודל הולך רגל

..((km/hkm/h ) )4040במהירות במהירות

נזק צפוי כתוצאה מפגיעת ראש

פציעה

בחזה

פציעה

בצוואר

פציעה

בראש

עמידה במבחן:

תרחיש:

1זעזוע מח בינוני, איבוד הכרה שעות וסיכוי לשבר 6עד

בגלגלתחורגקבילטוב

מודל התנגשות רכב בברך 40של הולך רגל במהירות

קמ"ש 1זעזוע מח בינוני, איבוד הכרה

שעות וסיכוי לשבר 6עד בגלגלת

חורגחורג-ניסוי התנגשות רכב בברך

40של הולך רגל במהירות קמ"ש

6זעזוע מח קשה, איבוד הכרה שעות ושבר פתוח 24עד

בגלגלתחורגחורגטוב

מודל התנגשות רכב בברך 50של הולך רגל במהירות

קמ"ש

טובטובטובכאב ראש או סחרחורת.מודל התנגשות רכב בירך

50של הולך רגל במהירות קמ"ש

6זעזוע מח קשה, איבוד הכרה שעות ושבר פתוח 24עד

בגלגלתחורגקבילטוב

מודל התנגשות רכב בשוק 50של הולך רגל במהירות

קמ"ש

התקבלה התאמה טובה לתוצאות הניסוי.•חיזוי הפציעה בצוואר פחות טוב.• במהירות הרכב גורמת km/h 10עלייה ב- •

לפציעת ראש חמורה.שינוי גובה נקודת הפגיעה בהולך הרגל משפיע •

על חומרת הפציעה ואזור הפציעה.הפגיעה בירך מציגה תוצאות חיוביות אך •

הפגיעה בפלג הגוף התחתון במקרה זה קשה.

תיאור התוצאותתיאור התוצאות התנגשות עגלת התנגשות ברכב דודג' ניאון עם בובת התנגשות צד במהירות התנגשות עגלת התנגשות ברכב דודג' ניאון עם בובת התנגשות צד במהירות

5050( ( km/hkm/h))..

פציעה

באגן/רגל

פציעה פציעה בחזה

בראש/צוא

ר

עמידה

במבחן:

תרחיש:

עומד בתקןעומד בתקןעומד בתקן

מחמיר

מודל התנגשות צד

לפי מבחן EuroNCAP

חורגחורגחורג

מודל התנגשות צד

לפי מבחן IIHS

חורגחורגחורג

ניסוי התנגשות צד

לפי מבחן IIHS

התקבלה התאמה טובה לתוצאות •הניסוי.

מחמיר לעומת מבחן IIHSמבחן ה- •EuroNCAP.

תיאור התוצאותתיאור התוצאות ס"מ ס"מ2020גבוה ב- גבוה ב- התנגשות דודג' ניאון במעקה בטיחות התנגשות דודג' ניאון במעקה בטיחות

..20º20ºובזוית ובזוית ((km/hkm/h ) )110110במהירות במהירות

חזית הרכב חדרה מתחת לפס •מעקה הבטיחות.

פס המעקה פגע במסגרת •השמשה הקדמית וכופפה אותה

לעומק תא הנוסע הקדמי.

פגיעה מסוג זה ברכב צפויה •לגרום לפציעה חמורה של הנוסע

הקדמי.

הרכב חדר את מעקה הבטיחות •ונחשף לפגיעה נוספת מעצמים

בצדי הדרך.

מעקה בטיחות המותקן באופן זה •מהווה סכנה גדולה לנוסעי הרכב.

תיאור התוצאותתיאור התוצאות.. אנליזה מודלית של מעקה בטיחות תקין ולקוי ללא זוג עמודי תמיכה אנליזה מודלית של מעקה בטיחות תקין ולקוי ללא זוג עמודי תמיכה

מעקה בטיחות לקוי ללא זוג עמודי תמיכה:

מעקה בטיחות תקין סטנדרטי:

תיאור התוצאותתיאור התוצאות ס"מ מעל לגובה ס"מ מעל לגובה 2020 אנליזה מודלית של מעקה בטיחות תקין ולקוי בגובה אנליזה מודלית של מעקה בטיחות תקין ולקוי בגובה

תקין.תקין.

ס"מ מעל 20מעקה בטיחות לקוי בגובה לגובה תקין:

מעקה בטיחות תקין סטנדרטי:

תיאור התוצאותתיאור התוצאות..בנקודת העירורבנקודת העירור תגובת הגבר התאוצה של מעקות הבטיחות תגובת הגבר התאוצה של מעקות הבטיחות

הגבר תאוצה מקסימאלי מקומי

בתדר נמוך בנקודת העירור:

הגבר התאוצה בנקודת העירור:

הגבר תאוצה

(g/N)

תדר

(Hz)תרחיש

0.12645.2 3+תקין בגובה

ס"מ

0.076345.2תקין בגובה

סטנדרטי

0.059345.2 3-תקין בגובה

ס"מ

ללא שני עמודים0.0846.0

שני עמודים חלודים0.07846.3

ס"מ20נמוך ב-0.020945.9

ס"מ20גבוה ב-0.095336.8

תוספת שני עמודים0.08645.3

התגלו רוב הליקויים במעקה הבטיחות.•תוספת שני העמודים לא התגלתה.•

תיאור התוצאותתיאור התוצאות..AAבנקודת דגימה בנקודת דגימה תגובת הגבר התאוצה של מעקות הבטיחות תגובת הגבר התאוצה של מעקות הבטיחות

הגבר תאוצה מקסימאלי :Aגלובאלי בנקודת דגימה

הגבר התאוצה בנקודת :Aדגימה

הגבר תאוצה

(g/N)

תדר

(Hz)תרחיש

0.002346.7 3+תקין בגובה

ס"מ


סטנדרטי

0.013846.4 3-תקין בגובה

ס"מ



ס"מ20נמוך ב- 0.012148.7

ס"מ20גבוה ב- 0.017244.3


התגלו חלק מהליקויים במעקה הבטיחות.•תוספת שני העמודים התגלתה )הגבר נמוך •

מאוד(.לא התגלו שני העמודים החסרים.•לא התגלו שני העמודים החלודים.•

תיאור התוצאותתיאור התוצאות..BBבנקודת דגימה בנקודת דגימה תגובת הגבר התאוצה של מעקות הבטיחות תגובת הגבר התאוצה של מעקות הבטיחות

הגבר תאוצה מקסימאלי :Bגלובאלי בנקודת דגימה

הגבר התאוצה בנקודת :Bדגימה

הגבר תאוצה

(g/N)

תדר

(Hz)תרחיש

0.0023546.7 3+תקין בגובה

ס"מ


סטנדרטי

0.012546.7 3-תקין בגובה

ס"מ



ס"מ20נמוך ב-0.020245.7

ס"מ20גבוה ב-0.018643.2


התגלו חלק מהליקויים במעקה הבטיחות.•לא התגלו שני העמודים החלודים.•לא התגלתה תוספת שני העמודים.•

תיאור התוצאותתיאור התוצאות..בנקודת הליקויבנקודת הליקוי תגובת הגבר התאוצה של מעקות הבטיחות תגובת הגבר התאוצה של מעקות הבטיחות

הגבר תאוצה מקסימאלי מקומי בתדר נמוך בנקודת

הליקוי:

הגבר התאוצה בנקודת הליקוי:

הגבר תאוצה

(g/N)

תדר

(Hz)תרחיש

3+תקין בגובה 0.12645.2

ס"מ

תקין בגובה 0.076345.2

סטנדרטי

3-תקין בגובה 0.059345.2

ס"מ



ס"מ20נמוך ב-0.020945.9

ס"מ20גבוה ב-0.095336.8


התגלו כל הליקויים במעקה הבטיחות בצורה •מובהקת.

ניתן להבחין בברור בין סוגי הליקויים השונים.•חיסרון – דורש בדיקה כל שני מטרים.•

סיכום ומסקנותסיכום ומסקנותפותחה יכולת לבצע סימולציות התנגשות של מודלי רכב •

המכילים נהג וסביבת נהיגה תוך חקירת השפעת הקריטריונים .הישירים על חומרת הפגיעה בנהג ובנוסעים

פותחה יכולת לבצע סימולציית התנגשות רכב בהולך רגל תוך •חקירת חומרת הפציעה של הולך הרגל והנזק שנגרם לרכב.

פותחה יכולת לבצע סימולציית התנגשות צד ברכב תוך •חקירת חומרת הפציעה בנהג הרכב ובנזקים הנגרמים לרכב

עצמו.

פותחה יכולת סימולטיבית למציאת מודי התנודה האופייניים •.של מעקה בטיחות

פותחה שיטה לא הורסת באמצעות אנליזת תגובת התדר •להבחנה בין מעקה בטיחות תקין ללקוי וזיהוי גורם הליקוי.

המשך המחקרהמשך המחקרכיול ראשוני של השיטה על •

מעקה בטיחות בשטח.

המשך פיתוח השיטה •בניסויים וסימולציות.

בחינת מעטפת ביצועי •השיטה.

מעבר להקפאת תצורה של •גרסה תפעולית.

תודה על ההקשבה

סוף

Documents

הגופ מוראדג'ליאן צביקה אסף יצחק שמולביץ