Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Analysis of influence of car's body design on pedestrian safety during frontal crash

Maja Aleksandra Gębik

Abstract

Nowadays, safety systems used in cars are a great design task for engineers and an important quality determinant for customers. We divide them into two groups: active systems which prevent the event of crash and passive systems which reduce the effects of collision particularly protecting life and health of passengers. More than ten years ago also other incidental traffic participants - pedestrians and cyclists, became the object of car’s safety features. The issue of their protection is a rather difficult but of great significance regarding high death rates related to accidents with their presence. The aim of this thesis is to analyze the influence of different car’s body design on pedestrian injury severity during frontal crash. Computer simulations using FEM method are conducted. The body designs taken into consideration are: conventional design, active bonnet system represented by bonnet lifted up by 5˚ and 10˚, system composed out of bonnet lifted by 5˚ and external airbag, and system composed out of bonnet lifted by 5˚ and additional energy-intensive element. In the theoretical part of thesis, actual state of knowledge and literature overview of related topics is presented. Described subjects are: car’s safety systems, crash biomechanics, kinematics of pedestrian collision and methods of strength testing. Models of dummy by LSTC and Geo Metro car by NCAC were used in simulations. Dummy represents a 50th male and was created for taking part in crash simulations as a pedestrian. Geo Metro is a B-class small city car which is popular in the USA. Its model is very accurate and has all crash properties of the real car. In the simulation the car hits standing pedestrian with the initial speed of 40 km/h. This situation is repeated for 4 different dummy positions illustrating advancement in crossing a street and 3 different car’s body designs: conventional, bonnet lifted up by 5˚ and 10˚. In order to achieve favorable crash kinematics for simulation using airbag and additional energy-intensive element, the speed was increased to 50 km/h. The main cause of death among pedestrians after crashes are head injuries. Because of that the head was chosen to be the indicator of mortality. To rate it HIC - Head Injury Criterion was used. According to which severity of head injuries depends on magnitude, as well as duration of action of acceleration. Apart from Criterion, course of acceleration function in time was being compared. Alleged effect of changes in car’s body design was improving the pedestrian protection during frontal crash. Among the first group of simulations the HIC15 and HIC36 were compered, while among the second group course of acceleration of head’s center of gravity was examined. A positive influence of active bonnet was observed with significant drops in aforementioned Criterions. In the case of airbag and energy-intensive element a huge potential to decrease accelerations was noticed but a further topic expansion is needed.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Maja Aleksandra Gębik (FACME) Maja Aleksandra Gębik,, Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Title in Polish
Symulacyjne badania wpływu konstrukcji samochodu na bezpieczeństwo pieszych podczas zderzenia czołowego
Supervisor
Jarosław Seńko (FACME/IV) Jarosław Seńko,, Institute of Vehicles (FACME/IV)Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Mariusz Pyrz (FACME/IV) Mariusz Pyrz,, Institute of Vehicles (FACME/IV)Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Certifying unit
Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Affiliation unit
Institute of Automotive Engineering (FACME/IV)
Study subject / specialization
, Mechanika i Budowa Maszyn
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
25-01-2016
Issue date (year)
2016
Reviewers
Hubert Sar (FACME/IV) Hubert Sar,, Institute of Vehicles (FACME/IV)Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME) Jarosław Seńko (FACME/IV) Jarosław Seńko,, Institute of Vehicles (FACME/IV)Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Keywords in Polish
1. Ochrona pieszych 2. Bezpieczeństwo bierne samochodu 3. Badania symulacyjne 4. Zderzenie samochodu z pieszym
Keywords in English
1. Pedestrian protection 2. Car passive safety 3. Simulation analysis 4. Car crash with pedestrian
Abstract in Polish
Obecnie systemy bezpieczeństwa stosowane w samochodach stanowią bardzo ważne zagadnienie projektowe dla inżynierów, jak i wyznacznik jakości dla konsumentów. Systemy te dzielimy na: czynne - przeciwdziałające wystąpieniu kolizji i bierne - zmniejszające skutki wypadków, szczególnie chroniące życie i zdrowie jego użytkowników. Kilkanaście lat temu obiektem ochrony stali się również postronni uczestnicy ruchu - piesi i rowerzyści. Zagadnienie ich bezpieczeństwa jest stosunkowo skomplikowane, lecz zważając na dużą śmiertelność wypadków z ich uczestnictwem, niezwykle znaczące. Praca ma na celu zbadanie wpływu zmian konstrukcyjnych na dotkliwość obrażeń doznanych przez pieszego podczas zderzenia czołowego. Badania prowadzone są w formie symulacji komputerowych metodą MES. Rozważana jest budowa konwencjonalna przedniej części nadwozia, system aktywnej maski reprezentowany przez maskę uniesioną o 5˚ i 10˚, system będący połączeniem maski uniesionej o 5˚ wraz z zewnętrzną poduszką powietrzną i system będący połączeniem maski uniesionej o 5˚ wraz z dodatkowym elementem energochłonnym. W teoretycznej części pracy przestawiony został aktualny stan wiedzy i przegląd literatury dotyczący poruszanych zagadnień, a więc systemów bezpieczeństwa samochodów, biomechaniki zderzeń, kinematyki zderzeń z pieszym oraz metod badań wytrzymałościowych. Do symulacji użyto modeli manekina autorstwa LSTC i samochodu Geo Metro autorstwa NCAC. Manekin przedstawia 50%-ego mężczyznę i został dostosowany do służenia w zderzeniach jako pieszy. Geo Metro jest małym samochodem miejskim klasy B popularnym w Stanach Zjednoczonych. Jego model wykazuje dużą dokładność wykonania z zachowaniem właściwości zderzeniowych. Symulacja polegająca na kolizji samochodu jadącego z prędkością 40 km/h ze stojącym pieszym, wykonywana jest dla 4 położeń manekina obrazujących zaawansowanie w przechodzeniu przez jezdnię. Badania wykonywane są dla budowy konwencjonalnej oraz maski uniesionej o 5˚ i 10˚. Dla korzystnego rozkładu kinematyki zderzenia do badań z zastosowaniem poduszki powietrznej i dodatkowego elementu energochłonnego, prędkość została zwiększona do 50 km/h. Główną przyczyną zgonów wśród pieszych biorących udział w kolizjach są obrażenia głowy. Dlatego też została ona wybrana jako wyznacznik potencjalnej śmiertelności, dotkliwości obrażeń podczas zderzeń. Za narzędzie oceny został wybrany wskaźnik HIC- Head Injury Criterion. Zgodnie z jego definicją na stopień obrażeń głowy ma wpływ wielkość, jak i czas działania przyspieszeń. Oprócz niego porównywany był sam przebieg funkcji przyspieszenia środka ciężkości głowy w czasie. Domniemanym efektem zastosowania badanych rozwiązań konstrukcyjnych było zwiększenie bezpieczeństwa pieszego podczas zderzenia czołowego. W przypadku pierwszej grupy badań porównywano wskaźniki HIC15 i HIC36, natomiast w drugiej badano przebieg funkcji przyspieszeń środka ciężkości głowy manekina. Zaobserwowany został pozytywny wpływ stosowania uniesionej maski, która znacznie zmniejsza wartości wyżej wymienionych wskaźników. W przypadku poduszki powietrznej i elementu energochłonnego zauważono duży potencjał do zmniejszenia przyspieszeń jednak wymagane jest rozwinięcie badanego zagadnienia.
File
  • File: 1
    Praca inzynierska_Maja Gębik.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 8966

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTdf2239c4adb146c59b9a911005f06439/
URN
urn:pw-repo:WUTdf2239c4adb146c59b9a911005f06439

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page