211service.com
Sprytniejszy rodzaj manekina do testów zderzeniowych
Według szacunków Światowej Organizacji Zdrowia co 25 sekund w wypadku drogowym ginie jedna osoba. Manekiny do testów zderzeniowych z akcelerometrami, czujnikami siły i tensometrami pomogły producentom samochodów powstrzymać wzrost liczby ofiar śmiertelnych.
Naukowcy z Wake Forest University uważają jednak, że manekiny mogły osiągnąć granice swojej użyteczności. Przez ostatnie pięć lat naukowcy przeprowadzili tysiące wirtualnych symulacji zderzeń, z których każda korzystała z danych pochodzących z rzeczywistych przykładów, za pośrednictwem superkomputera. Symulując rzeczywiste zderzenia, możemy badać wpływ parametrów konstrukcyjnych pojazdu, funkcji bezpieczeństwa i czynników związanych z pasażerami oraz proponować rozwiązania, które zapobiegałyby urazom pasażerów i łagodziły je, mówi Ashley Weaver, adiunkt inżynierii biomedycznej na uniwersytecie i kluczowy członek. zespołu badawczego.
Nie jest to nowy pomysł: w latach 30. naukowcy przeprowadzili podobne testy na ludzkich zwłokach. Później wolontariusze tacy jak Jan Paweł Stapp zaproponowano, że będą żywymi obiektami w skromnych testach uderzeniowych, podczas gdy zespoły badawcze rutynowo wykorzystywały żywe świnie do testowania skutków poważniejszych kolizji.
Antropomorficzne urządzenia testowe, ponieważ te nieszczęsne manekiny są lepiej znane w branży, dostarczają danych dotyczących około 20 punktów na ciele. Natomiast symulacje cyfrowe, takie jak ta zaprojektowana przez zespół Wake Forest, pozwalają naukowcom w znacznie większym stopniu zbadać skutki wypadku, testując różne kształty i rozmiary ciała oraz różne pozycje ciała w momencie uderzenia. Model Wake Forest może określić ilościowo ryzyko złamań kości i uszkodzeń tkanek miękkich i narządów, urazów, których nie uwzględniono w manekinach do testów zderzeniowych.
Dane okazują się bezcenne dla producentów samochodów. Cyfrowe manekiny zderzeniowe [pozwalają nam] określić najlepsze metody modyfikacji podwozia pojazdu, wnętrza, siedzeń, zagłówków, pasów bezpieczeństwa, desek rozdzielczych i aktywnych systemów bezpieczeństwa, takich jak poduszki powietrzne, w celu poprawy bezpieczeństwa na bardzo wczesnym etapie projektowania pojazdu, mówi Bill Veenhuis, inżynier w firmie Nvidia, która dostarcza komercyjny sprzęt do symulacji zderzeń kilkunastu producentom samochodów.
Praca może zaoszczędzić pieniądze, a także życie. Znalezienie ulepszeń bezpieczeństwa przed produkcją blachy i innych części zmniejsza koszty w dalszej fazie projektowania. Testowanie z użyciem rzeczywistych manekinów zderzeniowych staje się wówczas metodą walidacji cyfrowych testów manekinów zderzeniowych, zamiast odkrywania energii i deformacji na bardzo późnym etapie procesu projektowania pojazdu, mówi Veenhuis. Amerykańskie pojazdy muszą spełniać federalne normy w 35 różnych testach, aby zapewnić wystarczającą ochronę przed zderzeniami czołowymi lub bocznymi. Im dokładniejsza symulacja, tym większa szansa, że producent samochodów przejdzie za pierwszym razem kosztowne testy zderzeniowe na żywo.
Badania firmy Weaver, sponsorowane przez Toyotę, różnią się od obecnych zastosowań komercyjnych tym, że ich dane opierają się na szczegółowych danych dotyczących pojazdu, miejsca zdarzenia i danych medycznych pochodzących z bazy danych badań nad urazami. Wykorzystując zaawansowany model cyfrowy, który zawiera nie mniej niż 1,8 miliona elementów, które łączą się, aby dokładnie odtworzyć ludzką postać, od precyzyjnej wytrzymałości kości po strukturę narządów, i który jest w stanie przewidzieć urazy zarówno tkanek miękkich, jak i kostnych, zespół przeprowadził symulacje dopóki model dokładnie naśladował skutki różnych wypadków dla rzeczywistych ofiar wypadków. Tak złożona praca jest możliwa tylko dzięki najnowszym osiągnięciom w zakresie mocy i wydajności sprzętu komputerowego. Dwie dekady temu analiza wypadku pojazdu z wykorzystaniem cyfrowego manekina zajęła dwa tygodnie, aby rozwiązać, mówi Veenhuis. Dzisiaj możemy przeprowadzić typowe badanie zderzenia czołowego w nocy.
Niemniej jednak, jak w przypadku każdego modelu, praca wymagała kilku uproszczeń i założeń, wyjaśnia Weaver. Na przykład zespół musiał użyć w symulacjach ogólnego, uniwersalnego pojazdu, ponieważ w domenie publicznej różnych pojazdów nie ma wystarczającej ilości danych. I chociaż model jest w stanie symulować skutki zderzenia na różne rozmiary ciała ludzkiego i do 140 różnych pozycji, obecnie nie jest w stanie dostosować wyników do wieku lub stanu zdrowia pasażera.
Niemniej jednak Weaver jest przekonany, że badania ostatecznie uratują życie i zmniejszą stopień obrażeń zarówno kości, jak i narządów. Mam nadzieję, że badania dostarczą opłacalnego rozwiązania do oceny nowych i istniejących samochodowych funkcji bezpieczeństwa, mówi.