Исследователи из Института краткосрочной динамики им. Фраунгофера, Института Эрнста Маха, EMI используют человеческие модели в симуляциях столкновений, которые позволяют более реалистично утверждать о риске травм. В своих расчетах они сосредоточены на жесткости мышц, которая не была учтена в предыдущих исследованиях.
Картинная галерея
Пассажиры инстинктивно готовятся к аварии, чтобы обезопасить себя: они напрягают мышцы, опираются на руль или нажимают педаль тормоза. Такое поведение влияет на исход аварии. Обычные манекены для краш-тестов не обладают отзывчивостью, их нельзя использовать для картирования поведения человека до аварии.
Системное моделирование
Модели с уменьшенным FE ускоряют концептуальный этап в автомобильной инженерии
Поведение тела во время аварии
Поэтому в автомобильном секторе цифровые компьютерные модели все чаще используются в симуляциях FE (симуляции конечных элементов), чтобы понять движения пассажиров незадолго до аварии и, таким образом, повысить безопасность автомобилей. «Мышцы оказывают большое влияние на то, как водитель автомобиля реагирует незадолго до аварии, и на то, как тело ведет себя во время столкновения. Могут быть серьезные отклонения от жестких и кинематически ограниченных манекенов для испытания на столкновение», - говорит доктор Матиас Болжен. Ученый Фраунгофера EMI.
Моделирование мышечного сокращения
Инженер и его команда используют человеческие модели в моделировании методом конечных элементов, уделяя особое внимание жесткости мышц при оценке безопасности пассажиров в последних тестах. Исследователи изучили влияние изменений жесткости мышц на кинематику пассажиров, открывая тем самым новые научные основы.
До сих пор было реализовано только генерирование движений сжимающимися мышцами в человеческих моделях, но не мышечная жесткость, связанная с сокращением. «Если перед ударом водитель опирается на руль, мышцы не только сокращаются, но и становятся более жесткими в результате сокращения. В предыдущих симуляциях FE отдельных мышц и групп мышц целых моделей человека сокращение полностью игнорировалось». объясняет исследователь.
Мышечная жесткость оказывает решающее влияние
Никлас Труб, коллега из Болен, воспользовался этим пробелом, используя для своих исследований человеческую модель Thums Version 5. Он определил четыре различных состояния жесткости и проверил влияние этих изменений на имитацию лобового удара. Результат: жесткость мышц оказывает решающее влияние на поведение пассажиров автомобиля. В зависимости от степени жесткости в случае аварии можно ожидать различные травмы.
моделирование
Как симуляция значительно сокращает время разработки автомобилей
«Это открытие может иметь большое значение для дальнейшего развития человеческих моделей, особенно в отношении автономного вождения. Интерьер автомобиля будет изменен в будущем, поэтому существующие концепции ремней и подушек безопасности должны быть пересмотрены. Человеческие модели являются ценным инструментом», - говорит Труб.,
Повышенные требования к безопасности движения через электронные велосипеды
Человеческие модели также могут быть использованы для защиты пешеходов и велосипедистов. Текущие исследования показывают, что в этой области необходимы действия, что подтверждает накопление на удивление опасных ситуаций электронными мотоциклами. E-скутеры, скутеры с электродвигателем, будут разрешены на дорогах общего пользования в этом году. Эксперты дорожного движения опасаются дальнейшего увеличения числа несчастных случаев. С человеческими моделями сценарии аварий могут быть рассмотрены заранее. В зависимости от характера столкновения можно проверить частоту и интенсивность нагрузок. Производители протекторов, шлемов и других защитных предметов могли бы воспользоваться этими рекомендациями.
Человеческие модели для медицинских и эргономических вопросов
То, как человеческий организм реагирует на механические нагрузки, имеет значение не только для транспортного сектора, но и для медицинских и эргономических вопросов. Как материалы из имплантатов и протезов ведут себя по отношению к человеческим костям, когда они внезапно испытывают стресс? Как вибрации инструмента влияют на пользователя? «Человеческие модели здесь идеальны, потому что мы можем использовать их для создания реалистичных виртуальных образов, которые не могут быть реализованы экспериментально», - сказал Болжен.