הגופ מוראדג'ליאן צביקה אסף יצחק שמולביץ'

1. מוסד הטכניון למחקר ופיתוח המרכז למחקר בהנדסה חקלאית כלי סימולציה לחיזוי והפחתת היפגעות בתאונות פיתוחשיטת בחינה לא הורסת להתקנה נכונה של מעקות בטיחות באמצעות אנליזת תגובת התדר בגישת האלמנטים הסופיים הגופ מוראדג'ליאן צביקה אסף יצחק שמולביץ' מוגש לקרן מחקרים בענייני ביטוח ליד איגוד חברות הביטוח בישראל נובמבר 2012

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

3. רקע ומוטיבציה • תכנון נכון של מעקות בטיחות עשוי להפחית ב- 20% את פגיעות הגוף וב-25% את מספר ההרוגים בכלל 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.

4. רקע ומוטיבציהצילומים מהירידה בדרך פרויד - חיפה עמוד מותקן בכיוון הפוך גובה המעקה – 23 ס"מ

5. מודלים קיימים של התנגשות בעצמים לצד 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

6. מודלים קיימים של התנגשות (המשך) NCAC. 1996. Finite Element Model of Dodge Neon Atahan, O.A. 2006. Finite-Element Crash Test Simulation of New York Portable Concrete Barrier with I-Shaped Connector

7. מטרות המחקר מטרת המחקר היא לפתח כלי סימולציה לחיזוי והפחתת היפגעות בתאונות מטרות המשנה: • פיתוח יכולת לביצוע סימולציות התנגשות של רכב במעקה בטיחות 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. • פיתוח יכולת לביצוע סימולציות התנגשות צד ברכב המכיל נהג וסביבת נהיגה תוך חקירת השפעת הקריטריונים הישירים על חומרת הפגיעה בנהג. • פיתוח שיטה לא הורסת לאיתור ליקויים במעקה הבטיחות באמצעות הכלי הסימולטיבי.

8. שיטות ואמצעים • מודל מעקה – ESP 2.0עמוד גזיר Σ. (בנייה עצמית) • מודל רכב (NCAC – National Crash Analysis Center, LSTC models) • סוזוקי סוויפט (Geo Metro) - מכונית נוסעים במשקל 820 ק"ג. • דודג' ניאון- מכונית נוסעים במשקל 1300 ק"ג. • מודל עגלת התנגשות צד הנמצאת בשימוש במבחני IIHS. • מודל עגלת התנגשות צד למבחן :EuroNCAPECE R95. • בובות אדם (LSTC Dummy models) • בובת אדם להתנגשות חזיתית: Hybrid III 50th precentile • בובת הולך רגל: Hybrid III 50th precentile pedestrian • בובת אדם להתנגשות צד למבחן EuroNCAP: EuroSID-2 • בובת אדם להתנגשות צד למבחן IIHS: SID-IIs • קוד אלמנטים סופיים מסחרי LS-DYNA.

9. תיאור מודל מעקה - עמוד גזיר Σ 2000mm 1900mm 445mm 1200mm קרקע מודל דרוקר – פרגר C=10kPa Φ=43°

10. תיאור מודל מעקה - עמוד גזיר Σ פרופיל W עמוד פלדה בחתך Σ σy 235MPa מודל חומר: פלסטי ליניארי למקוטעין. פרופיל פס W σy 235MPa מודל חומר: פלסטי ליניארי למקוטעין. בורג ואום הידוק M16 מודל חומר:גוף קשיח מתאם תומך σy 235MPa מודל חומר: פלסטי ליניארי למקוטעין. בורג ואום מרכזי M10 גזיר מודל חומר:גוף קשיח חיבור באמצעות קפיץ

11. תיאור מודל מעקה - עמוד גזיר Σ פרופיל Ω עמוד פלדה בחתך Σ σy 235MPa מודל חומר: פלסטי ליניארי למקוטעין. פרופיל פס Ω σy 235MPa מודל חומר: פלסטי ליניארי למקוטעין. בורג ואום הידוק M16 מודל חומר:גוף קשיח מתאם תומך בזוית σy 235MPa מודל חומר: פלסטי ליניארי למקוטעין. בורג ואום מרכזי M10 גזיר מודל חומר:גוף קשיח חיבור באמצעות קפיץ

12. מודל כלי רכבמכונית נוסעים

13. מודל כלי רכבעגלות התנגשות צד

14. מודל בובות אדם א ב ג ד • א. בובת אדם להתנגשות חזיתית וסביבת נהיגה: Hybrid III 50th precentile • ב. בובת אדם להתנגשות צד למבחן EuroNCAP: EuroSID-2 • ג. בובת אדם להתנגשות צד למבחן IIHS: SID-IIs • ד. בובת הולך רגל: Hybrid III 50th precentile pedestrian

15. חישוב קריטריוני הפציעה בגוף במבחני התנגשות מתבצעת הערכה לגבי חומרת הנזק שנגרמה במספר איברים בגוף. שני קריטריונים מתוארים כאן להדגמה: -קריטריון HIC המייצג פגיעה בראש. -קריטריון Nij המייצג פגיעה בצוואר.

16. טבלאות חומרת הפגיעה - HIC ERRAC - The European Rail Research Advisory Council

17. תיאור התוצאותהתנגשות דודג' ניאון עם מודל נהג וסביבת נהיגה במעקה בטיחותבמהירות 110 (km/h)ובזוית20º. • הפציעות מהתנגשות במעקה בטיחות תקין קלות.

18. תיאור התוצאות התנגשות סוזוקי סויפט במודל הולך רגל במהירות 40 (km/h). • התקבלה התאמה טובה לתוצאות הניסוי. • חיזוי הפציעה בצוואר פחות טוב. • עלייה ב- 10 km/h במהירות הרכב גורמת 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.

19. תיאור התוצאות התנגשות עגלת התנגשות ברכב דודג' ניאון עם בובת התנגשות צד במהירות 50 (km/h). • התקבלה התאמה טובה לתוצאות הניסוי. • מבחן ה- IIHS מחמיר לעומת מבחן EuroNCAP.

20. תיאור התוצאותהתנגשות דודג' ניאון במעקה בטיחות גבוה ב- 20 ס"מבמהירות 110 (km/h)ובזוית20º. • 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.

21. תיאור התוצאות אנליזה מודלית של מעקה בטיחות תקין ולקוי ללא זוג עמודי תמיכה. מעקה בטיחות תקין סטנדרטי: מעקה בטיחות לקוי ללא זוג עמודי תמיכה:

22. תיאור התוצאות אנליזה מודלית של מעקה בטיחות תקין ולקוי בגובה 20 ס"מ מעל לגובה תקין. מעקה בטיחות תקין סטנדרטי: מעקה בטיחות לקוי בגובה 20 ס"מ מעל לגובה תקין:

23. תיאור התוצאות תגובת הגבר התאוצה של מעקות הבטיחות בנקודת העירור. • התגלו רוב הליקויים במעקה הבטיחות. • תוספת שני העמודים לא התגלתה. הגבר תאוצה מקסימאלי מקומי בתדר נמוך בנקודת העירור: הגבר התאוצה בנקודת העירור:

24. תיאור התוצאות תגובת הגבר התאוצה של מעקות הבטיחות בנקודת דגימה A. • התגלו חלק מהליקויים במעקה הבטיחות. • תוספת שני העמודים התגלתה (הגבר נמוך מאוד). • לא התגלו שני העמודים החסרים. • לא התגלו שני העמודים החלודים. הגבר תאוצה מקסימאלי גלובאלי בנקודת דגימה A: הגבר התאוצה בנקודת דגימה A:

25. תיאור התוצאות תגובת הגבר התאוצה של מעקות הבטיחות בנקודת דגימה B. • התגלו חלק מהליקויים במעקה הבטיחות. • לא התגלו שני העמודים החלודים. • לא התגלתה תוספת שני העמודים. הגבר תאוצה מקסימאלי גלובאלי בנקודת דגימה B: הגבר התאוצה בנקודת דגימה B:

26. תיאור התוצאות תגובת הגבר התאוצה של מעקות הבטיחות בנקודת הליקוי. • התגלו כל הליקויים במעקה הבטיחות בצורה מובהקת. • ניתן להבחין בברור בין סוגי הליקויים השונים. • חיסרון – דורש בדיקה כל שני מטרים. הגבר תאוצה מקסימאלי מקומי בתדר נמוך בנקודת הליקוי: הגבר התאוצה בנקודת הליקוי:

27. סיכום ומסקנות • פותחה 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.

28. המשך המחקר • כיול ראשוני של השיטה על מעקה בטיחות בשטח. • המשך פיתוח השיטה בניסויים וסימולציות. • בחינת מעטפת ביצועי השיטה. • מעבר להקפאת תצורה של גרסה תפעולית.

29. תודה על ההקשבה סוף