CAE-Methoden in der Fahrzeugtechnik

9 Crashberechnung und Insassensimulation (S. 141-142)

In diesem Kapitel werden Grundlagen der Crashberechnung und der Insassensimulation vorgestellt. Beide Berechnungsmethoden dienen der Verbesserung der Fahrzeugsicherheit, also einer Reduzierung der Wahrscheinlichkeit, dass ein Insasse oder ein Fußgänger durch einen Unfall verletzt wird.

Zunächst wird im ersten Abschnitt eine Einführung gegeben. Im zweiten Abschnitt werden elasto-plastische Materialgesetze vorgestellt. Im dritten Abschnitt wird der zweite, essentielle Bestandteil von Crashprogrammen, die Kontaktalgorithmen, erklärt. Der vierte Abschnitt behandelt weitere, wichtige Aspekte der Crashberechnung. Im fünften Abschnitt werden Insassenmodelle (sogenannte Dummymodelle) vorgestellt. Im sechsten Abschnitt folgen einige Beispiele.

9.1 Einführung

Bei Kraftfahrzeugen unterscheidet man die sogenannte aktive und die passive Sicherheit. Die aktive Sicherheit wird durch Systeme beeinflusst, die einen Unfall verhindern können (z. B. ABS, ESP). Passive Sicherheitssysteme reduzieren bei einem Unfall das Verletzungsrisiko der Insassen. Die Erhöhung der passiven Sicherheit ist eine Aufgabe der Crash- und Insassensimulation. Um die passive Sicherheit mit Hilfe von Simulationen beurteilen zu können, müssen neben dem elasto-plastischen Verhalten des Fahrzeugs auch z. B. Gurt, Airbag und Dummy rechnerisch erfasst werden.

Die Beurteilung der passiven Sicherheit erfolgt in einer Vielzahl von Crashtests, von denen für Seiten- und Frontalkollisionen einige in Abb. 9.1 (in der Leseprobe nicht erhalten) ,verdeutlicht sind. Im Rahmen dieser Tests werden Fahrzeuge (Prototypen oder neue Serienfahrzeuge) unter reproduzierbaren Versuchsbedingungen z. B. gegen eine starre Wand gefahren.

In den Fahrzeugen sind sogenannte Dummys (also menschenähnliche Puppen) platziert, diese Dummys sind mit Sensoren ausgestattet, deren Messsignale Rückschlüsse auf die Verletzungen zulassen, die ein menschlicher Insasse bei dem nachgestellten Unfall davongetragen hätte. In Crashtests und in deren Simulationen werden unterschiedliche Aspekte beleuchtet:

1. Verletzungsrisiko der Insassen,
2. Verletzungsrisiko von Fußgängern,
3. Verletzungsrisiko von Insassen anderer Fahrzeuge (sogenannte Kompatibilitätstests),
4. Auslegung der Rückhaltesysteme (z. B. Zündzeitpunkt des Airbags, Kraftniveau des Gurtkraftbegrenzers).

Das Verletzungsrisiko der Insassen wird mit Hilfe der Dummys bestimmt. Dazu werden Beschleunigungen, Geschwindigkeiten, Deformationen und Kräfte herangezogen.