1. Stadiul actual al cercetărilor cu privire la modelarea

cinematică și dinamică a impactului la automobile 11

1.1 Introducere 11

1.2 Cercetări privind analiza fenomenului de impact la

autovehicule 12

1.2.1 Studii privind modul și dinamica producerii accidentelor de

circulație 13

1.2.2 Studii privind comportamentul cinematic și dinamic al

ocupanților vehiculelor în momentul producerii coliziunii 17

1.3 Modelarea și dezvoltarea manechinilor utilizați în testele de

crash 23

1.4 Studii privind gradul de vătămare al ocupanților în funcție de

tipul coliziunii și de sistemele de securitate din componența

autovehiculelor

26

1.4.1 Determinarea gradului de vătămare al ocupanților la nivelul

superior al corpului 29

1.4.2 Determinarea gradului de vătămare al ocupanților la nivelul

inferior al corpului 32

1.5 Studii privind comportamentul cinematic și dinamic și

determinarea gradului de vătămare al ocupanților în cazul unei

poziții incorecte (out-of-position)

36

2. Analiza statistică a accidentelor de circulație pe raza județului

Dolj în perioada 2012-2014 39

2.1 Stadiul curent și factorii principali în statistica accidentelor

rutiere 39

2.2 Bilanțul și tipul vătămărilor rezultate în urma accidentelor de

circulație înregistrate pe raza județului Dolj în perioada 2012 –

2014

42

2.3 Locul de producere al accidentului și caracteristica drumului

raportate la accidentele de circulație înregistrate pe raza

județului Dolj în perioada 2012 – 2014

45

2.4 Tipul coliziunii raportat la accidentele de circulație înregistrate

pe raza județului Dolj în perioada 2012 – 2014 50

2.5 Condițiile meteorologice ca factor reprezentativ pentru

accidentele de circulație înregistrate pe raza județului Dolj în

perioada 2012 – 2014

56

2.6 Data producerii accidentelor ca factor reprezentativ pentru

accidentele de circulație înregistrate pe raza județului Dolj în

perioada 2012 – 2014

58

2.7 Tipul utilizatorului și locul ocupat de victimă în raport cu

frecvența accidentalelor de circulație înregistrate pe raza

județului Dolj în perioada 2012 – 2014

61

Modele dinamice pentru analiza impactului la vehicule

8

2.8 Grupa de vârsta și sexul participanților în raport cu

producerea accidentelor de circulație înregistrate pe raza

județului Dolj în perioada 2012 – 2014

65

3. Analiza comportării cinematice și dinamice a unui manechin

la impactul frontal 69

3.1 Introducere – procedura de realizare a simulării 69

3.2 Modele structurale folosite în prototiparea virtuală 72

3.2.1 Modelul manechin Hybrid III 50th percentile male-scaunairbag 72

3.2.2 Modelul manechin Hybrid III 5th percentile female-scaunairbag 74

3.3 Modelul structural al manechinului 75

3.3.1 Manechinele utilizate la testele de crash 75

3.3.2 Considerații structurale asupra tipului de manechin folosit 77

3.3.2.1Structura elementului cap 80

3.3.2.2Structura elementului coloană vertebrală 80

3.3.2.3Structura membrului superior 83

3.3.2.4Structura membrului inferior 84

3.4 Modelul cinematic și dinamic al manechinului de tip Hybrid

III 87

3.4.1 Modelul cinematic al manechinului de tip Hybrid III 5th

percentile female 87

3.4.2 Modelul dinamic al manechinului de tip Hybrid III 5th

percentile female 90

3.5 Analiza și simularea numerică a impactului frontal pentru

manechinul de tip bărbat Hybrid III 50th percentile 93

3.5.1 Condiții prestabilite pentru analiza fenomenului de impact 93

3.5.2 Prezentarea și interpretarea rezultatelor numerice 95

3.5.2.1 Poziția normală a conducătorului, fixat cu sistemul de

reținere – centura de siguranță

95

3.5.2.2 Poziția normală a conducătorului, fără sistem de

reținere 112

3.5.2.3 Poziția incorectă a conducătorului, fixat cu sistem de

reținere 122

3.5.2.4Poziția incorectă a conducătorului, fără sistem de

reținere 131

3.5.3 Reprezentarea secvențială a impactului frontal pentru cele

patru situații analizate 141

3.5.4 Analiza comparativă a rezultatelor maxime obținute cele patru

situații analizate 145

3.6 Analiza impactului frontal pentru manechinul de tip femeie

Hybrid III 5th percentile 146

3.6.1 Condiții prestabilite pentru analiza fenomenului de impact 146

3.6.2 Prezentarea și interpretarea rezultatelor numerice 148

3.6.2.1 Prezentarea rezultatelor obținute la nivelul capului

manechinului în urma impactului frontal 148

Modele dinamice pentru analiza impactului la vehicule

9

3.6.2.2 Prezentarea rezultatelor obținute la nivelul toracelui

manechinului în urma impactului frontal 152

3.6.2.3 Prezentarea rezultatelor obținute la nivelul pelvisului

manechinului în urma impactului frontal 157

4. Analiza răspunsului dinamic al manechinului la impactul

frontal 162

4.1 Modelarea cinematică prin metodă computerizată a lanțului

cinematic echivalent sistemului osos uman 162

4.2 Analiza dinamica cu metoda Newton Euler 166

4.2.1 Deplasări și rotații virtuale 166

4.2.2 Modelul dinamic în formalismul Newton Euler completat cu

metoda multiplicatorilor lui Lagrange 169

4.3 Analiza răspunsului dinamic al manechinului la impactul

frontal 175

4.3.1 Poziții 175

4.3.2 Modele matematice manechin - sisteme de siguranță 184

4.3.3 Procesarea modelelor matematice pentru analiza dinamică

inversă 188

5. Prototiparea virtuală a impactului frontal pentru un sistem

complex vehicul-manechin-sisteme de siguranță

199

5.1 Introducere – procedura de realizare a simulării 199

5.1.1 Legea de mișcare a autovehiculului în momentul impactului 199

5.1.2 Modelul manechin-vehicul 201

5.1.3 Modelarea sistemului de siguranță pasivă – airbagul 203

5.2 Modelul structural al manechinului 205

5.2.1 Manechinele utilizate la testele de crash 205

5.2.2 Schema structurală a manechinului de tip femeie Hybrid III

5th percentile 206

5.3 Analiza și simularea numerică a impactului frontal 214

5.3.1 Condiții prestabilite pentru analiza fenomenului de impact 214

5.3.2 Prezentarea și interpretarea rezultatelor numerice 216

5.3.2.1 Prezentarea rezultatelor obținute la nivelul capului

manechinului în urma impactului frontal 216

5.3.2.2 Prezentarea rezultatelor obținute la nivelul toracelui

manechinului în urma impactului frontal 222

5.3.2.3 Prezentarea rezultatelor obținute la nivelul bazinului

manechinului în urma impactului frontal 227

5.3.2.4 Prezentarea rezultatelor obținute la nivelul membrului

inferior al manechinului în urma impactului frontal 229

5.4 Reprezentarea secvențială a impactului frontal pentru cele

patru situații analizate 232

5.5 Analiza tensiunilor, deformațiilor și deplasărilor 237

Modele dinamice pentru analiza impactului la vehicule

10

6. Analiza experimentală. Metodica și aparatura utilizate.

Testări și încercări experimentale 250

6.1 Descrierea echipamentelor experimentale folosite 250

6.1.1 Sisteme microelectromecanice MEMS 250

6.1.2 Traductoare de accelerație 251

6.1.3 Sistemul Xsens 253

6.1.3.1 Sistemul Xsens folosit la impactul frontal între două

autovehicule 253

6.1.3.2 Sistemul Xsens folosit la încercările în regim tranzitoriu 254

6.1.3.2.1 Descrierea echipamentului Xsens MTw 254

6.1.3.2.2 Senzorii Xsens 255

6.1.3.2.3 Stația Awinda 256

6.1.3.2.4 Sistemul de fixare al senzorilor 256

6.1.3.2.5 Componenta software 257

6.2 Testări și încercări experimentale 258

6.2.1 Considerații generale 258

6.2.2 Încercările experimentale în regim tranzitoriu 260

6.2.2.1 Procedura de analiză experimentală 260

6.2.2.2 Procesarea rezultatelor încercărilor experimentale în

regim tranzitoriu 263

6.2.3 Încercări experimentale pe stand 265

6.2.3.1 Procedura de analiză experimentală 265

6.2.3.2 Procesarea rezultatelor obținute 270

6.2.4 Procedura de analiză experimentală pentru încercările

desfășurate în poligon 273

6.2.4.1 Amplasarea echipamentelor folosite pentru încercările

experimentale 273

6.2.4.2 Pregătirea autovehiculelor pentru încercările

experimentale 274

6.2.4.3 Tehnica de măsurare și înregistrări video 276

6.2.4.4 Desfășurarea analizei experimentale 280

6.2.4.4.1 Programul cercetărilor experimentale 280

6.2.4.4.2 Elaborarea strategiei de încercare 281

6.2.4.5 Pregătirea obiectului încercării pentru probele de

poligon 282

6.3 Procesarea rezultatelor 285

7. Concluzii finale si contribuții originale 291

7.1 Concluzii finale 291

7.2 Contribuții originale 305

Bibliografie 307