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MAPLESOFT

Maple unterstützt die Entwicklung der nächsten Generation von Sicherheitsgurt-Rückhaltesystemen

Maplesoft ™ DynaFlexPro wurde verwendet, um das Verhalten der Fahrzeuginsassen während einer Kollision zu untersuchen. In wenigen Tagen ist ein 3-D-Modell entwickelt worden, welches die Dimensionierung des Motors für ein Pre-Crash-Gurtstrafsystem, das einen nach vorne gelehnten Fahrzeuginsassen vor dem Aufprall zurück in eine sichere Position zieht, ermöglicht.

Maple unterstützt die Entwicklung der nächsten Generation von Sicherheitsgurt-Rückhaltesystemen
In den letzten 40 Jahren ist die Technik zur Reduzierung der Verletzungen der Fahrzeuginsassen bei Kollisionen bemerkenswert vorangekommen. Die Straffung des Schultergurts vor dem Aufprall ist eine viel versprechende Technologie zur Verringerung von Verletzungen bei einem Unfall. Die aktuelle Technik ermöglicht einen Sicherheitsgurt über eine Strecke von etwa 10 cm festzuziehen und die Airbags simultan in wenigen Millisekunden nach einer Kollision einzusetzen. Technologische Entwicklungen ermöglichen jetzt für die Sicherheit der Insassen einen weiteren Schritt voraus. Studien haben ergeben, dass sich 10% der Fahrer und 22% der Fluggäste bei Unfällen in einer schlechten Position befinden. Ein motorisierter Schultergurtstraffer ist leistungsfähig genug, um einen nach vorne gelehnten Insassen zurückzuziehen, wenn die Möglichkeit eines Aufpralls frühzeitig genug erkannt wird. Dies kann Verletzungen durch eine Repositionierung des Insassen und eine Kontrolle dessen Bewegung bei Pre-Crash-Manövern reduzieren.

Craig Good, ein Partner bei Collision Analysis (Calgary) Ltd. und Ph.D.-Absolvent der Universität von Calgary, leitete ein Forschungsprogramm, um das Verständnis der Biomechanik bei der Schultergurtstraffung zu erweitern. Das Ziel war, die Reaktion einer gemischten Gruppe nach vorne gelehnter Insassen experimentell zu messen und die Ergebnisse zu modellieren, während die Schulterriemen bei einer Bremsung vor einem Frontalaufprall gestrafft wurden. Die Studie nutzte eine repräsentative kleine Gruppe von Freiwilligen mit verschiedenen Körpergrößen.

C. Good verwendete DynaFlexProTM (DFP) von MaplesoftTM, um ein 2-D-Insassenmodell zu erstellen und mithilfe der experimentell gemessenen Daten auf die Gültigkeit zu überprüfen. DFP ist ein Software-Paket für das Modellieren und Simulieren der Dynamik von mechanischen Multikörpersystemen. Das leistungsfähige Berechnungsspektrum von MapleTM wird verwendet, um konzise und effiziente Sets von Systemgleichungen in symbolischer Form zu erstellen, welche die Visualisierung, den physische Einblick und gemeinsame Informationsnutzung erleichtern. Vor dem Hintergrund der experimentell beobachteten Bewegungen der Insassen in drei Dimensionen, erwies sich C. Good’s ursprüngliche Idee eines einfachen 2-D-Modells als unzulänglich. Mit Hilfe des integriertem DFP und der Maple-Technologie erweiterte er das Modell auf drei Dimensionen auf eine Weise, die einen einfachen Zugriff für eine breite Gruppe von Ingenieuren ermöglichte. Das Modell wurde mit Daten aus der Studie überprüft, um die Genauigkeit sicherzustellen.

Nachdem das Modell erstellt war, gab es C. Good die Flexibilität, verschiedene Szenarien zu überprüfen, um das System zu optimieren. Zum Beispiel konnte ein größerer Stichprobenumfang bei variierender Insassengröße integriert werden. „DynaFlexPro erwies sich als der schnellste Weg, das System zu beschreiben“, erklärt C. Good. „Ich war in der Lage, sehr schnell Bewegungsgleichungen zu generieren und die Daten zu überprüfen. Ich hätte dies von Hand oder unter Verwendung eines rein numerischen Pakets tun können, das wäre aber ziemlich hinderlich gewesen. Mit DFP war ich in der Lage in ein paar Tagen das zu erreichen, das normalerweise einige Wochen gedauert hätte.“

Das DFP-basierte Modell machte es leichter und schneller Ergebnisse zu erhalten, die komplexe Situationen einschlossen. Das Modell sagte vorher, dass der Motor, der bei den Experimenten mit den Freiwilligen benutzt wurde, nicht ausreichend leistungsfähig war, um größere männliche Insassen bei moderaten Bremsungen vor einem Aufprall zurückzuziehen. Gleichzeit wurde erkannt, dass ein leistungsfähigerer Motor und eine bessere Geschwindigkeits-Kontrolle für den motorisierten Straffer benötigt wird, um auch bei anderen Personengruppen, wie kleineren weiblichen Insassen, beste Ergebnisse zu erreichen.

Automobilhersteller beginnen bereits den Nutzen, den die Integrtaion von motorisierten Schultergurtstraffern in ihren Fahrzeugen bietet, auszuwerten. Mercedes hat diese Technik auf Grundlage der Bremspedal-Aktivierungssensoren in seine S-Klasse- und E-Klasse-Modelle eingeführt. Mit Hilfsprogrammen wie Maple können Ingenieure komplexe Technik leichter zum Leben erwecken. Zukünftig werden solche Tools auch sicher die Entwicklung des Insassenschutzes für Automobile stärker beeinflussen.
 

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