Skip to main content
main-content

Über dieses Buch

Emrah Yigit erarbeitet eine Methodik zur Simulation menschlicher Bewegungen von Insassen in Notbremsszenarien. Virtuelle Dummy-Modelle sowie passive virtuelle Menschmodelle bilden menschliche Bewegungen, insbesondere bei Pre-Crash-Lastfällen, unzureichend ab. Der Autor beschreibt eine systematische Herangehensweise für die Weiterentwicklung eines passiven zu einem reaktiven FE-Menschmodell und untersucht Einflussfaktoren auf die Bewegungskinematik von Insassen. Die Entwicklung einer Methodik zur geregelten Muskelaktivierung aus FE Hill-type-Muskelelementen sowie der λ-Regelung sind zentraler Bestandteil dieser Arbeit. Der Autor validiert das reaktive Menschmodell mittels Probanden-Daten und beschreibt die Limitationen und Abwägungen bei der Modellierung des Menschen sowie des Muskelmodells.

Der Autor

Emrah Yigit studierte Fahrzeugtechnik an der FH Frankfurt a. M. und Simulation Sciences an der RWTH Aachen. Seine Dissertation entstand in Kooperation mit der TU Bergakademie Freiberg sowie im Aufgabenfeld Fahrzeugsicherheit bei einem großen Automobilkonzern, bei dem er weiter tätig ist.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

In den letzten Jahrzenten konnte die Schutzwirkung für Beteiligte im Straßenverkehr infolge des steigenden Verständnisses im Insassen- und Fußgängerschutz sowie der Innovationen von Fahrzeugsicherheitssystemen gesteigert werden. Die Zahl der im Straßenverkehr Getöteten und Schwerverletzten innerhalb der Europäischen Union konnte zwischen 2001 und 2015 um ca. 50 % reduziert werden (Jost und Allsop, 2014). Abbildung 1.1 zeigt die Entwicklung der im Straßenverkehr getöteten und verletzten Personen in der Bundesrepublik Deutschland.
Emrah Yigit

Kapitel 2. Grundlagen

Eine Vielzahl technischer Systeme und physikalischer Prozesse wie die Wärmeleitung, die Deformation oder das Versagen von Bauteilen unter externen Belastungen, aber auch Strömungen von Fluiden sowie elektrische und magnetische Felder lassen sich durch gewöhnliche und partielle Differentialgleichungen bzw. Integralgleichungen beschreiben (Jung und Langer, 2013). Nur in wenigen Fällen lassen sich diese Gleichungen, d.h. die Bestimmung der unbekannten Größen wie Temperatur, Verschiebung, Geschwindigkeit oder elektrisches sowie magnetisches Feld, analytisch lösen. Daher ist es nötig, Computer für die Berechnung einzusetzen und hierfür die kontinuierlichen Feldprobleme (Differential-, Integralgleichung) in endlichdimensionale Ersatzprobleme umzuwandeln (Jung und Langer, 2013).
Emrah Yigit

Kapitel 3. Stand der Technik

Der Einsatz erster Muskelelemente in virtuellen FE-Menschmodellen wurde für die Abbildung von Halsmuskeln durchgeführt (Deng und Goldsmith, 1987; de Jager, 1996; Wittek, Kajzer und Haug, 2000). Die Modellierung von Muskeln kann in unterschiedlicher Weise erfolgen. Es gibt Muskelmodelle, welche lediglich die passiven, viskoelastischen Eigenschaften des Muskels, oder diejenigen, die zusätzlich die aktiven Eigenschaften abbilden.
Emrah Yigit

Kapitel 4. Methode zur geregelten Muskelaktivierung

Zur Simulation der Insassenkinematik unter Berücksichtigung der muskulären Anspannung ist es nicht erforderlich, auf die biomechanischen inneren Vorgänge der Muskelfaser einzugehen. Die mikroskopischen Modelle sind für den Einsatz in virtuellen Gesamtmenschmodellen zu komplex, da eine Vielzahl an Muskeln notwendig wäre und somit lange Rechenzeiten entstehen würden. Derzeit werden diese Modelle in isolierten Muskeln verwendet.
Emrah Yigit

Kapitel 5. Parametrierung der λ-Regelung fur aktive FE-Muskelmodelle

In diesem Kapitel wird auf den Einfluss der Regelparameter der λ-Regelung, siehe Gleichung (4.11), eingegangen. Die Kombination aus Hill-type-Elementen und der λ-Regelung dient der Untersuchung der Eignung einer geregelten Muskelaktivierung für die Simulation von unterschiedlichen Anspannungszuständen beim Menschmodell. Es sollen die Fragestellungen adressiert werden, welchen Einfluss die Parameter auf das Regelungsverhalten haben und in welchem Wertebereich die Variation sinnvoll ist.
Emrah Yigit

Kapitel 6. Untersuchung der Armkinematik

Zur Bewertung der Funktionalität eines reaktiven Armmodells auf Basis der Integration der λ-Regelung und des THUMS v3-Menschmodells wurden im Rahmen dieser Arbeit Armhalte- und Armbeugesimulationen durchgeführt und mit Versuchsdaten sowie Literaturdaten abgeglichen. In Kapitel 6.1 wird auf die Armkinematik-Versuche eingegangen, die als Validierungsgrundlage für das Simulationsmodell herangezogen wurden. In Kapitel 6.2 wird auf die FE-Armmodellierung eingegangen.
Emrah Yigit

Kapitel 7. Untersuchung der Insassenkinematik bei Pre-Crash-Manövern

Sowohl zum Verständnis der Insassenkinematik bei Pre-Crash-Manövern als auch als Datenbasis für zukünftige Validierungen virtueller Menschmodelle werden Pre-Crash-Lastfälle experimentell untersucht. Hierfür kommen Schlitten- oder Fahrzeugversuche zum Einsatz. Die geringe Komplexität und die einfachere Reproduzierbarkeit sind Vorteile von Schlittenversuchen.
Emrah Yigit

Kapitel 8. Modellerweiterung des THUMS

Das von Toyota entwickelte THUMS v3-Menschmodell wird von unterschiedlichen Instituten und Firmen verwendet und weiterentwickelt. Im Rahmen des internationalen Konsortiums THUMS User Community (TUC) wurden Verbesserungen des Modells durchgeführt. So entstanden detailliertere Körperpartien wie Schulter, Thorax und Beine.
Emrah Yigit

Kapitel 9. THUMS-Kinematik bei vorgegebenen Muskelaktivierungen

Im vorliegenden Kapitel wird gezeigt, wie sich die Aktivierung der Hill-type-Elemente auf die Insassenkinematik bei Notbremslastfällen auswirkt. Mit vorgegebenen Muskelaktivierungsfunktionen der Streckmuskeln wurde untersucht, in welcher Größenordnung der Einfluss der Muskelaktivität auf die Insassenkinematik liegt. Die Aktivierung der 1D Hill-type- Muskelelemente führt zu einer Muskelkraft, d.h. das Element neigt zur Kontraktion.
Emrah Yigit

Kapitel 10. Pre-Crash-Insassensimulation mit reaktivem THUMS

Das Ziel dieser Arbeit war es, die Aktivierung und Rekrutierung der Muskelelemente regelungsbasiert zu realisieren. Aus dem vorherigen Kapitel zeigt sich, dass neben dem Aktivierungslevel auch der Zeitpunkt der Aktivierung einen signifikanten Einfluss auf die Insassenkinematik hat. Dem in Kapitel 8.2 gezeigten Menschmodell THUMS v3 TUC Erweitert wurde die λ-Regelung implementiert.
Emrah Yigit

Kapitel 11. Untersuchung der Insassenvorverlagerung infolge einer RGS-Straffung

In diesem Kapitel wird die Anwendung des reaktiven THUMS in einer realen Fahrzeugumgebung aufgezeigt und der Effekt einer Vorstraffung auf die Kinematik des Insassen als Beifahrer untersucht. Als Versuchsabgleich wurden Notbremsungen aus 80 km/h ohne reversiblen Gurtstraffer (RGS) durchgeführt. Die Versuche wurden in Kooperation mit dem Institut für Fahrzeugtechnik der Technischen Universität Braunschweig durchgeführt.
Emrah Yigit

Kapitel 12. Zusammenfassung der Ergebnisse und Ausblick

Bei der Auslegung der Rückhaltesysteme in der Fahrzeugsicherheit werden heutzutage standardisierte Crashtestdummys und Crashtest-Lastfälle berücksichtigt. Folglich ist es nicht möglich, weder die Insassenkinematik infolge eines Bremsvorgangs noch die möglichen Verletzungen des Menschen im Crashlastfall im Detail zu analysieren. Das Ziel, die Zahl der Verkehrstoten signifikant zu reduzieren, führt zu einer Fusionierung der Umfeldsensorik mit den adaptiv schaltbaren Sicherheitssystemen wie beispielsweise Airbag und Gurtstraffer.
Emrah Yigit

Backmatter

Weitere Informationen

Premium Partner

BranchenIndex Online

Die B2B-Firmensuche für Industrie und Wirtschaft: Kostenfrei in Firmenprofilen nach Lieferanten, Herstellern, Dienstleistern und Händlern recherchieren.

Zur B2B-Firmensuche

Whitepaper

- ANZEIGE -

Und alles läuft glatt: der variable Federtilger von BorgWarner

Der variable Federtilger von BorgWarner (VSA Variable Spring Absorber) ist in der Lage, Drehschwingungen unterschiedlicher Pegel im laufenden Betrieb effizient zu absorbieren. Dadurch ermöglicht das innovative System extremes „Downspeeding“ und Zylinderabschaltung ebenso wie „Downsizing“ in einem bislang unerreichten Maß. Während es Fahrkomfort und Kraftstoffeffizienz steigert, reduziert es gleichzeitig die Emissionen, indem der VSA unabhängig von der Anzahl der Zylinder und der Motordrehzahl immer exakt den erforderlichen Absorptionsgrad sicherstellt.
Jetzt gratis downloaden!

Sonderveröffentlichung

- ANZEIGE -

Konnektivität im autonomen Fahrzeug

Neue Verbindungen für zuverlässige Datenübertragung
Ohne ultimative Konnektivität und schnelle zuverlässige Datenübertragung ist das autonome Auto nicht darstellbar. Dafür müssen die Verbindungsstellen extrem anspruchsvolle Herausforderungen meistern. Mehr dazu erfahren Sie hier!

Bildnachweise