Desenvolvimento de modelo matemático capaz de prever o amortecimento de impacto realizado por um airbag motorista

• MARINA ULISSES DA SILVA ^[1] ; RUDOLF HUEBNER ^[1]
  1. [1] Universidade Federal de Minas Gerais

     Universidade Federal de Minas Gerais

     Brasil

     
• Localización: Revista iberoamericana de ingeniería mecánica, ISSN 1137-2729, Vol. 24, Nº 2, 2020, págs. 3-14
• Idioma: portugués
• Títulos paralelos:
  • Development of a mathematical model able to forecast an airbag driver cushioning in case of a crash
• Enlaces
  • Texto Completo Ejemplar
• Resumen
  • English

    – Dozens of new vehicles models are launched annually, each of them requires the development or at least the calibration of a new occupant restraint system (ORS), driver airbag is part of this system. At the same time, consumers have become increasingly aware about car safety performance and high safety parameter became a competitive factor for automakers. The development, optimization, and validation of ORS is a complex and expensive process. Thus, numerical simulation is essential in the initial and intermediate stages of airbag development to minimize time and cost associated with experimental testing. In general, virtual simulations applied in automotive industry requires considerable computational effort, simulation time and often skilled labor to deal with complex solvers. Thus, due to the increasing need to evaluate airbags behavior quickly and with low cost, this work aims to develop a model able to describe in a satisfactory way the interaction between an airbag driver and the occupant applying concepts from classical mechanics. The model was implemented in MATLAB language so that the results could be obtained quickly and efficiently through the iterative method. Some considerations have been made to simplify the phenomenon: the gas inside the airbag was considered an ideal gas, it was assumed that the airbag is symmetrical and all the deformations suffered by it are also spread symmetrically, the gas compression inside the cushion occurs adiabatically and the temperature profile inside of it is uniform. The developed model was correlated with Zhang et al model with less than 6% deviation, showing it was efficient to forecast the airbag behavior.

  • português

    – Dezenas de novos modelos de veículos são lançados anualmente, para cada um deles é necessário o desenvolvimento ou, no mínimo a calibração de um novo sistema de retenção do ocupante (ORS), sistema do qual o airbag motorista faz parte. O desenvolvimento, otimização e validação do ORS é um processo complexo e dispendioso. Assim, a simulação numérica é essencial nas etapas iniciais e intermediárias do desenvolvimento dos airbags para minimizar o tempo e o alto custo associado a testes experimentais. De modo geral, as simulações virtuais utilizadas na indústria automotiva demandam considerável esforço computacional, tempo de simulação e muitas vezes mão-de-obra especializada. Assim, tendo em vista a crescente necessidade de avaliar o comportamento dos airbags de maneira rápida e a baixo custo este trabalho visa desenvolver um modelo capaz de descrever de maneira satisfatória a interação entre um airbag motorista e o ocupante utilizando conceitos de mecânica clássica. O modelo foi implementado em linguagem de MATLAB a fim de que os resultados fossem obtidos de maneira rápida através do método iterativo. Algumas considerações foram feitas para simplificação do fenômeo:

    o gás no interior do airbag foi considerado um gás ideal, assumiu-se que o airbag é simétrico e que todas as deformações sofridas também se propagam de maneira simétrica, a compressão do gás no interior da bolsa ocorre adiabaticamente e a distribuição de temperatura em seu interior é uniforme. O modelo desenvolvido foi correlacionado com o modelo de Zhang et al com desvio menor que 6% se mostrando eficiente para prever o comportamento do airbag quando a interação entre a bolsa e o ocupante ocorre após o airbag está completamente inflado e posicionado.