Bezpieczeństwo z komputera?

Bezpieczeństwo z komputera?

201405Maj

Do stworzenia tego wpisu zainspirował mnie kolega dr Domański, który w swoim pierwszym artykule odniósł się do branży motoryzacyjnej. I ja w związku z tym postanowiłem napisać coś w temacie związanym z samochodami. Jako, że za nami dłuuuugi majowy weekend (może nie najdłuższy w historii ale zawsze to coś) to w środkach masowego przekazu pojawiły się komunikaty o rozwagę na drogach, zdejmowanie nogi z gazu, czy nie wsiadanie za kierownicę pod tzw. ”wpływem”. Oczywiście te wszystkie elementy mają wpływ na nasze bezpieczeństwo na drogach ale gdy one zawiodą… No właśnie, co dzieje się z samochodem, kiedy dojdzie do kolizji? Od czego zależy nasze bezpieczeństwo? Gdy dojdzie do wypadku to nasze zdrowie i życie zależą wyłącznie od rozkładu sił jakie działają na pojazd i na nas, od konstrukcji samochodu, zainstalowanych w nim systemów bezpieczeństwa oraz od naszych indywidualnych uwarunkowań biologicznych.

W tym wpisie chciałem się skupić na konstrukcji samochodu. Jak to się dzieje, że niektóre samochody są bezpieczniejsze od innych i dlaczego obecnie nawet małe miejskie samochody dają większą szansę wyjścia z wypadku bez szwanku niż krążowniki szos sprzed lat.

Swój opis przeprowadzę na przykładzie marki BMW. Wybrałem ją dlatego, że mam dane z pierwszej ręki. Mój bardzo dobry kolega pracuje dla tego koncernu jako Project Manager CAE. Jak zatem obecnie projektuje się samochody pod względem bezpieczeństwa. Zaczyna się od analizy przepisów obowiązujących na największych rynkach świata. Dla przykładu w USA i UE obowiązują inne normy dotyczące bezpieczeństwa (te w USA są bardziej restrykcyjne pod wieloma względami). Dla projektowanego modelu tworzy się macierz, w której w nagłówkach kolumn i wierszy znajdują się normy wymagań oraz poszczególne elementy samochodu. W polach macierzy wpisywane są symbole spełniania bądź nie tych wymogów. Z uwagi na globalny zasięg rynku motoryzacyjnego obecnie produkuje się modele, które spełniają wymagania zarówno w USA jak i UE (w takiej konfiguracji można być już spokojnym o spełnienie wymagań azjatyckich).

Drugim etapem jest projektowanie samochodu i jego najważniejszego elementu jakim jest karoseria wraz z elementami konstrukcyjnymi odpowiedzialnymi za pochłanianie możliwie największej porcji energii w trakcie kolizji. I w tym momencie swoją rolę odgrywają komputery a właściwie oprogramowanie pozwalające na symulowanie zachowania się elementów skończonych w trakcie przykładania do nich określonej siły. Siła wraz z kierunkiem, zwrotem oraz wartością symuluje zderzenie natomiast zestaw elementów skończonych to samochód wykonany według określonego projektu z określonych materiałów. Symulacje wykonuje się w trzech obszarach: strukturalnej odporności całego samochodu, ochrony pasażerów oraz odporności zderzeniowej poszczególnych komponentów. Na podstawie wyników symulacji dokonuje się wyboru materiałów, kształtów elementów oraz ich grubości celem maksymalizacji bezpieczeństwa osób znajdujących się we wnętrzu pojazdu. Proces ten ma charakter iteracyjny. Dokonuje się zmian w elementach karoserii, modeluje je i poddaje kolejnej symulacji zderzenia. Sekwencja kończy się w momencie osiągnięcia założonych wyników bezpieczeństwa dla karoserii samochodu.

Takie działanie pozwala na znaczne skrócenie czasu opracowania projektu. Dla nowego modelu samochodu wynosi on około 45-48 miesięcy. Co nie jest oczywiście sensacją, czas odgrywa ogromne znaczenie w przypadku wprowadzenia nowego wyrobu na rynek w szczególności jeśli jest nim samochód czyli produkt dla wielu prestiżowy. Stąd wynika obserwowany w ostatnich latach wzrost znaczenie i liczby symulacji numerycznych w projektowaniu samochodów. W samym koncernie BMW wykonuje się ich około 13 000 rocznie na 850 procesorach.

Dla zainteresowanych tematem polecam szereg filmów w serwisie youtube.com, na których można obejrzeć relacje z testów zderzeniowych modeli produkcyjnych. Testy te są zwieńczeniem prac grupy inżynierów zajmujących się bezpieczeństwem użytkowników samochodów.

Na nadchodzący weekend (i nie tylko) życzę wszystkim aby powyższe filmy jedyną okazją na sprawdzenie jak zachowuje się pojazd w trakcie kolizji.

 

*Pisząc powyższy tekst autor wspomagał się informacjami zawartymi w publikacji: Gholami T., Lescheticky J., Paßmann R., Crashworthiness Simulation of Automobiles with ABAQUS/Explicit, BMW Group, Munich, 2003 ABAQUS Users’ Conference.

 

Komentarze

Informacje o autorze

mgr inż. Michał Adamczak
mgr inż. Michał Adamczak

Asystent w Katedrze Systemów Logistycznych Wyższej Szkoły Logistyki, administrator platformy e-learningowej WSL, od niedawna bloger logistyczny, absolwent Politechniki Poznańskiej. Zawodowo oprócz prowadzenia zajęć dla studentów zajmuje się modelowaniem i symulacją procesów logistycznych, autor ponad 40 publikacji naukowych i popularno-naukowych, realizator grantów badawczych oraz projektów edukacyjnych i szkoleniowych współfinanso- wanych przez Unię Europejską. Czas wolny spędza aktywnie ze swoją rodziną poznając świat i uprawiając sporty.