MÁSTER DE AUTOMOCIÓN CURSO MANIQUÍES DE IMPACTO -CRASH TEST DUMMIES-

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1 MÁSTER DE AUTOMOCIÓN CURSO MANIQUÍES DE IMPACTO -CRASH TEST DUMMIES-

2 INDICE 1. Origen. 2. Clases y familias. Normativas de uso. 3. Certificación. 4. Instrumentación

3 ORIGEN Protección del cuerpo humano en automoción, aviación, etc... Cadáveres: Biofidelidad. Ensayos complejos. Escasa repetibilidad. Animales (cerdos, chimpancés...): No son biofieles. Ensayos complejos. Antropomorphic Test Devices (ATD o dummies) Reproducir comportamiento del cuerpo humano. Características y respuestas. Búsqueda de biofidelidad (características humanas incorporadas al diseño del maniquí)

4 Antecedentes Históricos Sierra Sam Mark I Modelos F, B y P Dummy Gard Modelos Serie VIP Sierra Stant VIP95 y VIPF Sierra Susie Sierra Sammy y Toddler VIP 3C y 6C Hybrid II Supermorphic dummy Dynamic Dan OPATD Dummy Repeatable Pete A.T.D Hybrid III Limb Restraint Evaluator ADAM Hybrid III 95th & 5th percentile female Primeros maniquíes de ensayo: Aproximación cinemática. Medida de aceleraciones. NO miden esfuerzos. Determinan de los daños de forma aproximada, y sólo los de carácter grave. Evolución: ESPECIALIZADOS EN EL TIPO DE ACCIDENTE A EVALUAR Impacto frontal, lateral, trasero, atropello.

5 Hybrid III 5th female 49Kg // 1,5 m FMVSS 208 (normativa USA) Out of Position Tests Hybrid III 50th 78Kg // 1,74 m Standard frontal crash worldwide Hybrid III 95th 101Kg // 1,84 m Hybrid II 50th 74Kg FAA, R&D Body Block ECE R12 VIP TNO-10 ECE R16 (cintos) MAMA2B OCATD 6 // OCATD 5 FMVSS 208 THOR (Hybrid IV) // futuro dummy oficial? Impacto Frontal

6 SID IIs 5th female side impact dummy Out of Position test Insurance Institute for Highway Safety (IIHS) crash test EuroSid-1 ECE R95 (retirado) ES-2 Actual ECE R95 & EuroNcap ES-2re (Rib Extension) FMVSS 214 (normativa USA) WorldSid5th WorldSid 50th Futuro EuroNcap (2015) BioSID USA (retirado) US DOT SID USA (retirado) SID H3 USA (retirado) Impacto Lateral

7 BioRidII 50th male EuroNcap Insurance Institute for Highway Safety (IIHS) crash test RID 3D Cuello especial sobre dummy THOR EVARid (Virtual sólo FEM) Impacto Trasero

8 CAMI Newborn FMVSS 213 (USA) CAMI 6 Month Old FMVSS 213 (USA) Hybrid III 3 Year Old FMVSS208 (USA) EuroNcap Out of Position Test Hybrid III 6 Year Old Out of Position Test Hybrid III 10 Year Old Out of Position Test VIP 3 Year Old FMVSS208 (USA) Hybrid II 6 Year Old FMVSS208 (USA) P-Series ECE R44 (Child Restraint Systems) EuroNcap P0 Newborn Infant Dummy P1 1/2 (18 meses), P3, (EuroNcap) P3/4 (9 meses) P6, P10 (6 y 10 años) Q-Series Futuro sustituto de serie P Q0, Q1.5, Q3, Q6, Q10 CRABI-Series Child Restraint Airbag Interaction CRABI 6, 12, 18 meses Niños.

9 HURD (Hybrid Universal Research Dummy) 116, 132, 202, 212, 245 Lb ( Kg) MIL SID Military Side Impact Dummy. Evaluación contramedidas minas anticarro Aeroespaciales H2, H3 5th, 50th 95th percentiles Basados en dummies automoción con medición esfuerzos lumbares y mayor robustez. FAA HIII 14 Code of Federal Regulations (USA para helicoptero y avión) Evaluación aterrizajes de emergencia (Emergency Landing dynamic conditons) Airman Balística y equipo de protección militar. JPATS Joint Primary Aircraft Training Systems Asientos eyectables ADPATS ADAM + PATS hybrido para asientos eyectables ADAM Condiciones dinámicas muy severas Parachute dummy (paracaidas) CG Eyección asientos bajo condiciones dinámicas muy severas Helisafe 50th & 95th Crash helicoptero (R&D) Aeroespacial & militar

10 Peaton Hybrid III 5th, 50th, 95th pedestrian Ensayos de atropello Basados en el maniquí equivalente para ensayos vehículo. Simuladores de cabeza: Pedestrian Headforms. Regulación 2005/66/EC & 2003/102/EEC: 2.5 KG Child, 4.8 KG Adult, Regulación : ACEA (European Car Makers): 3.5 KG Child/Small Adult Regulación GTR9 (Global technical Regulation), JNCAP,EC 78/2009 y EuroNAP 4.5 KG Adult, 3.5 KG Child/Small Adult Simuladores de pierna Flex PLI (Flexible Pedestrian Legform Impactor OTROS FOCUS Daño en cara y ojos Free Motion HeadForm FMVSS 201 (USA) Occupant protection in interior impact

11 Virtuales FEM (Elementos Finitos) LS-Dyna Abaqus Pamcrash Radioss Multicuerpos Madymo

12 Verificación de la respuesta ante solicitaciones definidas. Evaluación biofidelidad. Ensayos: Hybrid III: Head Drop Neck flexion / extension Knee impact (evaluación piel) Knee slider (evaluación ligamentos ) Thorax Impact Impacto talón (con zapato / sin zapato) Impacto puntera Rango movimiento cadera (Hip Rrange of Motion) Lumbar Flexion ES-2: Head Drop Neck pendulum Lumbar flexion Rib (módulo individual) Shoulder impact Abdomen Impact Pelvis Impact Certificación / calibración

13 Medida de: Fuerza y par (F, M) Células de carga Cuello (base craneo y unión a columna vertebral) Hombro, clavícula Columna vertebral Espina lumbar Fémur Tibia Brazo (humero, cúbito) Aceleraciones (a) Acelerómetros cdg cabeza, columna vertebral, pelvis, fémur, pie, costillas Desplazamientos (s, d) Potenciómetros Esternón (frontal), costillas (lateral), rodilla. Velocidad angular (W) sensores rotacionales Cabeza, torax, pelvis Sensores piezoresistivos (generalmente) Puente de wheatstone Medida desde frecuencia cero Poca influencia de parásitos exteriores Acondicionamiento y adquisición sencillo Instrumentación Dummies

14 Instrumentación Hybrid III Localización Descripción Canales Cabeza: 3 acelerómetros uniaxiales o uno triaxial. Ax, Ay, Az Hasta 15 acelerómetros formando un array. 5X Ax, Ay, Az Cuello: Célula de carga 6 ejes entre cabeza y cuello. Fx, Fy, Fz,Mx,My, Mz Célula de carga de 6 ejes entre cuello y tórax. Fx,Fy,Fz,Mx,My, Mz Clavícula: Célula de carga biaxial. Fx, Fz Húmero: Célula de carga de 4 ejes. Fx, Fy,Mx, My Tórax: 3 acelerómetros uniaxiales o uno triaxial. Ax, Ay, Az Potenciómetro de desplazamiento de pecho. Dx Células de carga entre columna y costillas. 2 Fx por costilla(12canales) Célula de carga de 5 ejes espina torácica Fx, Fy, Fz,Mx, My Espina lumbar: Célula de carga de 6 ejes en espina lumbar. Fx,Fy,Fz,Mx,My, Mz Pelvis: 3 acelerómetros uniaxiales o uno triaxial. Ax, Ay, Az Células de carga predictoras de submarinaje. Fx (3 por lado) Fémur: Célula de carga uniaxial Fx (por pierna) Célula de carga de seis ejes en parte superior. Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz Rodilla: Potenciómetro de desplazamiento. Dx (por rodilla) Pierna inferior: Célula de carga en horquilla de rodilla. (clevis) Fz (por pierna) Célula de carga de 4 ejes en tibia superior. Fx,Fz,Mx,My (por pierna). Tobillo: Punta del pie: Célula de carga de 4 ejes en tibia inferior. Célula de carga de cinco ejes. Célula de carga. Fx,Fy,Mx,My (por pierna) Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz Fz (por pie)

15 Instrumentación ES-2 Location Head: Description Triaxial Accelerometer Pack 9 ACC Rotational acceleration pack Channels Ax, Ay, Az Wx,Wy,Wz, Ax,Ay,Az Neck: Thorax: Abdomen: Pelvis: Six-Axis Upper Neck Load Cell Six-Axis Lower Neck Load Cell Shoulder Three axis load cell Triax accelerometer pack 3 Rib displacements 3 Rib accelerations Four axis torso back plate load cell Triax accelerometer pack Four axis T12 load cell 3 Abdomen load cells Three axis lower lumbar spine load cell Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz Fx,Fy,Fz Ax,Ay,Az Dy Ay Fx,Fy,My,Mz Ax,Ay,Az Fx,Fy,Mx,My Fy Fy,Fz,Mx Legs:. Pubic symphysis load cell Triax accelerometer pack Six axis femur load cell Fy Ax,Ay,Az Fx,Fy,Fz,Mx,My,Mz

16 Tendencias actuales Aumento de instrumentación. Dificultad de manejo Fragilidad del cableado. Cortes y Tiempo de conexionado con sistema de adquisición elevado. NUEVO CONCEPTO DE INSTRUMENTACIÓN DE MANIQUÍES EQUIPACIÓN IN-DUMMY Eliminación de cableado externo. Integración de sensores, sistema de adquisición y almacenamiento de datos en el interior del cuerpo del maniquí. Mejora de la cinemática. Facilidad de manejo y sentado del maniquí dentro del vehículo. Los nuevos sistemas deben respetar cdg e inercias de las partes del cuerpo donde son instalados.

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