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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2021.tde-03022022-114716
Document
Author
Full name
Marcelo Rubens Galdiano Duarte
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2021
Supervisor
Committee
Alves, Marcilio (President)
Duddeck, Fabian
Marczak, Rogério José
Title in English
UN crash safe vehicle design using human body models.
Keywords in English
Crashworthiness
Electric vehicle
Finite element method
Human body model
Pedestrian safety
Abstract in English
This dissertation presents the design of a Safe Urban Vehicle capable of meeting the vehicle safety requirements established by the United Nations Economic Commission for Europe,UNECE. The electric vehicle was developed to be used on urban environments, having two seats and space for shopping and small luggage transportation. The design evaluation was performed through the explicit Finite Element Method. First it was analyzed the frontal impact crash test, based on ECE R94, where the model crashes a deformable barrier with 40% width offset. This simulation was realized using the traditional models of Anthropomorphic Test Devices (ATD), usually called dummies. It was analyzed the models body and head responses and the results were compared to the values required by the regulation. After that it was analyzed the car to pedestrian crash test based on regulation ECE R127. In this analysis the usual dummies were replaced by complex anthropomorphic devices based on human body containing tendons, bones and organs. Models obtained results were analyzed and the values were compared to the ones required by the regulation. Numerical tests were also executed to evaluate the performance of the vehicle in a lateral collision against a rigid pole based on ECE R135. In this simulation it was used the 50% World Side Impact dummy and it was evaluated models responses of the head, thorax and shoulders. The dissertation also presents a discussion about the difficulties found in the simulations and how they could be overcome.
Title in Portuguese
Projeto de um veículo seguro contra impactos da ONU utilizando modelos do corpo humano.
Keywords in Portuguese
Circulação de pedestres (Segurança)
Corpo humano (Modelos)
Método dos elementos finitos
Teste de impacto
Veículos elétricos
Abstract in Portuguese
Esta dissertação apresenta o projeto de um Automóvel Urbano Seguro capaz de atender aos requisitos de segurança automotiva estabelecidos pela Comissão Econômica das Nações Unidas para a Europa. O veículo elétrico foi desenvolvido para ser utilizado no ambiente urbano, tendo espaço para dois assentos e para carregar pequenas compras ou bagagens. A avaliação do projeto foi realizada utilizando a formulação explícita do Método dos Elementos Finitos. Primeiramente foi analisado o teste de impacto frontal baseado na ECE R94, em que o modelo colide contra uma barreira deformável sobrepondo 40% de sua largura. Esta simulação foi realizada utilizando os tradicionais Dispositivos de Teste Antropomórficos (ATD), comumente chamados dummies. Foram analisadas as respostas do corpo e da cabeça do modelo e os resultados comparados aos valores especificados pela regulamentação. Em seguida foi analisado o impacto do carro contra pedestre utilizando a regulamentação ECE R127 e modificações à estrutura do veículo foram propostas. Na análise, os tradicionais dummies foram substituídos por complexos dispositivos antropomórficos baseados no corpo humano contando com tendões, ossos e órgãos. As respostas foram analisadas e os valores obtidos foram comparados aos exigidos pela regulamentação. Testes numéricos também foram realizados para avaliar o desempenho em uma colisão lateral contra um poste rígido baseado na ECE R135. Nesta simulação foi utilizado o 50% World Side Impact dummy e foi avaliada a resposta do modelo para cabeça, tórax e ombros. A dissertação ainda apresenta uma discussão sobre as dificuldades encontradas durante as simulações e como foi possível superá-las.
 
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Publishing Date
2022-02-04
 
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