Desenvolvimento de modelo matemático capaz de prever o amortecimento de impacto realizado por um airbag motorista
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Lúcio Barreto Pereira
Lucas Paglioni Pataro Faria
Lucas Paglioni Pataro Faria
Resumo
Dezenas de novos modelos de veículos são lançados anualmente no Brasil, 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 faz parte o airbag motorista. Paralelamente, os consumidores têm
se tornado cada vez mais conscientes com relação ao desempenho de segurança dos automóveis e
padrões elevados de segurança se tornaram fator de competitividade para as montadoras. 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 um modo geral,
as simulações virtuais utilizadas na indústria automotiva demandam considerável esforço
computacional, tempo de simulação e muitas vezes mão de obra especializada para lidar com
algoritimos complexos. Assim, tendo em vista a crescente necessidade de avaliar o comportamento
dos airbgas de maneira rápida e a baixo custo este trabalho visa desenvolver um modelo
simplificado 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 e eficiente 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 toda a deformações
sofrida 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 denvolvido
foi correlacionado com o modelo de Zhang et all [17] com erro menor que 6% se mostrando
eficiente para prever o comportamento do airbag quando a interação entre a bolsa e ocupante ocorre
após o airbag está completamente inflado e posicionado.
Abstract
Dozens of new vehicles models are launched annually in Brazil, 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 algorithms. Thus, due to the increasing need to evaluate airbags
behavior quickly and with low cost, this work aims to develop a simplified model able to describe
in a satisfactory way the interaction between an airbag driver and the occupant applaing 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 all [17] model
with less than 6% desvio , showing it was efficient to predict the airbag behavior when the
interaction between cushion and occupant occurs after the airbag is fully inflated and positioned.
Assunto
Engenharia mecânica, Amortecimento (Mecânica), Modelos matemáticos
Palavras-chave
Sistema de retenção do ocupante, Airbag motorista, Modelo teórico de airbag, Amortecimento por airbag