211service.com
En smartere slags Crash Test Dummy
En person dør i en trafikulykke hvert 25. sekund ifølge skøn fra Verdenssundhedsorganisationen. Crash-testdukker med accelerometre, kraftsensorer og strain gauges har hjulpet bilproducenter med at holde dødstallet fra at stige.
Forskere ved Wake Forest University mener dog, at mannequinerne kan have nået grænserne for deres anvendelighed. I de sidste fem år har forskerne kørt tusindvis af virtuelle nedbrudssimuleringer, hver ved hjælp af data hentet fra eksempler fra den virkelige verden, gennem en supercomputer. Ved at simulere ulykker i den virkelige verden kan vi studere effekten af køretøjsdesignparametre, sikkerhedsfunktioner og passagerfaktorer og foreslå løsninger, der vil forhindre og afbøde personskader, siger Ashley Weaver, assisterende professor i biomedicinsk ingeniørvidenskab ved universitetet og et nøglemedlem. af forskerholdet.
Det er ikke en ny idé: I 1930'erne var forskere banebrydende for lignende tests på menneskelige kadavere. Senere har frivillige som f.eks John Paul Stapp tilbudt at være levende forsøgspersoner i beskedne nedslagsprøver, mens forskerhold rutinemæssigt brugte levende grise til at teste virkningerne af mere alvorlige kollisioner.
Antropomorfe testanordninger, da disse skæbnesvangre mannequiner er bedre kendt i industrien, giver data om omkring 20 punkter på kroppen. Digitale simuleringer som den, der er designet af Wake Forest-teamet, giver derimod forskere mulighed for at undersøge virkningerne af et styrt i langt højere grad ved at teste en række forskellige kropsformer og -størrelser og forskellige kropspositioner i stødøjeblikket. Wake Forest-modellen kan kvantificere risikoen for knoglebrud og skader på blødt væv og organer, skader, der ikke er forklaret af crashtestdukker.
Dataene viser sig at være uvurderlige for bilproducenter. Digitale kollisionsdukker [lader os] bestemme de bedste metoder til at ændre køretøjets chassis, interiør, sæder, nakkestøtter, sikkerhedsseler, bindestreger og aktive sikkerhedssystemer, såsom airbags, for at forbedre sikkerheden meget tidligt i køretøjets designproces, siger Bill Veenhuis, en ingeniør hos Nvidia, som leverer kommerciel hardware til kollisionssimuleringer til mere end et dusin bilproducenter.
Arbejdet kan spare penge såvel som liv. At finde frem til sikkerhedsforbedringer før fremstilling af metalplader og andre dele reducerer omkostningerne senere i designfasen. Testning med faktiske kollisionsdukker bliver derefter en metode til at validere de digitale crashdukker i stedet for at opdage energier og deformationer meget sent i køretøjskonstruktionsprocessen, siger Veenhuis. Amerikanske køretøjer skal opfylde føderale standarder på 35 forskellige tests for at sikre tilstrækkelig beskyttelse ved front- eller sidekollisioner. Jo mere præcis simuleringen er, desto større er chancen for, at bilproducenten vil bestå de dyre live crashtests første gang.
Weavers forskning, som er blevet sponsoreret af Toyota, adskiller sig fra nuværende kommercielle applikationer ved, at dens data er baseret på detaljerede køretøjs-, scene- og medicinske data hentet fra en database med skadesforskning. Ved at bruge en avanceret digital model, der indeholder ikke færre end 1,8 millioner elementer, der kombineres for nøjagtigt at gengive den menneskelige form, fra præcis knoglestyrke til strukturen af organer, og som er i stand til at forudsige skader på både blødt og knoglevæv, kørte holdet simuleringer indtil modellen nøjagtigt efterlignede virkningerne af forskellige nedbrud på ulykkesofre i den virkelige verden. Et sådant komplekst arbejde er kun muligt takket være den seneste udvikling inden for computerhardwarekraft og effektivitet. For to årtier siden tog en bilulykkesanalyse, der involverede en digital kollisionsdukke, to uger at løse, siger Veenhuis. I dag kan vi køre en typisk frontpåvirkningsundersøgelse natten over.
Ikke desto mindre, som med enhver model, krævede arbejdet adskillige forenklinger og antagelser, forklarer Weaver. For eksempel skulle holdet bruge et generisk køretøj i én størrelse, der passer til alle i simuleringerne, da der ikke findes nok data i forskellige køretøjers offentlige domæne. Og selvom modellen er i stand til at simulere virkningerne af et styrt på forskellige menneskelige kropsstørrelser og op til 140 forskellige positioner, er den i øjeblikket ikke i stand til at tilpasse resultaterne i henhold til en passagers alder eller helbred.
Ikke desto mindre er Weaver overbevist om, at forskningen i sidste ende vil redde liv og reducere sværhedsgraden af skader på både knogler og organer. Mit håb er, at forskningen vil give en omkostningseffektiv løsning til at evaluere nye og eksisterende sikkerhedsfunktioner i biler, siger hun.