複数自動車乗員達成系の斜衝突事故シミュレーションと人体内部構造の影響評価

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06555029
• Research Institution: HIROSHIMA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 蔦 紀夫 広島大学, 工学部, 教授 (80221414)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤久保 昌彦 広島大学, 工学部, 助教授 (30156848) ; 黄 一 広島大学, 工学部, 助教授 (20253114)
• Keywords: 自動車斜衝突 / 自動車-乗員速成系 / 動力学モデリング / コンピュータ・シミュレーション / 操作系動力学モデリング / ドライビング・シミュレータ / 速成操作応答 / 衝突応答・教習所コースシュミレーション

Research Abstract

本研究ではこれまで事故時の各種衝突条件,即ち衝突角度や衝突相対速度などについて比較的簡単パラメータ解析が行える.複数車の斜衝突時の人体-車体連成系の衝突応答解析システムを構築した.その際車体は骨部材から成る多質点系でモデル化し,車体損傷時のエネルギー吸収特性は,これと等価なクラッシュ部材を相互の車体周辺に配置させて取扱い簡便化を計っている.また自体多関節系の動力学モデルについては,関節部に6自由度のバネ・ダンパ系を有する全体モデルを用い,特に重要な関節内部構造については,これとは別に,生体力学の筋骨格系解析モデルと解析システムを構築して,上記連成解析の結果得られる各関節部作用力や質点加速度の時刻歴をこれに与えて内部構造の各部筋肉の筋力予測が行えるシステムを構築した.解析システムの妥当性を評価するため,試験台車に,試作ドール(簡易内部構造付)を装着した斜衝突実験を各種の基本的条件で実施してシステムの有効性を検証している.これらの成果に基づいて今年度は以下に述べる一連の研究を実施し次の事を明らかにした.
(1)自動車の車体サスペンション系,ステアリング系,アクセル・ブレーキ系,タイヤ系からなる3質点24自由度のマス・バネ系の動力学モデルの運動方程式をラグランジュ法により求めた.
(2)これにブレーキ系,アクセル系およびハンドリング系など各種の操作系の動力学モデリングを行い,これらを組み合わせる事により自動車のドライビングや,衝突により生じる運動および動的応答特性が解析できるコンピュータ・シミュレーションシステムを構築した.
(3)アクセル・ブレーキやハンドルの各種の操作により生じる自動車のドライビング・シミュレーションを行ってその有効性を明らかにした.
(4)ブレーキ・アクセルとハンドルの連成操作や,自動車が,対抗車に衝突する場合の応答特性を解析できるようにした.
(5)代表的な自動車教習所のテストコースの走行シミュレーションを行って,軌道計画と各種の操縦条件を与えて自動車のドライビング・シミュレーションを行い,その有効性を明らかにした.

Research Products

• [Publications] jie. Bai & Toshio Tsuta: "Analysis of Muscle Forces in Driver Joints under Car Collision" Computer Methods in Biomechanics & Biomedical Ergineering, Gordon and Breach Puby (Ed. J. Middleton). 315-324 (1996)
• [Publications] 白杰,蔦紀夫: "斜衝突による自動車衝撃吸収部材の荷重〜変形特性に関する解析と実験" 広島大学・工学部 研究報告. 44-1. 49-59 (1996)
• [Publications] 白杰,蔦紀夫: "Updated-Lagrangl法による人体移動力学系の非線形運動解析" 広島大学・工学部研究報告. 44-1. 41-48 (1996)
• [Publications] Jie Bai, Toshio Tsuta: "Directional Dependency of Energy Absorption Characteristics of Car Crash Elements and Their Compounds" Proc. of Computational Engineering and Science. Vol1. No. 1. 961-964 (1996)
• [Publications] 蔦紀夫,白杰,膨偉: "ステアリング系,アクセル・ブレーキ系・タイヤ系,車体系の動力学モデリングを組合せたドライビング・シミュレータの構築とその応用" 日本機械学会中国四国支部第34期総会講演論文集. No965-1. 179-180 (1996)
• [Publications] 堀江良樹.白杰.蔦紀夫: "人体ダミ-台車速成系の試作と斜衝突応答実験および解析" 日本機械学会中国・四国支部第34期総会講演論文集. No. 965-1. 180-181 (1996)