Crash test virtuali. Cosa ne pensate?

[Guest frallog]

1) Premessa

Tra qualche anno gli attuali programmi di aereodinamica numerica, programmi che permettono di calcolare la risposta della vettura in ogni condizione di moto, saranno disponibili sui personal computer. Dunque la complessita' cresce, ma di pari passo cresce la potenza dei calcolatori. La Formula uno ha fornito un impulso enorme allo sviluppo dei programmi per l'aereodinamica. Tuttavia, poiche' la F1 rappresenta la massima ricerca delle prestazioni, ecco che la ricerca e' particolarmente concentrata in quell'ambito. Sono nati cosi' fantasmagorici progetti di aereodinamica numerica, i quali sono stati famelicamente ingurgitati dalle case che partecipano al mondiale. Molto meno invece si e' sviluppato il lato che rappresenta la sicurezza. Intendiamoci la F1 e' migliorata tantissimo pure in quell'ambito, ma la punta di diamante della sua ricerca e' rimasta, come e' ovvio, strettamente legata alle prestazioni.

2) La sicurezza nel mondo industriale dell'automobile

Secondo chi scrive, i tre elementi piu' importanti dell'immagine che le case automobilistiche offrono oggi giorno sono nell'ordine l'affidabilita', la sicurezza, e infine prestazioni e consumo. Dunque la sicurezza e' diventata un elemento importantissimo dell'immagine percepita di un determinato marchio. La Volvo addirittura ha sviluppato un centro stratosferico per il controllo della sicurezza. In questo centro le vetture vengono possono scorrere su due binari indipendenti e possono cosi' essere fatte collidere non solo a diverse velocita', ma anche a differenti angolazioni. Tutto questo ha un costo enorme, un costo che evidentemente si ripercuote e non poco sul prezzo finale. Ecco che limitare il controllo a poche collisioni mirate, puo' far risparmiare non poco sulle unita' costruite che vanno perdute e dunque anche sul prodotto finale. Si sottolinea in merito che con la virtualizzazione della prova di crash, le prove materiali non vanno a scomparire, esse vanno solo a diminuire per essere mirate sulle verifiche piu' importanti circa la tenuta della vettura.

3) Elementi di base per i crash test virtuali.

Vi sono innumerevoli parametri necessari a definire lo studio dei crash test virtuali. Essenzialmente vi sono da un lato gli oggetti di cui si compone la vettura, e dall'altro un programma, un software che e' molto al di la' di un semplice (si fa per dire) programma di analisi strutturale, in quanto esso e' in grado di calcolare le risposte dinamiche dell'assemblato ogni qual volta piu' elementi di ordine inferiore vengono "raggruppati" a costituire un oggetto di ordine superiore. Cominciamo allora dalla classificazione degli oggetti che compongono l'assemblato. Essi vengono suddivisi in tre grandi categorie.

a) Elemento. elemento elementare: una vite o una valvola nel motore, o una barra nella carrozzeria.

Componente. Insieme di molteplici elementi. Una turbina completa od una testata anzicche un basamento nel motore, una portiera completa nella carrozzeria.

c) Assieme. Insieme di molteplici componenti. Un motore completo di staffatura od un pianale anzicche' un telaio di montaggio del motore.

E' chiaro che la base e' l'elemento singolo. per ognuno degli elementi che compongono la vettura devono essere noti la flessibilita' (massima deformazione geometrica elastica e non permanente longitudinale e trasversale) e la costante di assorbimento in un urto anelastico (deformazione geometrica permanente longitudinale e trasversale in corrispondenza di una forza trasversale e longitudinale).

Ed ora veniamo al programma.

Il programma compone piu' elementi in un componente e ne ricava i relativi indici di flessibilita' e di assorbimento. Questo per una data forza, corrispondenta ad un urto ad una data velocita'. Il programma e' in grado di proiettare anche la risposta di ogni componente a sollecitazioni differenti dunque urti a velocita' differenti. Calcolate tutte le risposte per ogni singolo componente ad una serie di velocita' differenti il programma inizia l'assemblaggio degli assiemi. Una volta assemblati gli assiemi il programma parte con il ricalcolo della flessibilita' e della costante di assorbimento per tutti gli assiemi. Infine il programma assembla completamente il prodotto finale e parte con il calcolo della flessibilita' e della costante di assorbimento per varie tipologie di urti, cioe' ai vari angoli e con varie velocita'.

Personalmente io sono dell'idea che una volta che vi saranno programmi attendibili in grado di rispondere agli innumerevoli quesiti che sono alla base delle odierne prove di crash test fisici, allora sara' molto probabile che la sicurezza faccia passi da gigante in pochi anni. Questo per il semplice motivo che sara' possibile effettuare un innumerevole quantita' di test virtuali molto superiore a quella attuale.

Opinioni in merito sono gradite.

Regards,

Francesco 8)

[TonyH]

Li fanno già da diversi anni.....

[Guest frallog]

AAAAARG!

Non lo sapevooooo!

Regards,

Francesco 8)))))))

[TORRE]

e cmq, non c'è niente come una macchina fisicamente costruita che si schianta contro un muro, per fare un crash test affidabile. Ovvio che tali tipi di crash test si fanno solo in fasi avanzate...

[Guest frallog]

Bene allora se le varie case gia' fanno un discorso di questo tipo sarebbe opportuno che si mettessero tutte daccordo per estrapolare un software comune. Questo software dovrebbe dare come risultato la deformazione geometrica in ogni punto del veicolo, per ogni angolo di impatto e per ogni velocita' relativa di impatto.

Cosi' altro che esame Euro NCAP, un test che sinceramente mi da' tutta l'impressione di essere mooolto pilotato. I risultati potrebbero generare due indici (anch'essi da concordare tra le varie case) che siano indicativi della bonta' dei prodotti. Precisamente uno indicativo del grado di protezione dei passeggeri a bordo ed uno indicativo dei danni subiti.

Io dico che al massimo in un decennio ci si puo' arrivare. E allora si potrebbe arrivare a vedere una tabella delle auto di QuattroRuote che riporta anche gli indici di sicurezza.

Regards,

Francesco 8)

[Granturismo]

AAAAARG!

Non lo sapevooooo!

Regards,

Francesco 8)))))))

Se ti interessa ... con il calcolo agli elementi finiti (FEM*) si riesce a simulare il crash - contro barriera - con risultati che sono al 98% uguali a quelli reali. La prima "sorpresa reale" per gli ing. sono i test con la vettura capovolta a 60 km/h, dove il computer :wink: ancora non riesce ad arrivare vicino.

(*)

[Guest frallog]

Grazie egregio anche a te!

E' veramente un piacere scoprire che ci sono tantissime persone di grande competenza su questo forum!

Grazie ancora!

Regards,

Francesco 8)

[Guest kenzo]

Che Software usate per il calcolo ad elementi finiti (avete qualche preferenza?). Sto facendo un confronto fra Straus e Sap 2000. Potete darmi delle "dritte"?

[Granturismo]

Sto facendo un confronto fra Straus e Sap 2000. Potete darmi delle "dritte"?

kenzo, esistono tantissimi programmi FEM-CAD. Ognuno è più o meno specializzato (meccanica, termodinamica, ...) e di solito è anche possibile di scegliere tra diversi livelli di dettaglio del calcolo stesso.

Scegliendo Straus 7 hai il vantaggio di costi sostenuti per il package completo (parti già da 4000 Euro) ed è un programma molto diffuso in tutto il mondo. Poi l'azienda HSH che fa la distribuzione in Europa si trova a Padova.

http://www.campiello.it/hsh/cupola1.gif

Poi ci sono programmi semplici che poi avere a costi di 17-23 Euro/ora (minimo annuale 2500 Euro) e programmi che ti offrono compatibilità con quasi tutti i programmi CAD in giro (vedi http://www.femcad.de/index.html) che sono personalizzabili con moduli a pagamento.