Crash simulations and safety practices in FEA

Safety practices

1. Crash and Safety overview
Contents
1. Crash Rules and regulation in Europe and USA 2. Crashworthiness Restraint Technologies
3. Crash Legal Requirements
4. New Car Assessment Program (NCAP)
5. Front Impact Overview
6. Side Impact Overview 7.RoofCrashOverview 7.
 Roof
 Crash
 Overview

2. FMVSS :‐US Crash Regulations ECE :‐Europe Crash Regulations  
Ref:‐Safety Companion 2011 (Carhs)

3. Crashworthiness Restraint Technologies
Lap / Shoulder
Safety Belts
Seat Belt Use 
Reminder
DualPretensioners
Belt Comfort Guide
Energy Management 
System
Dual
 Pretensioners
Knee Air Bags
Driver and Passenger
Front Air Bags ‐‐Dual Level
Automatic Door Locks
Rollover‐capable
Head Curtain Air Bag
Passenger
Sensing
Side Impact Air Bags
System

4. Crash Legal Requirements and Consumer Rating
Legal 
requirements
FMVSS 208
Consumer
ECE‐R94
…
Consumer
 
ratings
US NCAP
EURO NCAP
•Test setups (rigid barrier, ODB, … )
•Dummies 
(
5
%
ile female
,
 50
%
ile male
,
 …
)
…
(%,%,
)
•Crash velocities (40km/h, 56km/h, … )
Basisofratings:Dummycriteria Basis
 of
 ratings:
 Dummy
 criteria
Design of Restraint System
Adjustment of belt + airbag systems for best overall performance

5. Ref:‐Safety Companion 2011 (Carhs)

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13. Ref:‐Safety Companion 2011 (Carhs)

14. Ref:‐Safety Companion 2011 (Carhs)

15. Ref:‐Safety Companion 2011 (Carhs)

16. Ref:‐Safety Companion 2011 (Carhs)

17. Ref:‐Safety Companion 2011 (Carhs)

18. FrontImpact Front
 Impact

19. T
yp
es of Frontal Load cases
Frontal  impact
yp
High Speed
Low speed
FMVSS 208
CONSUMER 
METRIC TEST
Danner
OFFSET 
DEFORMABLE 
BARRIER IIHSEURONCAP
RIGID BARRIER
NCAP
IIHS
 , 
EURONCAP

20. Ref:‐Safety Companion 2011 (Carhs)

21. Ref:‐Safety Companion 2011 (Carhs)

22. Physics of a Crash
v
•Kinetic Energy = ½ mv
2
•Work = F*D; where
•F ‐> Average Force on Vehicle by Wall
•D ‐> Crush + Rebound of Vehicle
•Dissipate KE into Vehicle Deformation (or 
Work) but away from occupant
•
EnergyDissipationRate
α
Injury
F
•
Energy
 Dissipation
 Rate
 α
Injury
•Constant Force as “ideal”
•Axial Crush as preferred mode
•Maximize Crush Space
•Minimize Intrusion

23. Structural Deformation in a Crash
rce
Crush
For
Bending
Deflection

24. Crush Space Measurement
Static Crush Space = Free Crush + Crushed Components
Dynamic Crush = Static Crush Space + Dynamic Dash Intrusion 

25. LoadDistributionPhilosophy Load
 Distribution
 Philosophy
Transition Zone bridges offset between loadpaths in crush zone & safety cage; 
enables effective load transfer & provides stability control

26. Side Impact

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28. Ref:‐Safety Companion 2011 (Carhs)

29. Ref:‐Safety Companion 2011 (Carhs)

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31. Primary Load Path in Side Impact 
St t lit i St
ruc
t
ura
l cr
it
er
ia:
•Load transfer continuity to doors.
•Small relative displacements
•Small absolute displacements up to 
t
=
40msforenablingairbaginflation
t 40ms
 for
 enabling
 air
 bag
 inflation

32. Roof Crush

33. Ref:‐Safety Companion 2011 (Carhs)

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35. Ref:‐Safety Companion 2011 (Carhs)