BERKENDARA LEBIH AMAN DENGAN SIMULASI KURSI MOBIL KEMUDI OLEH ANSYS

Anak-anak membutuhkan banyak perlengkapan khusus, dan kebingungan orang tua tentang apa yang harus dibeli sering dimulai bahkan sebelum bayi yang baru lahir meninggalkan rumah sakit. Keselamatan anak adalah fokus besar bagi sebagian besar calon orang tua, dan kursi mobil berada di urutan teratas daftar. Tidak mengherankan — Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit (CDC) mengidentifikasi kecelakaan kendaraan bermotor di Amerika Serikat sebagai penyebab utama kematian anak-anak usia 12 tahun ke bawah.[1] 

Dengan pasar kursi mobil bayi yang diproyeksikan tumbuh sebesar $1,68 miliar antara tahun 2021 dan 2022 [2], produsen kursi mobil dan kendaraan dengan cermat mengikuti preferensi konsumen untuk tetap terdepan dalam tuntutan mereka akan keamanan, kenyamanan, dan keterjangkauan. Kursi anak berkembang sepanjang waktu — desain kursi mobil saat ini benar-benar berbeda dari 15 tahun yang lalu. Secara umum, orang tua menginginkan kursi yang lebih aman, lebih ringan, lebih mudah digunakan, dan lebih portabel, yang memerlukan pengujian bahan tambahan dan desain kursi baru. 

Simulasi anak di kursi mobil sebelum deselerasi dimulai. 

Dimana Penelitian Kursi Mobil Mendapatkan Hasilnya ? 

Untuk mengatasi tantangan ini, para peneliti di Pusat Penelitian dan Pencegahan Cedera di Rumah Sakit Anak Philadelphia (CHOP) menggunakan perangkat lunak simulasi Ansys LS-DYNA untuk simulasi tabrakan guna lebih memahami cara melindungi anak-anak di kursi mobil secara optimal. 

“Misi pusat kami terutama adalah untuk mengejar solusi inovatif untuk mencegah cedera pada anak-anak, remaja, dan dewasa muda melalui penelitian dan kolaborasi yang ketat dengan industri, pembuat kebijakan, dan lembaga pemerintah untuk meningkatkan kebijakan desain produk dan mendidik orang tua dan pengasuh tentang kursi anak yang benar digunakan,” kata Jalaj Maheshwari, MSE, Research Project Engineer dan Lead Project Investigator di CHOP. “Simulasi Ansys membantu mendukung upaya pemodelan komputasi dalam penelitian keselamatan yang kami lakukan.” 

Pengujian fisik menggunakan crash dummy untuk memverifikasi hasil simulasi. 

Maheshwari dan timnya ditugaskan untuk menilai sistem keamanan kursi mobil yang dirancang untuk anak-anak di berbagai usia, yang meningkatkan kompleksitas pengujian. Penghuni pediatrik adalah populasi yang sangat menantang untuk dijadikan model. Tidak ada set antropometri, atau pengukuran tubuh manusia, yang dapat Anda gunakan untuk semua kasus. Input algoritma anak berusia 18 bulan benar-benar berbeda dengan anak berusia 3 tahun, yang sama sekali berbeda dengan anak berusia 6 tahun, dan seterusnya. Sistem penahan berubah secara dramatis selama lintasan kelahiran hingga 11 tahun saat seorang anak tumbuh, berpindah dari kursi yang menghadap ke belakang ke depan, dan akhirnya kursi booster dengan posisi sabuk. 

Secara tradisional, kursi mobil anak-anak telah dievaluasi menggunakan uji tabrakan fisik dengan memasang boneka uji tabrakan ukuran anak ke kursi mobil yang dipasang dengan benar. Bangku uji, atau kereta luncur, kemudian dipercepat dan diperlambat pada berbagai denyut nadi yang meniru skenario kecelakaan yang berbeda untuk menguji pergerakan penumpang dan potensi cedera. Selama pengujian, semua elemen, mulai dari posisi dummy, harness dan posisi klip dada hingga kekencangan harness, harus sesuai dengan standar pengujian federal. 

Pengujian membantu memastikan bahwa kursi anak memberikan perlindungan yang memadai dengan memastikan pengganti penumpang atau boneka uji tabrakan mematuhi ambang batas cedera, atau protokol yang diidentifikasi oleh National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA), Consumer Reports, dan badan pengatur atau informasi konsumen lainnya. . 

Tes fisik ini mahal, yang membuat penyelidikan beberapa skenario kecelakaan secara ekonomi menjadi tantangan bagi semua yang terlibat. Sementara pengujian fisik merupakan aspek penting dari penilaian keselamatan dan tidak dapat dihilangkan, produsen telah menemukan bahwa menggabungkannya dengan simulasi dapat mempercepat penilaian pengendalian dan meningkatkan pengembangan kursi mobil yang berkinerja baik di semua jenis kecelakaan. 

Simulasi penumpang anak-anak sebelum terjadi kecelakaan 
                             
  

Simulasi penumpang anak-anak saat terjadi kecelakaan 

Anda tidak selalu bisa Memprediksi ... atau Anda bisa? 

Lebih sering daripada tidak, anak-anak gelisah, dan tidak selalu duduk tegak dan melihat ke depan sepanjang waktu. Selanjutnya, penelitian oleh CHOP dan lain-lain menunjukkan bahwa sebagian besar sistem perlindungan anak dipasang dengan setidaknya kesalahan pengguna kecil [3,4], seperti sabuk longgar, klip dada yang tidak digunakan atau tidak pada posisinya, dan sebagainya. Menggunakan LS-DYNA memungkinkan simulasi skenario dunia nyata di dalam kendaraan, seperti postur tempat duduk yang berbeda di mana penumpang mencondongkan tubuh ke depan atau ke dalam [5], dan kesalahan pemasangan. Skenario uji coba lainnya — termasuk manuver sebelum tabrakan seperti membelok atau pengereman mendadak yang diaktifkan oleh teknologi sistem bantuan pengemudi canggih — juga dapat secara dramatis mengubah posisi anak di kursi mobil. 

Bagi peneliti di CHOP, penting untuk menilai apa yang terjadi ketika seorang anak berada di posisi sebanyak mungkin saat terjadi kecelakaan. Akankah sabuk pengaman terlepas, dan jika ya, apakah ada cara untuk mencegahnya? Atau apakah diperlukan mekanisme sistem penahan canggih yang menarik sabuk pengaman sedemikian rupa sehingga memberikan kecocokan yang lebih baik pada anak jika terjadi kecelakaan? 

Boneka Uji Tabrak 

Perangkat uji antropomorfik atau boneka uji tabrak adalah alat penting untuk menilai cedera dan kinerja pengendalian dalam uji tabrak fisik. Sementara boneka uji tabrak mirip manusia, mereka tidak sepenuhnya manusia. Untuk meningkatkan keselamatan, penting untuk memahami bagaimana tubuh manusia sebenarnya berperilaku. Menggunakan LS-DYNA dengan model tubuh manusia virtual yang divalidasi, CHOP dapat mensimulasikan kondisi tabrakan yang berbeda dengan model anak dari berbagai antropometri [6]. Untuk melakukan ini, tim harus terlebih dahulu mengembangkan model desain berbantuan komputer (CAD) 3D dari kursi anak dan kursi kendaraan/bangku uji dari dimensi tertentu menurut data teknik. Setelah itu, model elemen hingga (FE) dihasilkan dengan menghubungkan setiap komponen dan menetapkan sifat material yang sesuai. Model FE individual dari anak, kursi anak, dan kursi kendaraan/bangku tes dibawa ke satu lingkungan, diposisikan sesuai kebutuhan, dikendalikan dengan model FE sabuk pengaman, kondisi batas yang ditetapkan, dan kemudian dimuat ke dalam prosesor untuk menjalankan skenario kecelakaan yang sedang diselidiki . 

Menggunakan model tubuh manusia virtual selama simulasi membutuhkan berbagai ukuran mesh dalam kondisi batas yang berbeda. Peneliti mengevaluasi jerat mereka dan menetapkannya ke setiap bagian tubuh. Aktivitas ini sering kali melibatkan penyambungan yang lebih halus di area tubuh tertentu untuk mempertahankan fitur dan kompleksitas geometri yang mereka gunakan. 

Model tubuh manusia adalah komponen kunci dari simulasi Maheshwari untuk membantu mengevaluasi bagaimana aspek keamanan kursi pengaman anak dapat berubah di berbagai usia dan ukuran anak. Data yang dihasilkan memungkinkan sistem keselamatan kendaraan dan desain perlindungan anak untuk anak-anak dari semua ukuran dan usia, dan juga membantu pembuat kebijakan membentuk kebijakan dan standar pengujian yang mempengaruhi perubahan positif pada keselamatan anak. 

Ansys LS-DYNA: Alat Riset Akademik 

CHOP menggunakan Ansys LS-PrePost dalam LS-DYNA untuk melakukan pra-proses, mengirimkan simulasi, dan pascaproses hasilnya. Maheshwari memulai dengan membawa model individu yang telah dia buat jerat dengan sifat material tertentu. Lingkungan tempat duduk ditentukan, dan LS-PrePost kemudian digunakan untuk memposisikan penumpang di lingkungan tempat duduk, yang dapat berupa kendaraan penuh atau kereta luncur uji dengan anak di kursi anak yang sesuai dengan usia. 

Berbagai jenis pra-simulasi yang dijalankan di LS-DYNA membantu memposisikan penumpang dan mengubah bentuk atau menekan kursi untuk mencerminkan dunia fisik. Kursi anak dan model tubuh manusia diposisikan di lingkungan kendaraan dan disesuaikan sesuai dengan gravitasi. Setelah model tersebut diselesaikan, tim menahan kursi anak dan anak ke kendaraan, menerapkan kondisi batas tabrakan yang diinginkan, dan menjalankan simulasi. 

Di dunia fisik, kata Maheshwari, tabrakan kendaraan berakhir dalam sekejap, berlangsung selama 120 milidetik; namun, waktu simulasi dapat memakan waktu mulai dari dua jam hingga tujuh hari tergantung pada kerumitan model yang mereka gunakan. Setelah simulasi selesai, data dapat diekspor untuk analisis lebih lanjut. 

Membatasi Biaya Penelitian, bukan Pengujian

Dengan semua pengujian ini, biaya dapat benar-benar bertambah, yang membuat simulasi menjadi pilihan yang sangat baik untuk penelitian akademis. Ansys mendukung penelitian Maheshwari dengan membuat lisensi lebih terjangkau bagi tim. Lisensi Ansys tidak membatasi tim pada berapa banyak tes yang dapat mereka jalankan, tetapi pada masa pakai lisensi. Menggunakan LS-DYNA, mereka dapat menjalankan simulasi parametrik sebanyak yang mereka inginkan. Saat ini, mereka berada di 100+ simulasi dan penghitungan dampak penuh menggunakan model tubuh manusia virtual — pencapaian yang secara ekonomi mahal dan memakan waktu dengan tes kereta luncur fisik. 

 

Referensi : 

1. “Child Passenger Safety: Get the Facts”, Centers for Disease Control and Prevention (CDC), April 14, 2022. 

1. “Baby Car Seat Market Forecast and Growth Through COVID-19 Competitive Landscape, Segments, Key Regions Overview by 2022 to 2025”, MarketWatch Press Release, March 16, 2022. 

1. Arbogast, Kristy B., Morris, Shannon D., Durbin, Dennis R., and Winston, Flaura K., The influence of harness type on child restraint system misuse - PubMed (nih.gov), Annu Proc Assoc Adv Automot Med. 2002;46:261-9. PMID: 12361512. 

1. Microsoft Word - Final Report DOT HS 809 671.doc, nhsta.gov., January 5, 2004. 

1. Maheshwari, Jalaj, Shreyas Sarfare, Clayton Falciani, and Aditya Belwadi. “Pediatric occupant human body model kinematic and kinetic response variation to changes in seating posture in simulated frontal impacts–with and without automatic emergency braking.” Traffic injury prevention 21, no. sup1 (2020): S49-S53. 

1. Belwadi, Aditya, Shreyas Sarfare, Sophie Tushak, Jalaj Maheshwari, and Srihari Menon. “Responses of the scaled pediatric human body model in the rear-and forward-facing child seats in simulated frontal motor vehicle crashes.” Traffic injury prevention 20, no. sup2 (2019): S143-S144. 

1. Beillas, Philippe, Chiara Giordano, Victor Alvarez, Xiaogai Li, Xingjia Ying, Marie-Christine Chevalier, Stefan Kirscht, and Svein Kleiven. “Development and performance of the PIPER scalable child human body models.” In 14th International Conference on the Protection of Children in Cars, pp. 19-p. 2016. 

 

Tentang ACA Pacific

ACA Pacific Indonesia Merupakan Distributor Resmi Ansys di Indonesia. ACA Pacific adalah Perusahaan Distribusi Nilai Tambah Regional yang didirikan sejak 1986. Melayani wilayah Asia-Pasifik selama lebih dari 30 tahun, keahlian kami adalah dalam memilih dan mengintegrasikan perangkat lunak dan perangkat keras “Best-of-Breed” untuk memenuhi dinamika bisnis yang terus berubah.  

Di ACA Pacific, kami menawarkan produk dengan teknologi canggih untuk memberikan hasil terbaik bagi pelanggan kami. Dari kecerdasan buatan, perangkat lunak desain, jaringan dan server, penyimpanan dan cadangan, komunikasi terpadu, hingga komputasi awan, kami mencakup sebagian besar kebutuhan bisnis dengan solusi yang tepat. Untuk informasi lebih lanjut, silakan kunjungi aca-apac.com/id atau hubungi sales@acapacific.co.id