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Verhalten von Automobil-Stossstangentraegern und -hauben aus Kompositwerkstoffen unter Frontalaufprall

Performance of automotive composite bumper beams and hood subjected to frontal impacts

Es wird das Verhalten von Stossstangentraegern aus Kompositwerkstoffen unter Frontalaufprall vorgestellt und diskutiert. Das Ziel der zugrunde liegenden Studie war es, die Auswirkungen der Wahl von Stahl- und Kompositwerkstoffen auf die interne Energie des Frontstossstangentraegers sowie im Hinblick auf die Kopfverletzung von Fussgaengern durch die Haube zu analysieren. Die Stossstangentraeger und die Haube aus der Aluminiumlegierung AA 5182, aus Glasfaser-Epoxid und Kohlefaser-Epoxid Kompositwerkstoffen wurden anhand von Modellierungen des Aufpralls mittels LS-DYNA V971 charakterisiert, entsprechend des United States New Car Assessment Program (US-NCAP), in dem die frontale Aufprallgeschwindigkeit festgelegt ist, sowie des European Enhanced Vehicle Safety Committee. Die bedeutendsten Variablen in dieser Struktur sind die Masse, der Werkstoff, die interne Energie und das so genannte Head Injury Criterion (HIC). Die Ergebnisse wurden mit denen fuer Stossstangentraeger und Hauben aus Stahlwerkstoffen verglichen. Das Versagensverhalten der Kompositwerkstoffe wurde mit Hilfe des Tsai Wu-Kriteriums evaluiert. Die Ergebnisse zeigen, dass durch die Wahl des Faser-Epoxid-Komposits die Masse des Stossstangentraegers reduziert und die interne Energie erhoeht werden kann, gefolgt von dem Glasfaserkompositwerkstoff. Das Finite Elemente-Modell fuer die anschliessend produzierte Haube wurde so ebenfalls eingefuehrt und validiert. Um die Schutzwirkung der Basis-Haube zu evaluieren, wurde ein Dummy eines Erwachsenen verwendet, um die Stossbeanspruchung der Haube zu simulieren. Es wurde festgestellt, dass durch die Wahl der Aluminiumlegierung AA 5182 die Werte des Head Injury Criterion (HIC) offensichtlich gegenueber der Basis-Haube reduziert werden koennen. Die HIC-Werte des Dummies wurde anschliessend auf unter 1.000 verringert. (A) ABSTRACT IN ENGLISH: Performance of automotive composite bumper beam subjected to frontal impact is presented and discussed in this contribution. The aim of this study is to analyze the effect of steel and composite materials on internal energy of the automotive front bumper beam and with respect to pedestrian head injury at the hood. The front bumper beams and hood made of aluminum AA5182, e-glass/epoxy composite and carbon epoxy composite were studied and characterized by impact modeling using LS-DYNA V971, according to United States New Car Assessment Program (US-NCAP) defining the frontal impact velocity and based on European Enhanced Vehicle-Safety Committee. The most important variables of this structure were mass, material, internal energy, and the so-called Head Injury Criterion (HIC). The results are compared with a bumper beam and a hood made of mild steel. The in-plane failure behaviors of the composites were evaluated by using the Tsai Wu failure criterion. LS-DYNA finite element analysis software was used. The results showed that a carbon fiber/epoxy composite bumper can reduce the bumper mass and has the highest value of internal energy followed by the glass fiber/epoxy composite. The FE model of a production hood was introduced and validated. In order to evaluate the protective performance of the baseline hood, the FE models for a 50 percentile of an adult pedestrian dummy were used to impact the hood. It was found that the aluminum AA5182 hood can obviously reduce the Head Injury Criterion (HIC) values compared to the baseline hood. The HIC values of the dummy model were further reduced to much lower than 1,000. (A)

  • Availability:
  • Authors:
    • JALAUDDIN, M N
    • Ali, A
    • SAHARI, B
    • Nuraini, A A
  • Publication Date: 2012-1

Language

  • English

Media Info

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01445044
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Sep 11 2012 9:10AM