Experimentelle und numerische Untersuchungen von Windschutzscheiben unter stoßartiger Belastung zur Verbesserung des Fußgänger- und Insassenschutzes

Bei Verkehrsunfällen von PKWs mit Fußgängern birgt der Aufprall des Kopfes auf Strukturbauteile des Fahrzeugs ein maßgebliches Verletzungsrisiko, das es im Rahmen einer Fahrzeugentwicklung zu minimieren gilt. Um den Unfallvorgang im Labor nachzubilden, werden speziell entwickelte Kopfimpaktoren unter fest definierten Randbedingungen auf kritische Strukturbauteile wie Motorhaube und Windschutzscheibe geschossen und die dabei auftretende Beschleunigung gemessen, wobei Grenzwerte nicht überschritten werden dürfen.

Um wirtschaftlich und damit wettbewerbsfähig zu konstruieren, sind stabile und prognosefähige Berechnungsmodelle für die virtuelle Fahrzeugentwicklung erforderlich. Die in der Praxis verwendeten Modelle sind jedoch sowohl in der Prognosegüte als auch in der Anwendung auf beliebige Lastfallsituationen stark eingeschränkt. Hieraus ergeben sich für das Forschungsprojekt folgende Entwicklungsziele:

  • Erstellung einer Versuchsdatenbank mit einer statistischen Analyse des Deformations- und Bruchverhaltens von Windschutzscheiben unter Crashbelastung über einen pneumatischen Prüfstand (Impakt bis 10m/s), siehe Bild unten.

    Glaspruefstand1

  • Erarbeitung einer einheitlichen und physikalisch motivierten Modellierungstechnik zur Finite- Elemente-Simulation von Windschutzscheiben für alle Crashlastfälle.
  • Formulierung eines physikalisch exakten Materialmodells zur Beschreibung des Deformations- und Bruchverhaltens von Verbundglas, unabhängig von der gewählten Diskretisierung (Netzfeinheit).

Aufgrund hoher Prognosegenauigkeit des Modells wird durch eine numerisch optimierte Struktur das Verletzungsrisiko beim Aufprall eines Fußgängers (Belastung der Scheibe von außen) oder eines Insassen (Belastung der Scheibe von innen) minimiert. Hierdurch ergeben sich Potentiale zu innovativem und nachhaltigem Leichtbau.

 

Projektträger: BMBF
Laufzeit: 2010 bis 2013
Projektleiter: Prof. Dr. Stefan Kolling
Partner: Dynamore, Tecosim, Lasso, FAT
BMW, Daimler, Ford, Opel, Pilkington, Porsche, Volkswagen