Molteplici modelli di collisione

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Molteplici modelli di collisione

Modello di Kudlich-Slibar in 3D

PC-Crash offre 3 differenti modelli di collisione. Il modello impulsivo(1) è utilizzato come metodo principale, ma in caso di necessità è possibile utilizzare i modelli aggiuntivi. Tali metodi consentono di effettuare le cosidette analisi forward, in cui il moto dei veicoli è simulato dal punto d'urto fino al raggiungimento delle posizioni di quiete.

Nell'approccio con modello implusivo, l’urto è calcolato sfruttando un originale estensione a 6 gradi di libertà del modello di Kudlich-Slibar, che tiene conto sia dei moti traslatori nello spazio sia delle rotazioni lungo i tre assi (beccheggio, rollio e imbardata).

Il modello impulsivo di PC-Crash, basato sul modello originariamente sviluppato da Kudlich e Slibar, consente di ottenere risultati precisi ed affidabili.

La simulazione viene effettuata:

  1. collocando i veicoli nella posizione di massima compenetrazione reciproca
  2. impostando i parametri di simulazione, come il punto di impatto, la superfice di contatto e il coefficiente di restituzione

Le eventuali collisioni secondarie tra i mezzi vengono calcolate automaticamente.


(1) Validazione:
"Validation of PC-Crash - A momentum-based accident reconstruction program", W. E. Cliff, D. T. Montgomery, SAE 960885
"Reconstruction of Twenty Staged Collisions with PC-Crash's Optimizer", W. E. Cliff, A. Moser, SAE 2001-01-0507
"Data from Five Staged Car to Car Collisions and Comparison with Simulations", Bailey M., Lawrence J, Fowler S, Williamson P. et al., SAE 2000-01-0849
qui l'elenco deglle oltre 80 pubblicazioni che fanno riferimento a PC-Crash sul sito web della SAE.


Modello di collisione basato sulla rigidezza

Nel secondo modello di collisione disponibile in PC-Crash, basato sulla rigidezza dei veicoli, la compenetrazione reciproca dei mezzi è calcolata nel tempo, a partire dal primo contatto fino alla separazione (nel modello impulso invece la collisione è considerata istantanea e i veicoli vanno collocati già nella posizione di massima compenetrazione reciproca).
La configurazione base assume un andamento lineare della rigidezza dei mezzi, ma ove fosse necessario è possibile definire funzioni personalizzate accedendo al database delle rigidezze. E' inoltre possibile attribuire ai veicoli un coefficiente di restituzione, espressione dell'elasticità del contatto, e un coefficiente di frizione, indice della componente tangenziale della forza di contatto.
Il corpo del veicolo è rappresentato tramite ellissoidi la cui configurazione geometrica dipende dai parametri utilizzati per definire la dimensione del veicolo o dalle geometrie 3D assegnate al veicolo.
In questo modo è possibile calcolare con buona accuratezza le collisioni con altri corpi (veicoli, pedoni, motocicli etc) e anche il contatto fra tetto del veicolo e suolo nel caso di ribaltamento. In questi casi inoltre, viene tenuto conto dell'effettivo profilo 3D del piano stradale (se impostato(1)).


Modello di collisione basato su mesh

Infine, PC-Crash dispone di un modello basato su mesh, cioè un modello in cui la superficie di ciascun veicolo è rappresentata come composizione di poligoni. Nelle condizioni iniziali la mesh corrisponde alla sagoma del veicolo integro, cioè non deformato. Quando viene identificato un contatto tra veicoli, o tra veicoli e suolo, la mesh viene deformata - in base alla rigidezza del veicolo - e l'energia di cinetica del veicolo viene gradualmente convertita in energia di deformazione.

Il modello mesh tiene conto dell'effettiva deformazione del veicolo per calcolarne la rigidezza. In questo modo le deformazioni strutturali (calcolate tenendo conto della restituzione) concorrono a determinare la rigidezza del mezzo, in modo che parti già deformate risultino più rigide delle parti non ancora deformate. Questa caratteristica risulta particolarmente utile per la simulazione di eventi in cui si sono verificate molteplici collisioni, evitando di ri-applicare il lavoro di deformazione ad ogni contatto successivo al primo. Le deformazioni possono essere facilmente visualizzate nell'ambiente 3D (a colori diversi corrispondono deformazioni di diversa entità).


(1) Nella versione Expert del Software.