Influence of Active Musculature & Parameters of the Final Pre-Crash State on the Occupant Response

• Main Author: Wehrmeyer, Lara
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH) 2020
• Subjects: Human body model; active musculature; occupant parameters; frontal impact; pre-crash manoeuvre; LS-Dyna; Aktiva humanmodell; aktiva muskler; åkande respons; frontal kollision; pre-crash manöver; Medical and Health Sciences; Medicin och hälsovetenskap
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-277117

Collision avoidance systems have become an integrated part of modern vehicles and aim to avoid accidents or mitigate the crash severity for the occupant. For example, the autonomous emergency braking system influences the pre-crash state of the occupant in sitting posture, stress state, or velocity. The occupant might try to retain its posture by activating muscles, which induce muscle bracing and could counteract the movement of the occupant in the pre-crash phase.  Therefore, it is essential to study the influence of active musculature on occupant response in pre-crash and crash events. A finite element human body model (HBM) with and without closed-loop muscle activation control was used to simulate the occupant response during those events. Comparing the HBM responses & head kinematics reveal an influence of muscle bracing in the evasive braking manoeuvre. Simulating the pre-crash and in-crash phase in two stages can provide multiple benefits. However, the correlation between a single-stage simulation (baseline) and a two-stage simulation needs to be investigated. The baseline simulation uses an active HBM to model an occupant during an evasive braking manoeuvre and the muscles are deactivated when entering the frontal impact phase. The parameters of the final pre-crash state, which are needed to mimic the baseline’s response when transitioning from the pre-crash to the in-crash event are investigated in this study. For that reason, sitting position, stress state and velocity are transferred respectively to the initial passive in-crash HBM state. The simulations enabled the comparison of occupant response and calculation of cross-correlation. Each retainment strategy gave a good cross-correlation with the baseline simulation. === Kollisionsundvikande system har blivit en viktig del i moderna fordon där syftet är att undvika olyckor samt att minska allvarhetsgraden av olyckor för de åkande. Ett exempel är nödbromssystem som kan påverka den åkandes initiala tillstånd direkt före en krock som, till exempel, sittposition, spänningstillstånd, eller initial hastighet inför krock. Den åkande kan försöka att bibehålla sin hållning genom att aktivera sina muskler vilket påverkar rörelsen av dess kropp under för-krocks fasen. Det är därför viktigt att studera hur aktiva muskler påverkar rörelsen av kroppen hos den åkande under både före krocksfasen och själva krockfasen. En finit element humanmodell (HBM) med och utan reglerad muskelaktivitet används för att prediktera responsen hos den åkande i båda faserna. En jämförelse mellan simuleringarna visar att aktiva muskler kan påverka åkandekinematiken under bromsningsförloppet. Att simulera fasen före krock och fasen under krock i två steg kan medföra flera fördelar. Korrelationen mellan en enkelstegssimulering (originalsimulering) och en tvåstegssimulering måste dock studeras. Som originalsimulering används en aktiv HBM för att modellera den åkande under för-krocksfasen där den reglerade muskelaktiviteten inaktiveras under krockfasen. I denna studie undersöks den åkandes initiala tillstånd före krocken som behövs för att efterlikna originalsimulerings respons vid övergången från för-krocksfasen till krockfasen. Av den anledningen mappas det passiva HBM-tillståndet till det slutliga tillståndet av före krocksfasen för sittposition, spänningstillstånd respektive hastighet. Simuleringarna möjliggjorde en jämförelse av åkande respons och beräkning av korskorrelation. Varje mappningsstrategi gav en bra korskorrelation med originalsimuleringen.