Crash test simulation and optimization of road side barrier

• Main Author: Leikkonen, R. (Rainer)
• Format: Dissertation
• Language: English
• Published: University of Oulu 2019
• Online Access: http://jultika.oulu.fi/Record/nbnfioulu-201902281254

Abstract. The performance requirements for roadside barriers are partly contradictory. The barrier should be stiff enough to contain the car during crash. At the same time the barrier should be flexible enough that the accelerations experienced by the passengers are not dangerously high. To achieve balance between the stiffness and flexibility might require several iterations of the barrier geometry. Performing a full-scale crash test for each iteration is not desirable. Also, to reduce the man hours required for the development of a new barrier the process of iterating different barrier geometries should be automatized. The goal of this thesis is to develop a finite element model that can present the physical events of a car crashing into a roadside barrier with reasonable accuracy and can therefore be used in the development of new barriers. Once the model is accurate enough it can be coupled with a optimization routine to search for the optimal dimensions of the barrier geometry. A reasonably accurate simulation model was successfully developed and paired with an optimization routine. With the optimization routine optimal dimensions for the geometry of the posts profile were successfully iterated. The model can be used for the development of new barriers and the optimization routine could be implemented to other similarly challenging simulations.Maantiekaiteen törmäyssimulointi ja rakenteen optimointi. Tiivistelmä. Maanteiden suojakaiteilta vaadittavat ominaisuudet ovat ristiriitaisia. Kaiteen tulee olla riittävän jäykkä estääkseen törmäyksessä ajoneuvoa ajautumasta kauas ulos ajoradalta. Samalla kaiteen on myös joustettava, jotta törmäyksessä ajoneuvon matkustajiin kohdistuvat kiihtyvyydet eivät nouse vaarallisen suuriksi. Tasapainon löytämiseksi näiden kahden ominaisuuden välille voi vaatia monta iteraatiota kaiteen rakenteesta, eikä törmäyskokeen järjestäminen jokaista iteraatiota varten ole mielekästä. Suunnittelijan työtuntien vähentämiseksi eri kaidegeometrioiden vertailu olisi edullista automatisoida. Tämän diplomityön tavoitteena on luoda simulaatiomalli, joka kuvaa riittävän tarkasti törmäyksen fyysiset tapahtumat ja jota voidaan jatkossa käyttää avuksi uusien kaiteiden suunnittelussa. Kun mallin katsotaan olevan riittävän tarkka, se voidaan liittää optimointirutiiniin, joka hakee kaiteen rakenteelle parhaat mahdolliset mitat annettujen rajoitteiden puitteissa. Törmäyskokeesta onnistuttiin luomaan tyydyttävän tarkka simulaatiomalli, joka voitiin liittää optimointirutiiniin. Optimointirutiinin avulla pystyttiin automaattisesti selvittämään uuden kaidekokoonpanon tolppien profiilin mitat mallin tarkkuuden puitteissa mahdollisimman hyväksi. Mallia voidaan käyttää uudenlaisten kaidegeometrioiden arvioimiseen ja käytettyä optimointirutiinia voitaisiin soveltaa myös muunlaisiin monimutkaisiin simulaatioihin.