Segundo a Organização Mundial da Saúde, a previsão é que as lesões em incidentes de trânsito subirão do atual décimo lugar para ocupar o terceiro na ordem internacional de doenças até 2030. Com o objetivo de melhoria da segurança veicular, países de economia avançada da Europa e América do Norte realizaram vários estudos e elaboraram legislações específicas com relação ao impacto a baixa velocidade de veículos. As especificações de testes compreendem normas relacionadas a danos ocasionados ao veículo, a proteção dos ocupantes e a proteção de pedestres. No Brasil ainda não existe nenhuma legislação definida sobre este tema até o momento, relacionado ao desenvolvimento de produto ligado à proteção de pedestres. Neste contexto, os para-choques de um automóvel são peças projetadas para absorver a energia e transferir controladamente a tensão para a carroceria quando impactado, fornecendo proteção à carroceria, seus componentes e passageiros durante eventuais colisões; além de ser o primeiro ponto de impacto em pedestres no caso de eventual atropelamento. Este estudo tem como objetivo apresentar as principais práticas realizadas internacionalmente, entendendo os aspetos importantes para o desenvolvimento de para-choques com relação a impactos de baixa velocidade e que poderão ser utilizadas futuramente em veículos projetados para mercados emergentes. / Per the World Health Organization, injuries in traffic incidents are expected to rise from the current tenth place to occupy the third in the international order of diseases by 2030. Advanced economies in Europe and North America have conducted several studies and there are specific legislations regarding the impact at low speed of vehicles to improve vehicle safety. The test specifications, in which the vehicle must meet, include norms related to damages caused to the vehicle, the protection of the occupants and the protection of pedestrians. In Brazil, there is still no legislation defined on this topic so far, related to product development for pedestrian protection. In this context, bumpers are parts designed to absorb energy and to transfer the tension to the body when it is hit, providing protection of the body, its components and passengers during collisions; besides being the first point of impact in pedestrians in case of possible trampling. This study aims to present the main practices performed internationally, understanding the important aspects for the development of bumpers in relation to low speed impacts and that can be used in future vehicles designed for emerging markets.

Segundo a Organização Mundial da Saúde, a previsão é que as lesões em incidentes de trânsito subirão do atual décimo lugar para ocupar o terceiro na ordem internacional de doenças até 2030. Com o objetivo de melhoria da segurança veicular, países de economia avançada da Europa e América do Norte realizaram vários estudos e elaboraram legislações específicas com relação ao impacto a baixa velocidade de veículos. As especificações de testes compreendem normas relacionadas a danos ocasionados ao veículo, a proteção dos ocupantes e a proteção de pedestres. No Brasil ainda não existe nenhuma legislação definida sobre este tema até o momento, relacionado ao desenvolvimento de produto ligado à proteção de pedestres. Neste contexto, os para-choques de um automóvel são peças projetadas para absorver a energia e transferir controladamente a tensão para a carroceria quando impactado, fornecendo proteção à carroceria, seus componentes e passageiros durante eventuais colisões; além de ser o primeiro ponto de impacto em pedestres no caso de eventual atropelamento. Este estudo tem como objetivo apresentar as principais práticas realizadas internacionalmente, entendendo os aspetos importantes para o desenvolvimento de para-choques com relação a impactos de baixa velocidade e que poderão ser utilizadas futuramente em veículos projetados para mercados emergentes. / Per the World Health Organization, injuries in traffic incidents are expected to rise from the current tenth place to occupy the third in the international order of diseases by 2030. Advanced economies in Europe and North America have conducted several studies and there are specific legislations regarding the impact at low speed of vehicles to improve vehicle safety. The test specifications, in which the vehicle must meet, include norms related to damages caused to the vehicle, the protection of the occupants and the protection of pedestrians. In Brazil, there is still no legislation defined on this topic so far, related to product development for pedestrian protection. In this context, bumpers are parts designed to absorb energy and to transfer the tension to the body when it is hit, providing protection of the body, its components and passengers during collisions; besides being the first point of impact in pedestrians in case of possible trampling. This study aims to present the main practices performed internationally, understanding the important aspects for the development of bumpers in relation to low speed impacts and that can be used in future vehicles designed for emerging markets.

Thesis submitted in compliance with the requirements of the Master's Degree in Technology: Mechanical Engineering, Durban University of Technology, 2009. / Automotive bumpers are installed primarily to minimize damage and harm to both the automobile and passengers during minor and low speed collisions. The efficacy of the current bumper systems lies in absorbing the impact energy. The primary mechanism for energy absorption is damage. In this study an attempt is made to shift from this traditional design platform by exploring non-destructive energy dissipation mechanisms. In pursuit of this, an alternative bumper system that simulates human-arm ergonomic response to impact has been proposed. The system capitalizes on the characteristic dissipative mechanics of granular media. A mathematical model describing the dissipative mechanics of the system is presented. The model shows that granular media can be used effectively to re-direct the impulse wave away from its axis of incidence. The resulting effect is that the impulse wave is attenuated through the thickness. A second mathematical model, based on the Concept of Energy Balance has been developed. Here, the total impact energy is shown to be absorbed or dissipated by the individual components of the system. The largest component of this energy is taken up by sliding and rotation of the granular media. Both models are validated by experimentation. A prototype system has been built and tested. The system effectively manages impact energy with minimal or no damage to the constituent components. The system demonstrates an ability to recover dimensionally when loaded under FMVSS conditions. / Post Graduate Development Support

En la actualidad se observa que el comportamiento de los parachoques de los vehículos sufre fisuras y aumentan los esfuerzos, ya que estos son elaborados con plásticos los cuales tienen muy baja resistencia, de tal forma que cuando sufren un impacto frontal, el vehículo termina muy afectado poniendo en riesgo la vida de las personas. Por ello, surgieron los parachoques con materiales compuestos los cuales tienen mayor resistencia que los plásticos y cercana a los metales. Por esta razón el objetivo de este trabajo es modelar y analizar un parachoques con Materiales Compuestos de Jute/Epoxi, Kenaf/Epoxi y Sisal/Epoxi utilizando las ecuaciones de la Energía Cinética, el Teorema de Cantidad de Movimiento y la Energía de Deformación, para así calcular la energía interna que se genera a la hora del impacto frontal, y realizar una comparación de los tres MC bajo la normativa GB17354-1998 y la directiva 96/79/CE del Parlamento Europeo. Además, se realizó la simulación de choque frontal del parachoques con los tres Materiales Compuestos (Jute/Epoxi, Kenaf/Epoxi y Sisal/Epoxi) propuestos en esta tesis, para así, evaluar los Esfuerzos, Deformaciones, Desplazamientos y el Factor de Seguridad mediante gráficos, utilizando el software SolidWorks. Y resultado de ello se obtuvo que el Material Compuesto de Sisal/Epoxi es el más Resistente y Seguro con respecto a los dos Materiales Compuesto (Jute/Epoxi y Kenaf/Epoxi).

O tema do conforto na automobilística é bastante extenso e possuidor de muitas interpretações. A ideia central deste trabalho é definir e direcionar alguns métricos para que, durante as fases de conceituação e desenvolvimento de um veículo, seja possível ter um direcional de definição de componentes e atributos veiculares de modo a facilitar o direcionamento dos atributos no programa veicular, e assim atingir suas necessidades. Como exemplo empregado, é empregado um veículo de plataforma tipo B em desenvolvimento por uma montadora, o qual teve as molas de suspensão definidas e rigidezes laterais de eixos com base em material técnico interno equivalente aos estudos apresentados neste trabalho. É adotada uma abordagem inicialmente empírica conforme os primeiros estudos de suspensões independentes realizados neste continente, depois o trabalho é complementado com exigências de normas especificas para vibrações (ISO2361, ISO5008, BS6055) de modo a caracterizar energia vibracional e a interpretação pelo ser humano. Porém como hoje em dia as suspensões automotivas são muito mais complexas, existem componentes específicos para as várias condições de solicitação, deste modo a análise é limitada a situações de ride (conforto) primário e handling (dirigibilidade) em situações de sublimite na faixa linear (cerca de 0,5 g). Como conclusão dos estudos, é possível ter em um veículo atributos de estabilidade sem necessariamente prejudicar o conforto, pois sendo definidos corretamente os componentes elásticos da dinâmica vertical para situações estacionárias e de ride primário, é definido seu equilíbrio estacionário e assim não é necessário comprometimento dos atributos de outros componentes para compensar alguma deficiência existente. / The range of assumptions for ride comfort is considered very wide in the automotive world and they can assume lots of possible interpretations. The central idea in this work is define and manage some metrics that, during the concept and development phases of a vehicular program, be possible to follow a better direction for the attributes development and so reach the program targets. As the example in this work, a B platform typical vehicle is used and it is under development in a carmaker, its suspension springs and axle roll stiffness were setup with technical information similar to the ones presented in this work. The initial approach is empiric as occurred with the first independent suspension system studies in this continent and in the sequence, the work is complemented with standards for vibrational issues (ISO2361, ISO5008, BS6055), after this, finally how the vibrational energy is defined and perceived by human beings. The automotive suspensions of current days are very complex and there are lots of specific components to do a specific work, so the analysis are limited to primary ride and sub limit handling (up to 0,5 g). As conclusion, its possible setup a car that is comfortable and stable in the same time, since the elastic components for the vertical dynamics and steady state conditions are correctly set, so its correct balance is reached and no other components attributes are compromised to compensate any deficiency.

O tema do conforto na automobilística é bastante extenso e possuidor de muitas interpretações. A ideia central deste trabalho é definir e direcionar alguns métricos para que, durante as fases de conceituação e desenvolvimento de um veículo, seja possível ter um direcional de definição de componentes e atributos veiculares de modo a facilitar o direcionamento dos atributos no programa veicular, e assim atingir suas necessidades. Como exemplo empregado, é empregado um veículo de plataforma tipo B em desenvolvimento por uma montadora, o qual teve as molas de suspensão definidas e rigidezes laterais de eixos com base em material técnico interno equivalente aos estudos apresentados neste trabalho. É adotada uma abordagem inicialmente empírica conforme os primeiros estudos de suspensões independentes realizados neste continente, depois o trabalho é complementado com exigências de normas especificas para vibrações (ISO2361, ISO5008, BS6055) de modo a caracterizar energia vibracional e a interpretação pelo ser humano. Porém como hoje em dia as suspensões automotivas são muito mais complexas, existem componentes específicos para as várias condições de solicitação, deste modo a análise é limitada a situações de ride (conforto) primário e handling (dirigibilidade) em situações de sublimite na faixa linear (cerca de 0,5 g). Como conclusão dos estudos, é possível ter em um veículo atributos de estabilidade sem necessariamente prejudicar o conforto, pois sendo definidos corretamente os componentes elásticos da dinâmica vertical para situações estacionárias e de ride primário, é definido seu equilíbrio estacionário e assim não é necessário comprometimento dos atributos de outros componentes para compensar alguma deficiência existente. / The range of assumptions for ride comfort is considered very wide in the automotive world and they can assume lots of possible interpretations. The central idea in this work is define and manage some metrics that, during the concept and development phases of a vehicular program, be possible to follow a better direction for the attributes development and so reach the program targets. As the example in this work, a B platform typical vehicle is used and it is under development in a carmaker, its suspension springs and axle roll stiffness were setup with technical information similar to the ones presented in this work. The initial approach is empiric as occurred with the first independent suspension system studies in this continent and in the sequence, the work is complemented with standards for vibrational issues (ISO2361, ISO5008, BS6055), after this, finally how the vibrational energy is defined and perceived by human beings. The automotive suspensions of current days are very complex and there are lots of specific components to do a specific work, so the analysis are limited to primary ride and sub limit handling (up to 0,5 g). As conclusion, its possible setup a car that is comfortable and stable in the same time, since the elastic components for the vertical dynamics and steady state conditions are correctly set, so its correct balance is reached and no other components attributes are compromised to compensate any deficiency.

Sous l’impact de contraintes photochimiques, thermiques, et hydrolytiques, les polymères subissent une dégradation souvent irréversible de leurs propriétés fonctionnelles. L’étude des mécanismes à l’origine de cette dégradation est indispensable pour la compréhension des phénomènes mis en jeu à toutes les échelles et pour la prévision de la durée de vie du matériau. L’enjeu de cette thèse est de comprendre les mécanismes à l’origine de la perte des propriétés d’aspect de matériaux en polypropylène teinté dans la masse soumis à un vieillissement photochimique, en suivant une approche multi-échelles et multi-critères. La composition des matériaux a été progressivement complexifiée au cours de l’étude, afin de pouvoir comprendre l’influence de l’ajout de pigments organiques, de stabilisants, et de talc, sur les modifications d’aspect des pièces sous irradiation. Grâce aux résultats obtenus et aux valeurs-seuils alors définies pour chaque critère de dégradation identifié, un modèle analytique d’étude du vieillissement de pièces en polypropylène teinté dans la masse a pu être proposé. / Under photochemical, thermal and hydrolytic stresses, polymers undergo an often-irreversible degradation of their functional properties. The study of the mechanisms governing the degradation of the properties is important, and understanding the involved phenomena at every scale is mandatory to predict the material lifetime. This PhD thesis aims at understanding the mechanisms underlying the loss of appearance properties of mass coloured polypropylene materials, using a multi-scale and multi-criteria approach. Formulations were progressively made more complex during this study, in order to understand the influence of organic pigments, stabilizers, and talc, on the appearance changes of the material under exposure. Thanks to the obtained results and to the threshold values determined for each identified criterion during degradation monitoring, an analytical model to study mass coloured polypropylene ageing could be proposed.