Till följ av de stora skadorna som riskeras vid frontalkollision mellan personbil och lastbil, utför Scania CV AB kraschtester för att bättre kunna utveckla komponenter med syfte att skydda passagerarna i personbilen. Den typ av test som denna studie bygger på utvärderar den s.k. FUP:en (engelska Front Underrun Protection). I dagsläget görs ett fullskaligt test, där en personbil avfyras in i en lastbil. Syftet med studien är att undersöka möjligheten att utveckla en förenklad test metod där endast de väsentliga komponenterna från lastbilen inkluderas, och en representativ struktur ersätter personbilen. Om möjligt kommer detta minska kostnaderna samt möjliggöra för större repeterbarhet. Tester och utvärderingar görs med hjälp av simulationer i LS-Dyna, ANSA & META, och designkoncept visualiseras i CAD-programmet CATIA V5. Resultat visar att det finns goda förutsättningar för att ersätta personbilen med en barriär av honeycomb struktur samt att lastbilen kan ersättas med en vagn där de väsentliga komponenterna fäst. Diskussioner kring simuleringarna och designen lyfter fram faktorer som visar på goda utvecklingsmöjligheter, men med betoning på det fortsatta arbetet som krävs. / Scania CV AB are developing components to prevent fatal damages during frontal collisions with passenger cars. Therefore, they need to test their assemblies and specifically FUP (Frontal Underrun Protection). Currently, a full-scale test is done in which a passenger car is launched into a truck. The purpose of this study is to examine and develop the possibility of having a simplified test procedure in which only the relevant components of the truck are included, and a representative structure replaces the car. If possible, this would reduce costs and allow for greater repeatability. Analysis and evaluations are done via finite element models using ANSA, LS-Dyna and META. The conceptual design is visualized using CATIA V5. Results show good indication that the passenger car can be replaced by a trolley with deformable barriers mounted on it and the truck can be replaced by a simplified structure with main FUP components mounted onto it. Discussions about the numerical models results and the conceptual design highlight factors that show promising possibilities, but with emphasis on the continued work that is required.

Lower leg injury is an important issue in frontal car crash. Although safety in cars has been improved by developments such as seat belts and airbags, lower leg injuries have not been reduced. These injuries are not life threatening but can result in long term disability and cost a lot to society. This study focused on the passenger occupant in offset frontal crashes and aimed at understanding and finding ways to reduce the injury criteria for the lower leg: tibia index. A finite element model was simplified to introduce parameters which influence on tibia index was investigated with a multivariate analysis. The model simplification consisted in removing irrelevant parts and replacing other parts by simple foam blocks. More than 1300 simulations were run with different parameter values. The results were then analysed by calculating correlations and effects of the parameters on tibia index. It was concluded that the presence of a knee bolster decreased tibia index. The results also showed a decrease of tibia index when the toe pan was angled towards the legs of the passenger. Moreover, a correlation between tibia index and the movement of the feet during the crash was found. It was concluded that restrained lower legs also presented decreased tibia indices compared to unrestrained ones. Most of the results proved to be also valid on the initial, unsimplified finite element model. / Underbensskador är ofta förekommande vid frontalkrock. Även om fordonssäkerheten har förbättrats i och med utveckling av bland annat säkerhetsbälte och krockkudde, har antalet underbensskador inte minskat. Denna typ av skada är inte livshotande men kan resultera i långvariga besvär och kan leda till stora kostnader för samhället. Detta examensarbete fokuserar på passageraren vid frontalkrock (offset) och syftet var att skapa förståelse kring skadekriteriet för underben: tibia index, samt hitta lösningar på hur tibia index kan minskas. En finit elementmodell förenklades och parametrar introducerades. Parametrarnas påverkan på tibia index undersöktes med en multivariat analys. Modellen förenklades genom att eliminera några delar och ersätta andra delar med enkla block. Simuleringar med olika värden på parametrarna skapades och ungefär 1300 kördes. Värdena från simuleringarna analyserades genom att beräkna korrelation och effekt på tibia index. Resultaten visade att implementering av ett slags mjukt knäskydd påverkar tibia index positivt. De visade också att tibia index förbättrades när den främre delen av golvet vinklades mot passagerarens ben. Vidare, fanns en korrelation mellan tibia index och fötternas förflyttning under krockförloppet. Slutsatsen var att kontrollerade underben förbättrar tibia index i jämförelse med okontrollerade ben. De flesta resultaten stämde även för den ursprungliga modellen.

Traffic accidents are the second leading cause of child fatality among children younger than 15 years of age. In the course of 10 years, the implementation of child restraint systems has decreased child fatality in traffic accidents with 50%, for children younger than 15 years. To gain an understanding of the kinematics and injury mechanisms of children in cars, finite element based human body models, representing higher biofidelity compared to crash test dummies, are developed. An FP7 European project, PIPER, developed a child HBM with an associated framework for scaling, morphing and positioning. The PIPER child HBM is scalable between the ages of 1.5-6YO, with scalable anthropometrics. This makes the PIPER child HBM, a powerful tool for analyzing children in vehicles.  There are insufficient analyses conducted with the PIPER child HBM, due to its recent release. The purpose is thus to study the robustness of the HBM and its sensitivity to variation of lap belts by conducting a parametric study. Injury analysis and its sensitivity to lap belt variations were in addition studied in terms of kinematics by the study of submarining, the pelvic interaction with the lap belt, and the study of injuries related to the skull, brain, kidneys and liver. A full frontal crash simulation of a 6YO PIPER child HBM, with anthropometrics, covering the 50th percentile, have been investigated. The 6YO PIPER child HBM was seated with no booster, Volvo booster cushion and Volvo highback booster, with variations of the lap belt. The hip interactions and the submarining response of the 6YO PIPER child HBM were studied, by the study of the lap belt interactions with the pelvis and abdominal organs. The abdominal organs were related to the liver and kidneys, and compared to published threshold values.  This study showed that the overall robustness of the model was questionable. With respect to kinematics, the model indicated higher robustness, however, when conducted the crash simulations with the 6YO PIPER child HBM, it was concluded that the robustness was low due to repeated premature terminations. The 6YO PIPER child HBM revealed repeated errors such as, mesh distortions, negative volume and shooting nodes. When studying the sensitivity of the 6YO PIPER child HBM, when varying the lap belt angles, as well as changing the type of boosters in addition to vehicle anchorage positions, it could be seen that the 6YO PIPER child HBM was able to capture variations with respect to lap belt positioning. Hence, the model seems to be capable of providing relevant information regarding sensitivity for lap belt variations from the kinematic perspective, in terms of being able to capture kinematic o↵set, submarining and pelvis interaction with the lap belt. However, with respect to predicted abdominal injuries and head injuries, the sensitivity was not as distinct. Some limitations were observed in which the 6YO PIPER child HBM indicated unrealistic predicted injuries related to the head, which was associated with excessive movement of the 6YO PIPER child HBM. / Trafikolyckor är den näst vanligaste orsaken till barndödlighet i världen bland barn yngre än 15 år. Inom loppet av 10 år har användning av bilbarnstolar i fordon minskat barndödligheten med 50% hos barn under 15 år. För att få en ökad förståelse om barn i bilar framtogs finita element humanmodeller som har en detaljerad anatomi samt responser liknande till människan. Ett FP7 finansierat europeiskt projekt, PIPER, skapade en barnhumanmodell med en tillhörande programvara som används för skalning, förvandling, och positionering av barnhumanmodellen. Humanmodellen är skalbar för åldrarna 1.5 år upp till 6 år, med olika antropometriska värden. Detta gör att PIPER barnhumanmodellen är ett kraftfullt verktyg att använda sig av för att studera barn i bilar. Då PIPER barnhumanmodell lanserades nyligen, finns det i dagsläget bristfällig information om humanmodellen och programmet. Syftet var därmed att undersöka hur robust modellen var samt hur dess känslighet var mot variationer av höftbältet genom en parameterstudie. Skadors känslighet studerades dessutom mot variationer av höftbältet genom att studera kinematiken i form av underglidning och höftens interaktion med höftbältet. Dessutom studerades känsligheten på skador relaterade till skallen, levern och njurarna. I denna studie har en frontalkrock med en 6 årig PIPER barnhumanmodell med antropometriska värden, som innefattar 50:e percentilen, undersökts. Den 6åriga PIPER barnhumanmodellen var placerad utan bilbarnstol, på en Volvo bälteskudde och på en Volvo bältesstol, där höftbältet sedan varierades. Höftens interaktion och PIPER barnhumanmodellens respons för variationer i höftbälte studerades. Interaktionerna med höften och bukorganen var relaterade till skador på levern och njurarna genom att jämföra med publicerad data. Denna studie påvisade att den generella robustheten av modellen kunde ifrågasättas. Modellen hade ändock högre robusthet med hänsyn på kinematiken, men på grund av de upprepande felen vid simuleringarna, kunde man konstatera att robustheten på den 6åriga PIPER barnhumanmodellen var låg. När höftbältet varierades, både när bilbarnstol varierades såväl som vinkel på höftbälte, kunde man konstatera att den 6åriga PIPER barnhumanmodellen kunde fånga skillnaderna med hänsyn på höftbältets vinkel. Modellen var dessutom kapabel till att fånga känsligheten från det kinematiska perspektivet i form av kinematisk förskjutning, underglidningen samt höftens interaktion med höftbältet. Modellen påvisade däremot ingen distinkt känslighet med hänsyn på skador relaterade till bukorganen samt huvudet. Några begränsningar observerades där den 6åriga PIPER barnhumanmodellen indikerade orealistiska skador på huvudet, som var relaterade till modellens överrörlighet. / FFI, Assessment of Passenger Safety in Future Cars