Experimentální testování sedaček

30/ 7 2015

Naši mladí vědci byli oceněni za výzkum v oblasti experimentálního testování sedaček.

Cenu za nejlepší příspěvek mladých vědců na konferenci EAN 2015 obdrželi studenti doktorského studia Ing. Petr Kulhavý, katedra částí a mechanismů strojů fakulty strojní, Ing. Natalija Kovalova, katedra oděvnictví fakulty textilní, a Ing. Josef Vosáhlo, katedra netkaných a nanovlákenných materiálů fakulty textilní.

 

Vědecko-výzkumný tým pod vedením Petra Kulhavého se ve svém příspěvku Methods of creating a numerical model of a real seam based on experimantel data zabýval možnostmi, tvorbou a popisem numerického modelu švu v potahu autosečky. Model umožní s velkou mírou spolehlivosti nahradit experimenty při testování různých druhů šitých spojů a textilních materiálů. „Tato oblast je velmi důležitá neboť mechanické parametry šitého spoje je nutné definovat velmi přesně a spolehlivě, mají totiž často přímý vliv na ochranu lidského zdraví i života. Například u bezpečnostního pásu automobilu, který musí zaručit co nejvyšší pevnost řádově i několika tun, až třeba po šev nad sedadlovým airbagem, který musí prasknout naopak již při "pouhých" desítkách kg zatížení“, uvedl Petr Kulhavý.

Materiálové vzorky pro experimenty byly poskytnuty společností Johnson Controls international s.r.o., což je významný výrobce v oblasti automotive. Výchozí CAD model byl vytvořen pomocí parametrických křivek v SW Creo a numerický model (FEM) pomocí sw Ansys. Experimenty byly finančně podpořeny z projektů Studentské grantové soutěže.

 

Impulsem ke vzniku práce byla dlouholetá spolupráce univerzity v oblasti testování automobilových sedadel s předními výrobci. „Parametry sedaček, textilních potahů a nití jsou obecně dokonale popsány i otestovány, ovšem nikde jsme nenašli, že by se někdo úspěšně pokusil namodelovat vzájemnou interakci látky a nitě při přenosu napětí a nahradil tak klasický experiment“, zdůvodnili výběr tématu členové týmu.

 

Práci předcházely desítky laboratorních testů látek a nití několika druhů. Od běžně používaných zkoušek, jako jsou klasické mechanické testy (jednoosé, biaxiální, statické, dynamické), až po klimatické testy při současném působení vlhkosti či extrémních teplot. „Teplotní rozdíly běžně dosahované v automobilu v našich zeměpisných šířkách se při letním slunci pohybují až k +70 °C a v zimě naopak dosahují až -20 °C, což současně vede k prudkým změnám vlhkosti, na kterou jsou textilní vlákna velmi citlivá. K určení geometrických parametrů byl následně použit počítačový tomograf CT, mikroskop a vysokorychlostní kamera s využitím až 20 000 FPS (snímků za sekundu)“, vysvětlil Petr Kulhavý.

 

Soutěž mladých vědeckých pracovníků o nejlepší příspěvek probíhala v rámci konference EAN 2015. Tradiční 53. ročník jedné z nejvýznamnějších českých konferencí z oblasti experimentální mechaniky pořádala v červnu Fakulta stavební ČVUT v Praze, z pověření České společnosti pro mechaniku.

 

Vysoce byly hodnoceny především nadstandardně provedené experimenty a velmi přesné materiálové modely. Podstatnou částí práce byl také popis tvorby 3D parametrického kontaktního modelu.

 

Další ocenění za nejlepší příspěvek v oblasti výzkumu sedaček obdržel tým z katedry částí a mechnismů strojů fakulty strojní ve složení Ing. Petr Kulhavý a Ing. Pavel Srb, studenti doktorského studia, a Ing. Michal Petrů, Ph.D.

 

Oceněná práce Numerical and experimental analysis of the real load arising in the cushion of the car seat se zabývá popisem a vzájemným porovnáním jednotlivých metod používaných pro měření zatížení sedáku. Testováno bylo od tvarově jednoduchých případů geometricky definovaného indentoru až po reálné modely s lidskou figurínou (human manikin, dummy). Klasické testy se statickým a dynamickým zatížením se na katedře částí a mechanismů strojů, pod vedením doc. Vítězslava Fliegela, provádějí také se signálem reálně naměřeným za jízdy ve vozidle s využitím tzv. Hexapodu, což je testovací plošina umožňující prostorový pohyb se 6 stupni volnosti. Pro numerický model dynamické simulace interakce sedačky a zátěže byl použit explicitní produkt ABAQUS. Do návrhů byly současně zakomponovány a testovány také koncepty na základě údajů od výrobců poskytnuté z marketingových průzkumů požadavků zákazníků, jako např. volitelné prodloužení sedáku pod stehny, tvarování bočních opěrek atd.

 

Mezinárodní konferenci Experimentální a výpočtové metody v inženýrství 2015 pořádala koncem června Fakulta výrobních technologií a managementu Univerzity J. E. Purkyně v Ústí nad Labem.


„Gratuluji našim mladým vědcům k uděleným oceněním. Oceňuji invenční přístup k problematice švu v konstrukci sedaček s využitím špičkového software a testovacích metod našich univerzitních pracovišť a schopnost studentů pro týmovou práci. V neposlední řadě jsou úspěchy našich mladých vědců povzbuzením pro jejich školitele a kolegy akademiky,“ dodal profesor Petr Lenfeld, děkan fakulty strojní.

 

 

Foto:

Archivní fotografie z počátků testování sedadel na katedře

Detail sítě v okolí průchodu nitě látkou

Ing. Petr Kulhavý, člen řešitelských týmů

Numerický model zatížení reálnou figurínou v sw Abaqus

Výstup z výpočtového modelu, rozložení napětí v testovaném vzorku

Detail působícího napětí v „zámečcích“ nitek

Ukázka měření geometrie švu pomocí tomografu

Zesíťovaný výpočtový model řešený v rovinné symetrii

Ukázka měření na Hexapodu s reálnou lidskou figurínou

Řešitelský tým