anteprima - PC

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anteprima - PC

Ricostruzione degli
incidenti stradali
utilizzando il software PC-Crash
Ing. Francesco Del Cesta
Mandatari per l’Italia della
Mandatari Italia
 Ricostruzione di un sinistro
 Metodologie
Sommario
 Le ricostruzioni «a ritroso»
 Le ricostruzioni «in avanti»
 PC-Crash: panoramica e modelli
 Esempi pratici di applicazione del
modello
Luglio 2016
La ricostruzione degli incidenti stradali utilizzando il software PC-Crash
2
Mandatari Italia
Ricostruzione di un
sinistro stradale
Descrizione del problema e obiettivi
Luglio 2016
3
Mandatari Italia
 Esistono infiniti «tipi» di incidente
stradale
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Urto obliquo fra autovetture
Luglio 2016
4
Mandatari Italia
stradale
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Urto contro barriera
Luglio 2016
5
Mandatari Italia
stradale
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Urto contro guard-rail
Luglio 2016
6
Mandatari Italia
stradale
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Urto contro palizzata
Luglio 2016
7
Mandatari Italia
stradale
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Urto con autoveicoli in direzioni ortogonali
Luglio 2016
8
Mandatari Italia
stradale
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Motrice più rimorchio in derapata
Luglio 2016
9
Mandatari Italia
stradale
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Tamponamento: i conducenti effettuano manovre
dopo la collisione
Luglio 2016
10
Mandatari Italia
stradale
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Urto con camion e autoveicoli coinvolti
Luglio 2016
11
Mandatari Italia
stradale
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Urto con tre veicoli coinvolti
Luglio 2016
12
Mandatari Italia
stradale
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Urto di strusciamento in sorpasso
Luglio 2016
13
Mandatari Italia
stradale
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Urto auto moto con motociclo in normale assetto
Luglio 2016
14
Mandatari Italia
stradale
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Urto auto moto di strusciamento in sorpasso
Luglio 2016
15
Mandatari Italia
stradale
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Urto laterale auto moto
Luglio 2016
16
Mandatari Italia
stradale
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Urto frontale con moto in sbandata
Luglio 2016
17
Mandatari Italia
stradale
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Urto scooter contro auto in fase di sterzata
Luglio 2016
18
Mandatari Italia
stradale
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Scooter urta biciclo
Luglio 2016
19
Mandatari Italia
stradale
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Motociclo scivola
Luglio 2016
20
Mandatari Italia
stradale
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Urto camion moto con trascinamento
Luglio 2016
21
Mandatari Italia
stradale
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Investimento pieno del pedone
Luglio 2016
22
Mandatari Italia
stradale
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Investimento di pedone a terra
Luglio 2016
23
Mandatari Italia
stradale
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Pedone urtato di «striscio»
Luglio 2016
24
Mandatari Italia
stradale
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Sbandata e ribaltamento
Luglio 2016
25
Mandatari Italia
stradale
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Sbandata e ribaltamento
Luglio 2016
26
Mandatari Italia
stradale
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Urto contro escavatore
Luglio 2016
27
Mandatari Italia
stradale
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Rimorchio urta nel ponte
Luglio 2016
28
Mandatari Italia
stradale
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Luglio 2016
Auto-Auto
Auto-Moto
Auto-Pedone
Auto-Biciclo
Moto-Moto
Moto-Pedone
Moto-Biciclo
Moto-barriera
Più veicoli
Guard-rail
Barriera fissa
Sbandata
Ribaltamento
Mezzo pesante
Incendio
Auto-Palo
29
Mandatari Italia
 Descrizione generale – Fasi del sinistro
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Luglio 2016
30
Mandatari Italia
Fase
pre-urto
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Fase
d’urto
• Sterzata, frenata, accelerazione
• Sbandata, ribaltamento, caduta al suolo
• Avvicendamento, impatto
• Deformazione
• Separazione
•
•
•
Fase
post-urto •
Luglio 2016
Moto aberrante dei mezzi
Trascinamento
Sterzata, frenata accelerazione, caduta al suolo
Collisioni secondarie
31
Mandatari Italia
Fase
pre-urto
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Fase
d’urto
• Deformazione
• Separazione
•
•
•
Fase
post-urto •
Luglio 2016
Trascinamento
Collisioni secondarie
32
Mandatari Italia
Fase
pre-urto
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Fase
d’urto
• Deformazione
• Separazione
• Moto aberrante dei mezzi
• Trascinamento
• Sterzata, frenata accelerazione, caduta al suolo
Fase
post-urto •
Luglio 2016
33
Mandatari Italia
Fase
pre-urto
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Fase
d’urto
• Deformazione
• Separazione
•
•
•
Fase
post-urto •
Luglio 2016
Trascinamento
Eventuali collisioni secondarie
34
Mandatari Italia
 Ruolo del ricostruttore
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Luglio 2016
35
Mandatari Italia
 Ruolo del ricostruttore
Fornire informazioni sulle varie fasi del sinistro. Es:
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
1.
Fase pre-urto:
 Velocità prima dell’urto
 Condotte di guida e responsabilità
2.
Fase d’urto:
 Modalità di collisione
 Cambio di velocità, accelerazioni
 Punto d’urto sul piano viabile
3.
Fase post-urto:
 Velocità dopo l’urto
 Evoluzione dei mezzi dopo l’urto
Luglio 2016
36
Mandatari Italia
 Attività del ricostruttore
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Luglio 2016
37
Mandatari Italia
 Attività del ricostruttore
1) Analisi
elementi di
evidenza
2) Analisi
«qualita
tiva»
3) Analisi
«quantita
tiva»
4) Analisi
fase preurto
Ricostruzione
di un sinistro
stradale
Approfondimento affrontato
durante le lezioni in aula
Luglio 2016
38
Mandatari Italia
Modelli
per descrivere la realtà fisica
Luglio 2016
43
Mandatari Italia
 Come fornire informazioni quantitative?
Modelli fisici e
matematici
Luglio 2016
44
Mandatari Italia
Modelli fisici e
matematici
1) Modelli che
descrivano i
soggetti coinvolti
• Autoveicoli
• Motocicli
• …..
2) Relazioni che
descrivano il moto
dei corpi
• Interazione col
manto stradale
• Gravità, attrito,
etc.
3) Modelli che
descrivano la
collisione
Luglio 2016
• Cambio di
velocità
• Deformazioni
• …
45
Mandatari Italia
1.
Modelli che descrivano i soggetti
coinvolti
Autoveicolo
Punto
Modelli fisici e
matematici
Rettangolo
Parallele
pipedo
FEM
Luglio 2016
46
Mandatari Italia
1.
coinvolti
Motociclo
Punto
Modelli fisici e
matematici
Rettangolo
Parallele
pipedo
Multibody
Luglio 2016
47
Mandatari Italia
1.
coinvolti
Pedone
Punto
Modelli fisici e
matematici
Linea
Parallele
pipedo
Multibody
Luglio 2016
48
Mandatari Italia
1.
coinvolti
Grandezze fisiche
Modelli fisici e
matematici
Luglio 2016
A ciascun corpo coinvolto nel sinistro devono essere
associate delle grandezze fisiche, quantificabili in termini
numerici, e che possano descrivere la dinamica del sinistro
49
Mandatari Italia
1.
coinvolti
Grandezze fisiche
Modelli fisici e
matematici
Quantità di moto (Q)
Luglio 2016
50
Mandatari Italia
1.
coinvolti
Grandezze fisiche
Modelli fisici e
matematici
Energia Cinetica (EC)
Luglio 2016
51
Mandatari Italia
1.
coinvolti
Grandezze fisiche
Modelli fisici e
matematici
Momento angolare (L)
Luglio 2016
52
Mandatari Italia
1.
coinvolti
Grandezze fisiche
Modelli fisici e
matematici
Energia rotazione (ER)
Luglio 2016
53
Mandatari Italia
1.
coinvolti
Grandezze fisiche
Modelli fisici e
matematici
Centro di massa (CG)
Luglio 2016
54
Mandatari Italia
1.
coinvolti
Grandezze fisiche
Modelli fisici e
matematici
Attrito dinamico (μD)
Luglio 2016
55
Mandatari Italia
1.
coinvolti
Grandezze fisiche
Modelli fisici e
matematici
Attrito statico (μS)
Luglio 2016
56
Mandatari Italia
2.
Descrizione del moto dei corpi
 Calcolo dell’energia dissipata
durante gli spostamenti
 Analisi delle traiettorie
Modelli fisici e
matematici
Luglio 2016
57
Mandatari Italia
2.
Descrizione del moto dei corpi
 Calcolo dell’energia dissipata
durante gli spostamenti
 Analisi delle traiettorie
Modelli fisici e
matematici
Analisi «cinematica»
Analisi «cinetica»
Luglio 2016
58
Mandatari Italia
3.
Modelli fisici e
matematici
Luglio 2016
Modelli di collisione
 Calcolo del cambio di velocità
durante la collisione (Δv)
 Energia dissipata per produrre le deformazioni ai
veicoli (ED)
 Durata della collisione, accelerazioni, estensione
delle deformazioni, …
61
Mandatari Italia
3.
Modelli fisici e
matematici
Luglio 2016
veicoli (ED)
Video
62
Mandatari Italia
3.
Modelli fisici e
matematici
veicoli (ED)
Modelli «impulsivi»
Modelli «dinamici»
Luglio 2016
63
Mandatari Italia
Metodologie
Approcci «a ritroso» e «in avanti» per la
ricostruzione delle collisioni tra autoveicoli
Luglio 2016
66
Mandatari Italia
 Stato prima e dopo l’urto
Descrizione
del sistema
veicoli
Luglio 2016
67
Mandatari Italia
𝐄𝐓|𝐩𝐮
Descrizione
del sistema
veicoli
t
𝐐𝐓|𝐩𝐮
𝐔𝐑𝐓𝐎
𝐏𝐫𝐞 𝐔𝐫𝐭𝐨
𝐄𝐓|𝐝𝐮
𝑬𝑫
𝐐𝐓|𝐝𝐮
𝐏𝐨𝐬𝐭 𝐔𝐫𝐭𝐨
Luglio 2016
68
Mandatari Italia
𝑬𝑫
Descrizione
del sistema
veicoli
Obiettivo della ricostruzione
Ricavare le varie grandezze e le relazione tra loro:
𝐄𝐓|𝐩𝐮
𝐄𝐓|𝐝𝐮
𝑬𝑫
𝐐𝐓|𝐩𝐮
Luglio 2016
𝐐𝐓|𝐝𝐮
69
Mandatari Italia
 Approcci alla ricostruzione
Analisi «a ritroso»
Analisi «in avanti»
Approcci alla
ricostruzione
Luglio 2016
70
Mandatari Italia
 Negli approcci classici (a ritroso) la
ricostruzione di un sinistro stradale è
affrontata utilizzando lo schema:
Ricostruzioni
«a ritroso»
Individuazion
e dei dati di
ingresso:
direzioni preurto/ ED
Luglio 2016
Identificazio
ne di un
probabile
punto d’urto
Calcolo della
velocità
post-urto
(veicolo
come punto
materiale)
Calcolo della
velocità
pre-urto
Conservazion
e QM /
bilancio
energetico
(modello
impulsivo
semplificato)
73
Mandatari Italia
 Esempio - Urto Autoveicolo/Autoveicolo
Planimetria e direzioni pre-urto (frecce)
Ricostruzioni
«a ritroso»
Luglio 2016
74
Mandatari Italia
Individuazione PPU in base alle tracce
Ricostruzioni
«a ritroso»
Liquido radiatore
veicolo 1
Luglio 2016
75
Mandatari Italia
Ricostruzioni
«a ritroso»
Liquido radiatore
veicolo 1
Luglio 2016
76
Mandatari Italia
Ricostruzioni
«a ritroso»
Luglio 2016
77
Mandatari Italia
Individuazione percorsi post-urto
Ricostruzioni
«a ritroso»
Luglio 2016
78
Mandatari Italia
Calcolo delle velocità – approccio direzioni conosciute
Ricostruzioni
«a ritroso»
Luglio 2016
79
Mandatari Italia
Calcolo delle velocità – approccio direzioni conosciute
Ricostruzioni
«a ritroso»
Spazio percorso dopo l’urto:
SA1du e SA2du
Velocità pre-urto
Direzione pre-urto:
DA1pu e DA2pu
Luglio 2016
80
Mandatari Italia
 Nonostante la semplicità, l’approccio a
ritroso è soggetto a forti limitazioni:
Ricostruzioni
«a ritroso»
Luglio 2016
81
Mandatari Italia
 Utilizzando un sistema di simulazione
«in avanti» (es. PC-Crash) la ricostruzione
avviene secondo le fasi:
Ricostruzioni
«in avanti»
Luglio 2016
Identificazio
ne di un
probabile
punto d’urto
Collocazion
e dei veicoli
nel P.P.U e
definizione
velocità
iniziali
Calcolo della
collisione e
dei moti e
delle velocità
post-urto
Iterazione:
ottimizza
P.P.U. e
velocità
iniziali
89
Mandatari Italia
Planimetria e direzioni pre-urto (frecce)
Ricostruzioni
«in avanti»
Luglio 2016
90
Mandatari Italia
Ricostruzioni
«in avanti»
Liquido radiatore
veicolo 1
Luglio 2016
91
Mandatari Italia
Ricostruzioni
«in avanti»
Luglio 2016
92
Mandatari Italia
Primo tentativo di ricostruzione
Video
Ricostruzioni
«in avanti»
Calcolo delle
posizioni finali in
funzione dei
parametri impostati
Luglio 2016

93
Mandatari Italia
Iterazione e ottimizzazione
Video
Ricostruzioni
«in avanti»
Le vel. pre-urto, il PPU e
la posizione dei veicoli
sono variati fino a
ottenere le posizioni di
quiete effettive.
Luglio 2016

94
Mandatari Italia
Iterazione e ottimizzazione
PRIMA IMPOSTAZIONE

Ricostruzioni
«in avanti»
OTTIMIZZAZIONE

RICOSTRUZIONE
DEL SINISTRO
Luglio 2016
95
Mandatari Italia
Gli approcci «in avanti» portano numerosi
vantaggi in termini di affidabilità:
Ricostruzioni
«in avanti»
  modello di collisione a 6 gradi di libertà
(traslazioni in x,y,z - calcolo di rollio, beccheggio
e imbardata) e/o utilizzo di modelli evoluti es. FEM, multi-body (facilità?)
Video
Luglio 2016
Video
96
Mandatari Italia
Gli approcci «in avanti» portano numerosi
vantaggi in termini di affidabilità:
  i moti post-urto sono calcolati in base a
modelli dinamici dei veicoli (compresa
l’identificazione del ribaltamento)
Ricostruzioni
«in avanti»
Luglio 2016
  controllo dei parametri dei collisione e
efficace verifica delle incertezze (es. massa
veicoli, baricentro, altezza urto, attrito ruote,
punto d’urto, energia di def., ….)
97
Mandatari Italia
L’errore sulla ricostruzione dipende da:
Analisi delle
incertezze
Luglio 2016
98
Mandatari Italia
 Come capire se si è ottenuta una
«buona» ricostruzione?
Valutazione
della
ricostruzione
Luglio 2016
112
Mandatari Italia
PC-Crash
Storia, caratteristiche e modelli fisici
Luglio 2016
119
Mandatari Italia
Storia
 Nel 1990 viene distribuita la prima versione
commerciale, sviluppata all’Università di Graz
(Austria)
 Nel 1993 viene implementato l’ambiente 3D
 Nel 1995 viene creata la sede DSD a Linz
(Austria) e viene introdotto l’ottimizzatore
 Nel 1999 viene introdotto il sistema multibody per l’analisi degli urti con pedoni
 Nel 2001 è effettuata la validazione
ricostruendo 20 crash-test (fra cui i 12 RICSAC)
 Ad oggi è in distribuzione la versione 10.2, con
ambiente e CAD 3D, multi-body evoluto,
modulo FEM, gestione delle nuvole di punti
Luglio 2016
120
Mandatari Italia





Storia











Luglio 2016
simulatore in avanti con metodo di collisione impulsivo
simulazioni a ritroso con modello a 2 e 3 gradi di libertà
Metodi di collisione basato sulla rigidità
metodo basato su mesh
urti tra veicoli, urti con motocicli/biciccli, urti con veicoli con
rimorchio
sinistri con ribaltamento
modulo FEM
catalogo EES
modulo per il calcolo delle energie di deformazione
catalogo crash-test (oltre 400)
modelli 3D dei veicoli (oltre 1000)
database di immagini con riferimento di scala di centinaia di
veicoli
sistema multibody per l'analisi degli urti con pedone, con
conducenti dei mezzi a due ruote e per l'analisi del moto
degli occupanti dei veicoli e dei carichi
CAD 3D
possibilità di definire un piano stradale con mesh
tridimensionale
importazione di bitmap, disegni DXF e nuvole di punti
121
Mandatari Italia
Validazione del software
Validazione
I modelli utilizzati da PC-Crash sono stati validati
ricostruendo 20 crash-test:
 7 condotti dal JARI – Japanese Automobile Research
Institute
 12 RICSAC
 1 test condotto da McHenry
utilizzati come riferimento per la validazione dei
modelli di ricostruzione [3, 4].
Altre validazioni relative a modelli aggiuntivi sono
riportate in [5, 6, 7, 8].
La validazione di PC-Crash è riconosciuta anche in [9].
Luglio 2016
122
Mandatari Italia
Modelli Fisici
Modelli fisici
Luglio 2016
123
Mandatari Italia
Modelli Fisici
Simulatore in avanti 
calcolo della collisione e dei moti post-urto:
Modelli fisici
1.
2.
Luglio 2016
Modello fisico per descrivere cineticamente il
moto del veicolo utilizzando
Modello fisico per descrivere gli effetti della
collisione
124
Mandatari Italia
Modello Dinamico del veicolo
Modello del
veicolo
In PC-Crash i veicoli sono modellati come corpi rigidi
(i.e. indeformabili) che si muovono sotto l’effetto di
forze esterne:
• Forze all’interfaccia pneumatico/strada
 Gravità
 Vento e resistenza aerodinamica
Immagini tratte da [2]
Luglio 2016
125
Mandatari Italia
Modello di Collisione impulsivo
Applicazioni
Consente di ricostruire:
Modello di
collisione
impulsivo
Luglio 2016
126
Mandatari Italia
Applicazioni
Urti Pieni
Modello di
collisione
impulsivo
Luglio 2016
Video
127
Mandatari Italia
Applicazioni
Urti con slittamento
Modello di
collisione
impulsivo
Luglio 2016
Video
128
Mandatari Italia
Applicazioni
Urti con cedimenti strutturali
Modello di
collisione
impulsivo
Luglio 2016
Video
129
Mandatari Italia
Considerazioni Generali
Modello di
collisione
impulsivo
Luglio 2016
130
Mandatari Italia
1.
Modello di
collisione
impulsivo
Luglio 2016
Utilizzando un modello impulsivo, i soggetti
coinvolti nel sinistro (motociclo, autoveicolo, ..)
sono modellati come corpi rigidi, cioè come un
unico elemento non deformabile (nel senso che
la massa del corpo e i suoi momenti di inerzia
sono considerati costanti)
131
Mandatari Italia
2.
Modello di
collisione
impulsivo
A seconda della complessità con cui viene
descritto il corpo si hanno modelli da 2 a 6 gradi
di libertà:
Punto
su un piano
Rettangolo
Il corpo può solo
traslare nelle
coordinate x-y.
Modello di collisione
a 2 gradi di libertà
Il corpo può traslare
nelle coordinate x-y e
può ruotare sull’asse z.
Modello di collisione a
3 gradi di libertà
Parallelepipedo
Il corpo può traslare
nelle coordinate x-y-z e
può ruotare sui tre assi.
Modello di collisione a
6 gradi di libertà
Il modello di Kudlich-Slibar è a 3 o 6 gradi di libertà
Luglio 2016
132
Mandatari Italia
Ipotesi
Modello di
collisione
impulsivo
Luglio 2016
133
Mandatari Italia
Ipotesi
1.
Modello di
collisione
impulsivo
La collisione si sviluppa in due fasi distinte:
a) compressione delle strutture e reciproca
compenetrazione dei corpi, con conseguente
deformazione degli stessi; la fase di compressione
ha termine quando i veicoli raggiungono una
velocità comune nell’area di contatto;
b) dopo tale momento, si ha la fase di restituzione
elastica (parziale), ove i corpi tendono a riassumere
la propria forma originaria
Img. da [1]
Compressione
Luglio 2016
Restituzione
134
Mandatari Italia
Ipotesi
2.
Modello di
collisione
impulsivo
Durante la collisione (compenetrazione + restituzione),
fra le aree di contatto tra i corpi si sviluppano delle
forze di interazione (FI), che determinano la
deformazione dei corpi stessi e una variazione della
loro Q e L. Tali forze raggiungono il valore massimo al
termine della fase di compenetrazione.
FI
t
Immagine tratta da [1]
Luglio 2016
136
Mandatari Italia
Ipotesi
3.
Modello di
collisione
impulsivo
Le forze di interazione nell’area di contatto FI sono di
entità molto superiore rispetto alle altre forze agenti
sui veicoli (gravità, reazione del terreno, attrito,
vento), che possono quindi essere considerate
trascurabili durante la collisione.
FI FI
FI >> g, N, A, W
Luglio 2016
137
Mandatari Italia
Ipotesi
5.
Modello di
collisione
impulsivo
a) Tenendo conto delle ipotesi 3 e 4, le forze di impatto
non vengono calcolate in funzione del tempo, ma ne
viene considerato soltanto l'integrale, cioè l'impulso
(area sottesa al grafico verde), che determina la variazione
dei valori di Q e L dei singoli mezzi (clicca qui per i dettagli in
appendice).
FI
IC
IR
t
𝐼𝑚𝑝𝑢𝑙𝑠𝑜
Luglio 2016
140
Mandatari Italia
Ipotesi
5.
Modello di
collisione
impulsivo
b) Data l’ipotesi 1, i corpi sono soggetti a due differenti
impulsi: il primo IC, durante la fase di compressione, il
secondo, IR, durante la fase di restituzione. In virtù di IC
i mezzi raggiungono una velocità comune nell’area di
contatto; per effetto di IR si ha poi la separazione.
FI
IC
IR
t
𝐼𝑚𝑝𝑢𝑙𝑠𝑜 𝑑𝑖 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠𝑖𝑜𝑛𝑒 IC
𝐼𝑚𝑝𝑢𝑙𝑠𝑜 𝑑𝑖 𝑅𝑒𝑠𝑡𝑖𝑡𝑢𝑧𝑖𝑜𝑛𝑒 IR
Luglio 2016
141
Mandatari Italia
Ipotesi
5.
Approfondimento.
Cosa succede durante la fase di compressione?
Modello di
collisione
impulsivo
Luglio 2016
142
Mandatari Italia
Ipotesi
5.
Approfondimento.
Cosa succede durante la fase di restituzione?
Modello di
collisione
impulsivo
Luglio 2016
144
Mandatari Italia
Ipotesi
5.
Modello di
collisione
impulsivo
Approfondimento.
Urto pieno frontale.
Dati:
massa veicolo: 1200kg
massa barriera: ∞
vC: 72 km/h
1. Che velocità raggiunge l’autoveicolo, nell’area di contatto con la
barriera, alla fine della fase di compressione?
Luglio 2016
146
Mandatari Italia
Ipotesi
6.
Modello di
collisione
impulsivo
Il rapporto fra l'impulso nella fase di restituzione e
l'impulso nella fase di compressione è dato dal
coefficiente di restituzione «k». Tanto più k è grande,
tanto più varia la quantità di moto dei mezzi tra il
momento della massima compressione e la fine della
fase d’urto.
Luglio 2016
149
Mandatari Italia
Ipotesi
7.
Modello di
collisione
impulsivo
Poiché non si considera l’andamento nelle forze nel
tempo si assume che:
a)
la collisione avvenga in un intervallo di tempo di
durata infinitesima, chiamato «istante della
collisione»; l’istante della collisione è collocato
alla fine dell’impulso di compressione, quando i
mezzi hanno la massima compenetrazione
reciproca
b)
l’impulso (I = IC + IR) sia applicato in un singolo
punto dello spazio, chiamato «punto di impatto»
(punto di azione della risultante delle forze di
impatto)
IR
il «punto di impatto» è collocato sulla «superficie
o piano di contatto», che approssima la tangente
al profilo di deformazione dei veicoli
c)
Luglio 2016
160
Mandatari Italia
Ipotesi
7.
Schematizzazione grafica.
Modello di
collisione
impulsivo
Luglio 2016
161
Mandatari Italia
Ipotesi
7.
Differenza fra punto di impatto e centro di massa
Modello di
collisione
impulsivo
Luglio 2016
162
Mandatari Italia
Ipotesi
8.
Una volta definita la superficie di contatto, è possibile
«dividere» l’impulso in una componente N normale
(ortogonale) al piano di contatto e in una componente
T parallela al piano di contatto.
Modello di
collisione
impulsivo
Luglio 2016
164
Mandatari Italia
Note sul coefficiente di attrito
Modello di
collisione
impulsivo
Luglio 2016
169
Mandatari Italia
Sommario
Modello di
collisione
impulsivo
Luglio 2016
170
Mandatari Italia
Considerazioni sulla posizione dei mezzi all’urto
La posizione e l’inclinazione dei mezzi sul piano viabile alla
massima compenetrazione può essere diversa dalla posizione
dei mezzi al momento del primo contatto.
Modello di
collisione
impulsivo
Luglio 2016
171
Mandatari Italia
Esercizio
Modello di
collisione
impulsivo
Luglio 2016
176
Mandatari Italia
Derivazione analitica
Immagine
tratta da [2]
Modello di
collisione
impulsivo
Il modello di Kudlih-Slibar calcola
le velocità post-urto
Luglio 2016
178
Mandatari Italia
T
Modello di
collisione
impulsivo
N
Immagine
tratta da [2]
Conservazione della quantità di moto
Luglio 2016
179
Mandatari Italia
Veicolo 1
Modello di
collisione
impulsivo
t1
n1
Immagine
tratta da [2]
N
T
Conservazione del momento angolare
n1
T
N
t1
Luglio 2016
180
Mandatari Italia
Immagine
tratta da [2]
Risultato
Modello di
collisione
impulsivo
Luglio 2016
181
Mandatari Italia
Immagine
tratta da [2]
n
t
Modello di
collisione
impulsivo
Prima dell’urto
Luglio 2016
182
Mandatari Italia
Immagine
tratta da [2]
n
t
Modello di
collisione
impulsivo
Dopo dell’urto
Luglio 2016
183
Mandatari Italia
Immagine
tratta da [2]
Segue che:
Modello di
collisione
impulsivo
Luglio 2016
184
Mandatari Italia
Immagine
tratta da [2]
Modello di
collisione
impulsivo
Coefficiente di restituzione
Luglio 2016
185
Mandatari Italia
Immagine
tratta da [2]
Modello di
collisione
impulsivo
Coefficiente d’attrito
Luglio 2016
186
Mandatari Italia
L’introduzione di μ e k consente di ricavare T e N
Modello di
collisione
impulsivo
𝑉𝑇′ = 𝑉𝑇 + 𝑐1 𝑇 − 𝑐3 𝑁
𝑉𝑁′ = 𝑉𝑁 − 𝑐3 𝑇 + 𝑐2 𝑁
Luglio 2016
187
Mandatari Italia
Significato alternativo del coefficiente di restituzione
Modello di
collisione
impulsivo
Luglio 2016
191
Mandatari Italia
Calcolare il momento di inerzia
Modello di
collisione
impulsivo
TC(NC)
Luglio 2016
TR(NR)
193
Mandatari Italia
Note sul coefficiente di restituzione
Restituzione
Luglio 2016
196
Mandatari Italia
Velocità di separazione
Restituzione
V’N è anche detta velocità di separazione, in quanto
corrisponde alla velocità con cui si separano i mezzi
dopo l’urto
Luglio 2016
198
Mandatari Italia
«Stimare» il coefficiente di restituzione dal video
Video
Restituzione
Luglio 2016
200
Mandatari Italia
Video
Restituzione
Luglio 2016
201
Mandatari Italia
Video
Restituzione
Luglio 2016
202
Mandatari Italia
Caso di cedimento strutturale
Consideriamo un crash-test small overlap, in cui la ruota
anteriore viene divelta a seguito della collisione.
Restituzione
• Come si sviluppa la fase d’urto?
• Esiste un momento in cui la compenetrazione ha
termine?
Luglio 2016
203
Mandatari Italia
K negativo – esempi
Restituzione
Luglio 2016
223
Mandatari Italia
K negativo – ATTENZIONE!
Restituzione
Luglio 2016
224
Mandatari Italia
Punto di impatto e centro di massa
Determinare il punto di impatto
Punto di
impatto e
centro di
massa
Luglio 2016
226
Mandatari Italia
Esercizi conclusivi
Esercizio 1
Esercizi
Luglio 2016
235
Mandatari Italia
Esercizi conclusivi
Esercizio 2
Esercizi
Luglio 2016
238
Mandatari Italia
Energia di deformazione
Distribuzione tra i due veicoli dell’energia di Deformazione ED
EES
Luglio 2016
241
Mandatari Italia
Parametri
Linee guida
Luglio 2016
244
Mandatari Italia
Impostazione in PC-Crash (Urto->Simulazione Post-Urto)
PC-Crash
Luglio 2016
245
Mandatari Italia
PC-Crash
Luglio 2016
246
Mandatari Italia
PC-Crash
Velocità Iniziali
Luglio 2016
247
Mandatari Italia
PC-Crash
Coefficiente di restituzione
Luglio 2016
248
Mandatari Italia
PC-Crash
Velocità di separazione
Luglio 2016
249
Mandatari Italia
PC-Crash

Superficie di Contatto
Luglio 2016
250
Mandatari Italia
PC-Crash

Punto di Impatto
Luglio 2016
251
Mandatari Italia
PC-Crash
EES (calcolati in base al POI, editabili a mano)
Luglio 2016
252
Mandatari Italia
PC-Crash
Attrito, sia statico che dinamico
Luglio 2016
253
Mandatari Italia
Cono di Attrito Statico
PC-Crash
Attrito, sia statico che dinamico
Luglio 2016
254
Mandatari Italia
PC-Crash
Per quale dei video mostrati ha senso usare un
piano di contatto inclinato?
Inclinazione Piano di Contatto
Luglio 2016
255
Mandatari Italia
Ricostruzione di un
crash-test
Utilizzando il software PC-Crash: approccio in
avanti e confronto con la metodologia a ritroso
Luglio 2016
256
Mandatari Italia
Interfaccia Utente
Ricostruzione
di un crashtest
Luglio 2016
257
Mandatari Italia
1.
2.
Analisi dei danni ai veicoli: tipologia di collisione, EES
e parametri iniziali
Importare e/o disegnare la planimetria (ppu, tracce,
posizioni di quiete, etc.)
Ricostruzione
di un crashtest
Luglio 2016
3.
4.
Importare i veicoli in PC-Crash
Impostare i dati dei veicoli e assegnare sagome 2D
e/o 3D
5. Impostare «lo stato» dei veicoli dopo la collisione
6. Posizionare i veicoli all’urto e fissare le posizioni di
quiete
7. Configurare i parametri di collisione
8. Procedura iterativa di ottimizzazione
9. Valutazione della variazione dei parametri (esempi)
10. Definire la fase pre-urto
11. Diagrammi, report e presentazione dei risultati
258
Mandatari Italia
1.
Ricostruzione
di un crashtest
• K < 0,2 – collisione fortemente plastica
• «Aggancio» fra le ruote – Attrito Statico
• Punto di impatto all’altezza della ruota (≈30cm da terra)
Luglio 2016
259
Mandatari Italia
1.
Ricostruzione
di un crashtest
Crash Test NHTSA 1975
Mitsubishi Galant 1467 kg contro barriera
Velocità collisione 56 km/h
Luglio 2016
260
Mandatari Italia
2. Importare e/o disegnare la planimetria
(ppu, tracce, posizioni di quiete, etc.)
FileImportaBitmap
Ricostruzione
di un crashtest
Cartella:
1) RicostruzioneCrashTest
Immaginieingedr.jpg
2) RicostruzioneCrashTest
Immaginiendlage.jpg
Luglio 2016
261
Mandatari Italia
2.
Importare e/o disegnare la planimetria (ppu, tracce,
posizioni di quiete, etc.)
Ricostruzione
di un crashtest
Una volta importate le bitmap possono essere
(Menù: ExtraBitmap):
• Spostate
• Ruotate
• Scalate
• Bloccate (per evitarne la modifica)
• «Spente»
• Elaborate (luminosità, contrasto, trasparenza)
Doppio Click
Luglio 2016
262
Mandatari Italia
3.
Veicolo  Database veicoli
Ricostruzione
di un crashtest
Luglio 2016
263
Mandatari Italia
3.
Seat Ibiza 1.05
Mitsubishi Galant 1800 Glsi
Ricostruzione
di un crashtest
Luglio 2016
264
Mandatari Italia
4.
Ricostruzione
di un crashtest
Luglio 2016
e/o 3D
Veicolo:
Veicolo-DXF 
File 
Sagoma 2D 
Apri DXF
265
Mandatari Italia
4.
e/o 3D
Veicolo  Impostazione veicolo
Ricostruzione
di un crashtest
Luglio 2016
266
Mandatari Italia
4.
Ricostruzione
di un crashtest
Luglio 2016
e/o 3D
Impostazioni dei veicoli
Per entrambi, altezza CG: 0,5m
Seat:
massa 895 kg
Mitsubishi: massa 1142 kg
267
Mandatari Italia
5.
Impostare «lo stato» dei veicoli dopo la collisione
Dinamica
 Sequenze
Ricostruzione
di un crashtest
Luglio 2016
268
Mandatari Italia
6.
Ricostruzione
di un crashtest
Luglio 2016
Posizionare i veicoli all’urto e fissare le posizioni di
quiete
Posizioni all’urto
---------------------
Posizioni di Quiete
-----------------------
Dinamica 
Sposta/Ruota
Veicolo
Urto 
Posizioni Statiche
269
Mandatari Italia
7.
Configurare i parametri di collisione
Ricostruzione
di un crashtest
Luglio 2016
270
Mandatari Italia
8.
Procedura iterativa di ottimizzazione
Urto 
Ottimizza Simulazione
Ricostruzione
di un crashtest
Luglio 2016
Parametri per l’ottimizzazione
271
Mandatari Italia
8.
Urto 
Ottimizza Simulazione
Ricostruzione
di un crashtest
Impostazioni per veicolo
Luglio 2016
272
Mandatari Italia
8.
Algoritmo Genetico 
Si «muove» lungo la curva dell’errore per
per trovare i valori che portano al minimo errore
Ricostruzione
di un crashtest
Luglio 2016
273
Mandatari Italia
8.
Algoritmo Montecarlo 
Prova tutte le combinazioni dei parametri per fare
la mappa dell’errore
Ricostruzione
di un crashtest
Luglio 2016
274
Mandatari Italia
Disegnare percorso
Ricostruzione
di un crashtest
Luglio 2016
275
Mandatari Italia
Assegnare percorso
Dinamica 
Assegna Percorso
Ricostruzione
di un crashtest
Luglio 2016
276
Mandatari Italia
Calcoli cinematici pre-urto
Dinamica 
Calcoli Cinematici
Ricostruzione
di un crashtest
Luglio 2016
277
Mandatari Italia
11. Diagrammi, report e presentazione dei risultati
Ricostruzione
di un crashtest
Luglio 2016
DIAGRAMMI
Opzioni 
Diagrammi
REPORT
Opzioni 
Valori
VISUALIZZAZIONE
OGGETTI A SCHERMO
Opzioni 
Preferenze  Refresh
STAMPA
PLANIMETRIE
File 
Dati/Modelli di stampa
Anteprima di stampa
Stampa
278
Mandatari Italia
Simulazione a Ritroso
1. Definizione dei percorsi post-urto:
Dinamica  Segue percorso a ritroso
Ricostruzione
di un crashtest
Luglio 2016
2. Calcolo delle velocità pre-urto
Urto  Simulazione urto a ritroso
279
Mandatari Italia
1. Definizione dei percorsi post-urto:
Dinamica  Segue percorso a ritroso
Ricostruzione
di un crashtest
Luglio 2016
280
Mandatari Italia
2. Calcolo delle velocità
pre-urto
Urto  Simulazione urto a
ritroso
Ricostruzione
di un crashtest
1.
2.
3.
Luglio 2016
Momento a ritroso:
• 2 gradi di libertà con
direzioni conosciute
EES a ritroso:
• 2 gradi di libertà con
EES noti + direzione di
un mezzo conosciuta
MomentoMOM a ritroso:
• 3 gradi di libertà
281
Mandatari Italia
Appendice
Richiami di matematica e di fisica per la
ricostruzione dei sinistri stradali
Luglio 2016
282
Mandatari Italia
Grandezze vettoriali e grandezze scalari
Richiami di
matematica
e di fisica
Luglio 2016
283
Mandatari Italia
Descrivere le relazioni fra grandezze fisiche
Descrivere le relazioni tra grandezze fisiche.
Richiami di
matematica
e di fisica
Luglio 2016
284
Mandatari Italia
Forza, massa, accelerazione
Richiami di
matematica
e di fisica
Luglio 2016
285
Mandatari Italia
Accelerazione, spazio, velocità
Richiami di
matematica
e di fisica
Luglio 2016
286
Mandatari Italia
Quantità di moto
Richiami di
matematica
e di fisica
Luglio 2016
287
Mandatari Italia
Momento angolare
Richiami di
matematica
e di fisica
Luglio 2016
288
Mandatari Italia
Centro di massa
Richiami di
matematica
e di fisica
Luglio 2016
289
Mandatari Italia
Impulso e momento di un forza
Richiami di
matematica
e di fisica
Luglio 2016
290
Mandatari Italia
Impulso e momento di un forza
Richiami di
matematica
e di fisica
Luglio 2016
291
Mandatari Italia
Attrito statico e attrito dinamico
Richiami di
matematica
e di fisica
Luglio 2016
292
Mandatari Italia
Energia cinetica
Richiami di
matematica
e di fisica
Luglio 2016
293
Mandatari Italia
Energia rotazionale
Richiami di
matematica
e di fisica
Luglio 2016
294
Mandatari Italia
Bibliografia e
Contatti
Elenco di alcuni testi di riferimento
Luglio 2016
295
Mandatari Italia
Bibliografia
Luglio 2016
1.
Handbook of Accident Reconstruction, A. Moser & H. Burg
2.
The collision and trajectory models of PC-Crash, H.
Steffan & A. Moser, SAE International Paper 960886
3.
Validation of PC-Crash - A momentum-based accident
reconstruction program, W. E. Cliff & D. T. Montgomery,
SAE International Paper 960885
4.
Reconstruction of Twenty Staged Collisions with PCCrash's Optimizer, W. E. Cliff & A. Moser, SAE International
Paper 2001-01-0507
5.
Data from Five Staged Car to Car Collisions and
Comparison with Simulations, Bailey M. & Lawrence J &
Fowler S & Williamson P. et al., SAE 2000-01-0849
6.
A Comparison Study between PC-Crash Simulation and
Instrumented Handling Maneuvers, Kiefer A. & Bilek D., &
Moser A. & Webb A., SAE 2011-01-1121
296
Mandatari Italia
Bibliografia
7.
The Pedestrian Model in PC-Crash –The Introduction of a
Multi Body System and its Validation, Moser A., Steffan
H., Kasanický G., SAE TECHNICAL PAPER SERIES, 199901-0445
8.
Validation of the PC -Crash Pedestrian Model, Moser A.,
Steffan H., Hoschopf H., Kasanicky G., SAE 2000-01-0847
9.
A fuzzy approach for vehicle-pedestrian collision
reconstruction, D. Vangi, Vehicle System Dynamics, vol. ?,
pp. 250-268, ISSN:0042-3114, 2009
10. Vehicle Accident Analysis and Reconstruction Methods,
R.M. Brach, SAE International
11. Ricostruzione della dinamica degli incidenti stradali:
Principi e Applicazioni, D. Vangi, Firenze University Press
Luglio 2016
297
Mandatari Italia
Studio Del Cesta
P. I. Andrea Del Cesta
Via F. Turati, 35/P
Loc. Arena Metato
56017 San Giuliano Terme (PI)
Contatti
T: 050 81 04 50
www.studiodelcesta.com
PC-Crash.it
www.pc-crash.it
M: 333 62 45 116
Luglio 2016
298

anteprima - PC

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