해석배경
자동차 상단 내부 자유 모션 헤드(FMH) 충격 안전 요구 사항(FMVSS 201)을 충족시키는 제품 설계는 엔지니어가 중요하게 고려해야 할 것 중 하나입니다. FMVSS201 안전 규정에 따르면 FMH에 15mph 속도의 충격이 가해질 때 머리 상해 기준값(Head Injury Criteria - HIC(d))이 1000 미만이어야 합니다. 일반적으로 자동차 내부 구성 요소 자체로는 HIC(d)값 증가에 큰 영향을 미치지 않지만 구성요소 내에 강철 구조 요소들로 큰 영향을 미칩니다. 따라서 내부 구성 요소와 강철 구조물 사이의 갭으로 인해 FMH의 가속 응답이 높은 HIC(d) 와 Peak G Force값에 영향을 미치지 않게 하기위한 몇가지 내부 에너지의 형태로 FMH의 운동 에너지를 흡수 할 수있는 규정이 제정되었습니다.
※ Peak G Force : FMVSS 201 상단 내부 헤드 충격 보호에 대한 대응책의 효과 - Arun Chickmenahalli
※ FMVSS201U – 미연방 자동차 안전성 표준 (Federal Motor Vehicle Safety Standard)
![FMH 실험이미지](https://www.midasmts.com/hs-fs/hubfs/%ED%95%B4%EC%84%9D%EB%B0%B0%EA%B2%BD%EC%9D%B4%EB%AF%B8%EC%A7%80.png?width=350&name=%ED%95%B4%EC%84%9D%EB%B0%B0%EA%B2%BD%EC%9D%B4%EB%AF%B8%EC%A7%80.png)
![실험조건](https://www.midasmts.com/hs-fs/hubfs/%ED%95%B4%EC%84%9D%EB%B0%B0%EA%B2%BD%EC%9D%B4%EB%AF%B8%EC%A7%802-1.png?width=350&name=%ED%95%B4%EC%84%9D%EB%B0%B0%EA%B2%BD%EC%9D%B4%EB%AF%B8%EC%A7%802-1.png)
FMVSS201 상단 내부 헤드 충격 보호는 탑승자를 충격으로부터 보호하기 위한 표준 요구사항을 명시합니다 .
이 표준은 승용차 및 10,000 파운드 이하 GWR을 가진 다목적 승용차, 트럭 그리고 버스에 적용됩니다. FMVSS 201의 준수 기준은 헤드 결과 가속의 무게 중심으로부터 계산 된 HIC(d)이며 FMVSS 201에 의해 설정된 성능 기준은 아래 공식에 따라 계산할 때 HIC(d)가 1000을 초과하지 않아야합니다.
![](https://www.midasmts.com/hs-fs/hubfs/%ED%95%B4%EC%84%9D%EB%B0%B0%EA%B2%BD%EC%9D%B4%EB%AF%B8%EC%A7%803..png?width=400&name=%ED%95%B4%EC%84%9D%EB%B0%B0%EA%B2%BD%EC%9D%B4%EB%AF%B8%EC%A7%803..png)
해석목적
- 차량 내장재와 탑승자의 머리 충돌 시의 상해치가 FMVSS201법규 만족 여부 확인하기 위함
- FMVSS201 법규에 따라 HIC(d) 및 피크 가속 값 측면에서 유한 요소 분석 결과와 해석결과를 비교하여 안전 플라스틱 시뮬레이션 방법을 모색하기 위함
해석모델 및 해석조건
![](https://www.midasmts.com/hs-fs/hubfs/%ED%95%B4%EC%84%9D%EC%A1%B0%EA%B1%B41-2.png?width=400&name=%ED%95%B4%EC%84%9D%EC%A1%B0%EA%B1%B41-2.png)
B-Pillar 구조
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• 노드 수 : 23,537개
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• 요소 수 : 25,850 개
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• 주 재료 : 아래 4가지 비선형 재료 모델이 사용
![](https://www.midasmts.com/hs-fs/hubfs/%ED%95%B4%EC%84%9D%EC%A1%B0%EA%B1%B43..png?width=400&name=%ED%95%B4%EC%84%9D%EC%A1%B0%EA%B1%B43..png)
비선형 재료 속성표
해석결과
midas NFX의 시뮬레이션에 따르면 HIC(d) 계수 값은 1,175이며 법규 기준치인 1,000를 넘어가므로 따라서 FMVSS201 규정 불충족으로 내장구조의 재설계가 필요합니다.
헤드 충돌 시스템의 변위 분포
![헤드충돌 시스템의 시간-가속화 Plot](https://www.midasmts.com/hs-fs/hubfs/%ED%95%B4%EC%84%9D%EA%B2%B0%EA%B3%BC2-2.png?width=350&name=%ED%95%B4%EC%84%9D%EA%B2%B0%EA%B3%BC2-2.png)
헤드충돌 시스템의 시간-가속화 Plot
설계 단계 CAE 솔루션 MeshFree
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