Configuration optimization for a Hans device attachment system in a frontal crash scenario

Frontal Head Restraints (FHR) devices have been introduced in motorsport to prevent severe neck injuries. The aim of this work is to improve the safety performance of HANS by changing the tethers anchoring position on the restraint device in order to find an optimal configuration, also in terms of slack and tethers material. To achieve this goal, the neck injury criterion Nij was tried to be minimized. Experimental data obtained from a study previously conducted were used to validate the multibody model of the present work. The study consisted in a series of frontal impacts of a Hybrid III 50th Percentile in different configurations: without helmet, with helmet, with helmet and HANS. Once the validation was done, the attachment points on the HANS device were changed. The configurations that provided the best results in terms of Nij were then studied in detail by performing a tether slack and stiffness sensitivity analysis. Ultimately, a study using the Active Human Model (AHM) was also attempted in order to find a match between the results.

I dispositivi FHR (Frontal Head Restraints) sono stati introdotti nel motorsport per prevenire gravi lesioni al collo. L'obiettivo di questo lavoro è quello di migliorare le prestazioni dell’HANS modificando i punti di attacco dei tethers sul dispositivo di sicurezza, così come il lasco e il materiale, al fine di trovare una configurazione di ottimo. A tale scopo, si è cercato di minimizzare il valore del criterio di lesione al collo Nij. I dati sperimentali ottenuti da uno studio precedentemente condotto sono stati utilizzati validare il modello multibody del presente lavoro. Lo studio consisteva in una serie di impatti frontali di un Hybrid III in diverse configurazioni: senza casco, con casco, con casco e HANS. Una volta effettuata la validazione, sono stati modificati i punti di attacco dei tethers sul dispositivo HANS. Le configurazioni che hanno fornito i migliori risultati in termini di Nij sono state poi studiate in dettaglio eseguendo un'analisi di sensitività al lasco e alla rigidezza dei tethers. Infine, per trovare una corrispondenza tra i risultati è stato tentato anche uno studio utilizzando l'Active Human Model (AHM).