Comparativa de modelos de simulación de vuelco de autobuses según los procedimientos del reglamento 66

Donaire Sánchez, Jesús Manuel (2016). Comparativa de modelos de simulación de vuelco de autobuses según los procedimientos del reglamento 66. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Industriales (UPM).

Description

Title: Comparativa de modelos de simulación de vuelco de autobuses según los procedimientos del reglamento 66
Author/s:
  • Donaire Sánchez, Jesús Manuel
Contributor/s:
  • Alcalá Fazio, Enrique
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales
Date: September 2016
Subjects:
Faculty: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Department: Ingeniería Mecánica
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

En primer lugar, y con objeto de introducir en materia y ofrecer un punto de vista general sobre el tema a tratar al lector, se presenta este breve resumen de la comparación entre los dos métodos virtuales de homologación que permite el Reglamento 66 de Ginebra: cálculo cuasiestático basado en el ensayo de componentes y ensayo virtual de vuelco de un vehículo completo. El principal objetivo es tratar de averiguar el grado de equivalencia entre ambos métodos. El método de elementos finitos (MEF), es un método que aplican la mayoría de softwares de análisis de estructuras en ingeniería. Su idea principal es cambiar la continuidad del objeto de estudio por una discretización del mismo en elementos finitos, aplicando las ecuaciones que describen el sistema a cada uno de los nodos que definen dichos elementos. En este proyecto en particular, se pretende aplicar dicho método a la superestructura de un autobús con el objetivo de comparar dos métodos de homologación establecidos por el Reglamento 66. La recreación de ambos métodos se realizará con un ordenador mediante los programas ANSYS y LS DYNA. Es importante destacar que el autobús elegido para este proyecto se trata de un modelo nunca ensayado de la marca BEULAS, ya que no sólo posee la superestructura formada por elementos BEAM, sino también por elementos SHELL en el techo, parachoques y lateral. Además posee elementos MASS que simulan las masas de las personas en los asientos, motor y otros elementos cuyo peso es importante para los resultados de las simulaciones. Por lo tanto, se trata de un modelo muy adecuado para hallar el grado de equivalencia entre ambos métodos de una manera eficaz y fiable. Lo que a continuación se detalla son las diferentes fases por las que ha pasado este proyecto y que determinan la estructura final de este documento: - Montaje del modelo de autobús en la plataforma en ANSYS y conversión a LS DYNA. - Modelizado del método cuasiestático en LS DYNA con el software Ls PrePost. - Análisis de resultados. - Comparación de resultados entre ambos métodos de homologación. Montaje del modelo de autobús en la plataforma: En esta fase se tratará de modelizar el vuelco del autobús mediante simulación en ANSYS. Durante la misma, se deberá adaptar el modelo de autobús a la plataforma, así como crear ésta conforme al Reglamento 66, cumpliendo una serie de requisitos necesarios para que el ensayo sea válido. Esta fase del proyecto ha sido la que mayor duración ha tenido debido a la complejidad del modelo. Debido a esta complejidad, se ha dividido en diferentes etapas: - Orientación del autobús según los ejes de la plataforma de vuelco, ya que sus sistemas de coordenadas tienen una orientación diferente. Para llevar a cabo esta etapa se han utilizado las herramientas de GIRAR y TRASLADAR que ANSYS proporciona. Debido a que se trata a un modelo de autobús completo, la complejidad de la rutina de orientación y montaje en plataforma está en los diferentes elementos que posee el modelo (SHELL, BEAM, SOLID, LINK, COMBI y MASS), ya que esta operación de giro y traslación tiene que llevarse a cabo para cada tipo de elemento por separado. - Creación de un punto de referencia respecto al cual se posicionará el modelo de autobús en la plataforma de vuelco. Una vez preparada la rutina de montaje en la plataforma, se procede a obtener el fichero file.k necesario para posteriormente ver los resultados en el programa Ls PrePost. Este ensayo virtual es uno de los más utilizados para la homologación de autobuses, debido al gran coste que ahorra con respecto al ensayo de vuelco real. Modelizado del ensayo cuasiestático: En esta etapa, se ha modelizado el segundo método de homologación virtual que permite el Reglamento 66 de Ginebra. La modelización se ha llevado a cabo según los requisitos establecidos en el mismo. Se ha utilizado el programa LS PrePost, debido a la rapidez de modelado y a la simplicidad del mismo. El ensayo consiste en deformar el autobús con un plano cuya inclinación coincide con la inclinación que adquiere el autobús en el momento en el que toca el suelo en el ensayo dinámico de vuelco. Este método es realmente difícil de validar con un ensayo real, debido a la gran energía necesaria para deformar el autobús. Por esta razón resulta especialmente interesante este método de homologación virtual, debido a los grandes costes que ahorra. Análisis de resultados: Tras el análisis por ordenador de ambos métodos, es necesario verificar que el comportamiento sea el esperado, de manera que tanto el movimiento como las velocidades y energías estén dentro de los valores normales en el tipo de ensayo correspondiente. Si se diera el caso de un dato o un comportamiento inesperado, habría que detectar el problema y solucionarlo, volviendo atrás en el proceso tantas veces como sea necesario y reiterando el análisis por elementos finitos. Si por el contrario, el comportamiento y los valores de energía se encuentran entre los valores esperados, el ensayo se considera válido y se debe analizar y concluir si la resistencia al vuelco del vehículo es adecuada para su posterior vida útil. Comparación de resultados: Una vez realizadas y verificadas las simulaciones de ambos métodos, se procede a compararlas entre sí. Para la comparación de los resultados de ambos ensayos se han utilizado los siguientes parámetros: energía, deformación de la estructura y forma de los perfiles deformados. Cabe destacar que las comparaciones de la deformación de la estructura se han hecho para un nivel de energía concreto, ya que los instantes de tiempo son diferentes en ambos métodos de homologación.

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Item ID: 43844
DC Identifier: http://oa.upm.es/43844/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:43844
Deposited by: Biblioteca ETSI Industriales
Deposited on: 08 Nov 2016 08:56
Last Modified: 08 Nov 2016 08:56
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