Optimización de modelos en elementos finitos de los maniquíes Hybrid-III percentiles 50% y 95% para su aplicación en transporte ferroviario

Abstract

En este artículo se presenta la metodología seguida para el desarrollo de los modelos matemáticos de los maniquíes Hybrid-III 50% y 95%, los cuales son capaces de predecir
correctamente los criterios de lesión asociados a cada región del cuerpo. Como aplicación práctica de los modelos, se evalúa la seguridad de butacas de tren mediante técnicas de simulación. En primer lugar se han desarrollado los modelos a través de su geometría tridimensional. También han sido asignados los diferentes materiales y propiedades de cada parte de los maniquíes. Posteriormente se ha seguido un proceso de optimización y de mejora que incluye la
verificación y validación de los maniquíes virtuales. Dicha validación se realiza a partir de los maniquíes físicos y de los datos experimentales que posee el Laboratorio de Seguridad Pasiva (LSP) del INSIA de la UPM, utilizando los maniquíes en varias configuraciones. Finalmente, se
realiza el proceso de optimización de estos modelos virtuales para que representen lo más fielmente posible la realidad, que su comportamiento sea preciso y que el tiempo de cálculo o coste computacional sea el menor posible.
Una vez creados los modelos en elementos finitos de ambos maniquíes, se emplean para analizar la seguridad de las butacas de tren mediante la simulación de los ensayos dinámicos que se describen en la norma GM/RT2100. Esta norma exige dos configuraciones de ensayo para evaluar la seguridad de las butacas. La primera configuración sirve para evaluar la resistencia y la integridad estructural de la butaca y sus anclajes mediante el uso de dos maniquíes Hybrid-III 95%. La segunda configuración se utiliza para evaluar la protección que las butacas ofrecen al ocupante mediante el uso de un maniquí Hybrid-III 50% instrumentado. En ambas configuraciones se realizan impactos en sentido de la marcha y en el sentido contrario y se compran los valores registrados en los maniquíes tanto en los ensayos reales como en las simulaciones matemáticas.