Análisis por video correlación de resistencia de uniones de autobuses sometidas a flexión. Validación de modelos de elementos finitos.

Abstract

Con objeto de introducir el proyecto y ofrecer una visión global sobre el tema a tratar, se presenta aquí un resumen del análisis por video correlación de resistencias de uniones de autobuses sometidas a flexión y la validación de modelos de elementos finitos. Metodologías La correlación digital de imagen (CDI) se puede definir como una tecnología óptica, sin contacto, que adquiere, almacena y realiza un análisis de imágenes para extraer la forma, los desplazamientos y las tensiones de un objeto a ensayar, solamente a partir de dos cámaras y una calibración previa. Por otra parte, el método de los elementos finitos (MEF) es una metodología ampliamente utilizada en software de análisis de mecánica estructura, que consiste en estudiar un objeto con características continuas mediante su discretización en elementos finitos unidos por nodos, en los cuales se aplican individualmente las ecuaciones que describen el sistema. Objetivos En este proyecto se aplican ambas metodologías a una porción de la superestructura de perfiles huecos de acero de un autobús cuando se ve afectada por esfuerzos flectores, que se dan típicamente en situaciones de vuelco lateral del vehículo y provocan la aparición de rótulas plásticas en las zonas de mayor flexión, que consisten en abombamientos hacia dentro y hacia fuera de las paredes del perfil. Como la aproximación analítica resulta complicada debido a que las condiciones que se dan en este tipo de situación son altamente no-lineales en cuanto a la definición del material, con comportamiento distinto según trabaje en el régimen elástico o plástico, y también en cuanto a la geometría, al tratarse de un perfil hueco de pared delgada, se ve justificado el uso de metodologías alternativas. Según la metodología: (1) La aplicación de la CDI pretende estudiar la formación geométrica de rótulas plásticas en perfiles huecos de pared delgada sobre un ensayo mecánico. (2) Con el MEF se pretende crear un modelo que permita prever la relación entre el momento aplicado y el ángulo que se dobla el perfil y también que permita simular la formación de las rótulas plásticas. Para la validación del modelo MEF se usará el mismo ensayo de la CDI, realizando adicionalmente medidas mediante instrumentación clásica. Ensayos Los experimentos se realizan en una bancada de ensayos del INSIA. Se trata de empotrar mediante un utillaje concreto un trozo de perfil en forma de t invertida, representando así una porción de una superestructura y aplicar una fuerza creciente en el extremo. Por una parte, los dispositivos de instrumentación clásica como sensores de hilo, inclinómetros y la célula de carga permiten obtener datos sobre el momento aplicado en el extremo y el ángulo del perfil girado correspondientemente. Por otra parte, la grabación de las cámaras del equipo Vic3D de Correlated Solutions de la zona específica donde se formará la rótula plástica, que se dibuja con un tipo de patrón específico, y el uso de su software Vic permite obtener un mapa de desplazamientos de toda la ventana de análisis, incluyéndose el extremo de la rótula, denominado como punto A según D. Kecman, primer autor que estudió el fenómeno de las rótulas plásticas aplicadas precisamente a este tipo de estructuras.