Desarrollo de un procedimiento de posicionado del modelo THUMS mediante la herramienta Piper

Abstract

La seguridad de los usuarios es uno de los aspectos que más ha evolucionado en el sector de la automoción desde sus inicios. Sin embargo, actualmente, la mortalidad debida a accidentes automovilísticos sigue siendo un problema pendiente de solución. Existen dos grandes grupos de sistemas aplicados a la seguridad de los vehículos, los sistemas de seguridad activa y los de seguridad pasiva. Los primeros, son aquellos que se anticipan al accidente o el impacto, ya sea dando asistencia al conductor, o actuando de manera autónoma sobre uno o varios sistemas del vehículo. Los sistemas de seguridad pasiva entran en funcionamiento en la fase de la colisión del vehículo, buscando garantizar la integridad del pasajero. Este trabajo se enmarca en el grupo de sistemas de seguridad pasiva. En la actualidad, existe un elevado grado de desarrollo de las herramientas existentes para evaluar la seguridad pasiva de vehículos y sus componentes. De todas ellas, las más destacables son los ATD (Anthropometric Test Device), comúnmente denominados dummys, o maniquíes antropomórficos instrumentados. Se trata de unos dispositivos físicos que tratan de modelizar, con la mayor biofidelidad posible, la anatomía y el comportamiento humano en escenarios de fuertes aceleraciones del organismo por impacto del vehículo. Estos dispositivos son utilizados para evaluar el riesgo de lesiones en los ensayos de homologación de vehículos, o de componentes como asientos o butacas. Gracias a su instrumentación, basada en acelerómetros, células de carga y transductores de desplazamiento, los maniquíes de impacto son capaces de aportar datos muy precisos sobre el comportamiento humano en ensayos de impacto, garantizando en los mismos una gran reproducibilidad. Sin embargo, estas herramientas físicas, y los ensayos en los que se emplean, suponen un coste económico muy elevado. Por este motivo, el desarrollo de herramientas virtuales de ensayo y validación ha experimentado un proceso evolutivo muy grande en el sector de la seguridad pasiva hasta la actualidad. Respecto de los ensayos físicos, las simulaciones permiten evaluar una mayor variedad de casos de impacto de manera más económica, así como ensayar componentes que aún se encuentran en fase de diseño. En el ámbito virtual, los HBM (Human Body Model) hacen la tarea propia de los maniquíes de impacto empleados en ensayos físicos. Son modelos de elementos finitos que imitan la anatomía y comportamiento del organismo humano gracias a la generación de mallas, a las que se asignan una serie de propiedades materiales y restricciones de comportamiento (según el tipo de elemento empleado para construir la malla), en función del órgano al que represente (estructura ósea, tejido muscular, piel, cartílago, tendones…). El modelo humano más avanzado de estas características es el THUMS (Total Human Model for Safety), desarrollado por Toyota, que es el empleado para el desarrollo del trabajo.