Diseño y cálculo de ligamentos desechables para impactador antropomórfico de uso en ensayos de seguridad pasiva en automoción

López Villanueva, Germán
Alba López, Juan José (dir.)

Universidad de Zaragoza, CPS, 2011
Departamento de Ingeniería Mecánica, Área de Ingeniería e Infraestructura de los Transportes

Ingeniero Industrial

Resumen: La realización de este se proyecto se debe a la existencia de un único fabricante de impactadores antropomórficos con forma de pierna en el mercado. Una empresa está interesada en desarrollar un impactador con forma de pierna alternativo de forma que disminuya su alto coste de fabricación, lo que nos lleva a buscar una solución que permita realizar ensayos de una forma rápida y económica. La solución que se propone en este proyecto es diseñar las piezas que realizan la función de ligamentos, de forma que puedan ser sustituidos después de cada ensayo, aprovechando un mismo impactador antropomórfico. El diseño de los ligamentos está supeditado al cumplimiento del informe WG17 del European Enhanced Vehicle-Safety Committee, EEVC, (Comité Europeo para la Mejora de la Seguridad Vial) de Diciembre de 1998 con actualizaciones de 2002. El diseño se basa en encontrar una geometría y un material adecuado de forma que se cumplan los requisitos de certificación para los dos ensayos estáticos y el ensayo dinámico del informe WG17. Los ensayos estáticos que marca el informe para aceptar el impactador antropomórfico son un ensayo de flexión y uno de cortadura, donde se determinan el ángulo y el desplazamiento máximo según la fuerza aplicada y que se realizan con las piezas que simulan la “tibia”, el “fémur” y los “ligamentos”. Por el contrario, el ensayo dinámico, con el que se determina la aceleración máxima que alcanza el impactador antropomórfico cuando se hace chocar contra él un impactador de certificación, se realiza, además, con una cobertura que simula la “carne” y la “piel” de la pierna. Las simulaciones de los ensayos se han realizado mediante el método de los elementos finitos (MEF) y se ha comprobado si los resultados obtenidos cumplen la norma del informe WG17. Debido a que el proyecto se centra en el diseño de los ligamentos, las simulaciones de los ensayos estáticos se han realizado únicamente con estas piezas simulando los anclajes a tibia y fémur mediante unas restricciones de tipo MPC (Multiple-Point Constraints). Por el contrario, para el ensayo dinámico, ha sido necesario incluir en el cálculo la tibia, el fémur, la carne y la piel debido a las restricciones de centro de masas e inercias de la norma. Los resultados finales obtenidos, tanto los ligamentos por separado en los ensayos estáticos, como montados sobre la pierna completa en el ensayo dinámico, son satisfactorios y cumplen la normativa establecida.

Tipo de Trabajo Académico: Proyecto Fin de Carrera