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7. Otomotiv Teknolojileri Kongresi
26-27 de mayo de 2014, BURSA - Turquía
VALIDEZ AL VUELCO DE ÓMNIBUS
Mertcan Kaptanoğlu, Özgün Küçük
RESUMEN
El vuelco de un ómnibus es uno de los siniestros más graves en comparación con otros tipos de
siniestros de ómnibus. En los países europeos, la certificación de suficiente resistencia a la de-
formación en el vuelco es obligatoria para homologar un automotor según el reglamento ECE 66-
02. La certificación se otorga después de resultados positivos de simulaciones por computadora
con estructura de ómnibus completa. La simulación especifica el vuelco de la estructura del
vehículo desde la plataforma basculante, o el impacto de una placa en la estructura del coche
que correspondería al choque de la estructura al caer al suelo.
Según el reglamento ECE 66-02, en el modelo de automotor se define el espacio de superviven-
cia de un pasajero para comprobar si hay alguna intrusión durante el vuelco. Esto asegura que
la estructura del coche tenga la resistencia suficiente para evitar intrusiones. También se analiza
el efecto del peso de los pasajeros y del equipaje sobre la energía absorbida por la estructura
del automotor durante el vuelco.
1. INTRODUCCIÓN
1.1. Objetivo
El propósito del reglamento ECE 66-02 es asegurar que la superestructura de los vehículos de
las Categorías M2 o M3, Clases II o III o Clase B con más de 16 pasajeros, tengan la resistencia
suficiente para que el espacio residual durante y después de que el vuelco no haya sufrido daños.
1.2. Reglamento ECE 66-02
El vuelco de un ómnibus es uno de los tipos de siniestros más graves en comparación con otros
tipos de siniestros de ómnibus. Es necesario fortalecer los bastidores de los ómnibus para man-
tener el espacio residual (espacio para los ocupantes) sin intrusiones, y minimizar las lesiones
de los ocupantes. En los países europeos, la certificación de suficiente resistencia a la deforma-
ción en el vuelco es obligatoria para homologar un automotor según el reglamento ECE 66-02. La
certificación se otorga después de resultados positivos de simulaciones por computadora con
estructura de ómnibus completa. El reglamento ECE 66-02 define un espacio de supervivencia
para los pasajeros.
1.3. Requisitos
Ninguna parte del vehículo que esté fuera del espacio residual al comienzo del ensayo (p. Ej.,
Pilares, anillos de seguridad, portaequipajes) deberá inmiscuirse en el espacio residual durante
el ensayo. Cualquier parte estructural que se encuentre originalmente en el espacio residual (por
ejemplo, agarraderas verticales, particiones, cocinas, inodoros) debe ignorarse al evaluar la in-
trusión en el espacio residual.
Dado que tales pruebas con estructura real son costosas y la eficiencia de la computadora es
cada vez mejor y más barata, las simulaciones de vuelco juegan un papel más importante
para la aprobación. La verificación del cálculo es un requisito obligatorio del reglamento, ya
que es responsabilidad del servicio técnico verificar los supuestos utilizados en el análisis de
elementos finitos.
2/9
2. ANÁLISIS DE VUELCO
2.1. Espacio residual
Espacio residual significa un espacio que se debe preservar en el compartimiento de los pasaje-
ros, la tripulación y el conductor para mejorar la posibilidad de supervivencia de los pasajeros,
conductor y tripulación en caso de un siniestro de vuelco.
La definición de espacio de supervivencia es la declaración del reglamento ECE 66-02 que se
utilizó para formar la base del modelo espacial de supervivencia. Se introdujo a 50 cm sobre el
piso, debajo de los pies de los pasajeros, a 30 cm de la superficie interior del costado del vehículo,
en todo el vehículo (también se consideraron las longitudes de acabado y se agregaron a estos
valores). El modelo del espacio de supervivencia consiste en marcos de vigas rígidas en cada
sección, montados rígidamente en la región dura debajo del piso. No hay una conexión de rigidez
entre estos marcos de vigas rígidas ya que los elementos de la carcasa se modelan utilizando
"material vacío" solo con fines visuales.
Figura 1. Modelo de elementos finitos del
vehículo y espacio residual
La envolvente del espacio residual del
vehículo se define creando un plano transver-
sal vertical dentro del vehículo, que tiene la pe-
riferia descrita en la Figura 1, y moviendo este
plano a lo largo del vehículo.
2.2. Especificación de la prueba de vuelco
en un vehículo completo
El vehículo a escala completa está parado y se
inclina lentamente a su posición de equilibrio inestable. La prueba de vuelco comienza en esta
posición inestable del vehículo con velocidad angular cero y el eje de rotación pasa por los puntos
de contacto de la rueda con el suelo. En este momento, el vehículo se caracteriza por la energía
de referencia. El vehículo se vuelca en la cuneta, con una superficie de suelo de hormigón hori-
zontal, seco y liso con una profundidad nominal de 80 cm.
La posición del vehículo en equilibrio inestable en el punto de vuelco y la posición en el primer
contacto con el suelo se especifican en la Figura 2. La simulación se inicia en el punto de primer
contacto con el suelo. Las condiciones iniciales en el punto de primer contacto con el suelo se
definen utilizando el cambio de energía potencial desde la posición de equilibrio inestable.
Figura 2. Rotación del vehículo hasta el punto
de primer contacto con el suelo
La energía total según fórmula indicada en el
reglamento ECE 66-02:
E* = 0,75 M g Δh
Donde M es la masa en vacío en vacío de la
estructura del vehículo y 50% de la masa total
de los ocupantes, g es la aceleración gravita-
cional y Δh = hCG I - hCG II.
El "Centro de gravedad" del vehículo se midió en Hexagon Studio. Después de la medición del
valor de CG, se realizó el balance de masa con elementos ADMAS en el modelo de elementos
finitos como fue posible.
3/9
2.3. Propiedades materiales
De acuerdo con el reglamento ECE 66-02; con materiales de la estructura real del vehículo se
realizaron pruebas de resistencia a la tracción en el Laboratorio de Resistencia de Materiales y
Biomecánica de la UIT para determinar propiedades mecánicas como la curva de tensión-defor-
mación, el límite elástico, la resistencia a la tracción máxima, el módulo de Young, la tenacidad
y estrechamiento de la sección transversal en las muestras.
Las muestras usadas en las pruebas de resistencia a la tracción se presentan en la Figura 3. La
cabeza de la muestra se utiliza para sujetar y aplicar fuerza. Se espera que la región estrecha
de la muestra se deforme y se rompa cuando se aplica carga. Como resultado, la curva Carga -
Desplazamiento se obtiene a partir de la prueba de resistencia a la tracción.
Figura 3. Muestra de ensayo para ensayos de
resistencia a la tracción.
Figura 4. Imagen del sistema de prueba de re-
sistencia a la tracción
Las pruebas de resistencia a la tracción se rea-
lizaron en laboratorio con la máquina de
prueba universal dinámica MTS Minibionix Mo-
delo 858-II.
La velocidad de tracción se fijó en 10 mm / mi-
nuto. Las imágenes de las pruebas se presen-
tan en las Figuras 2 y 3.
Figura 5. Las probetas para ensayos de resis-
tencia a la tracción.
a) Durante la prueba, b) Después de la prueba
4/9
Figura 6. Curvas de tensión-deformación ver-
daderas del "Material A" y el "Material B".
Para obtener los datos del material se aplica-
ron pruebas de resistencia a la tracción en va-
rias muestras en el Laboratorio de Resistencia
de Materiales y Biomecánica de la UIT. La
curva True Stress - Plastic Strain se impuso en
RADIOSS en consecuencia. El modelo de ma-
terial para la estructura deformable en RA-
DIOSS se denomina “Material Plástico Elástico
Lineal a Trozos (LAW36). Este es un modelo
de material elastoplástico, que utiliza el mó-
dulo de Young si las tensiones están por de-
bajo del límite elástico y la curva tensión-defor-
mación medida si las tensiones están por en-
cima del límite elástico. Además, los criterios
de falla se definieron en el modelo de material
en función de las pruebas de resistencia a la
tracción. Por lo tanto, los elementos se eliminaron si las tensiones están por encima de la resis-
tencia máxima a la tracción.
2.4. Descripción del modelo de elementos finitos
El modelo de elementos finitos del vehículo fue realizado por el software preprocesador especia-
lizado HYPERMESH e HYPERCRASH. El vehículo se modeló con los elementos cuádruples
QEPH (formulación con estabilización física de reloj de arena para uso general) con cinco puntos
de integración a través del grosor de la carcasa y el modelo contiene elementos de la tríada
menos del% 5 del modelo del vehículo. La formulación QEPH proporciona una buena relación
precisión / costo. Los elementos QEPH no tienen energía de reloj de arena. Las carcasas QEPH
darán mejores resultados si la malla es lo suficientemente fina. La formulación de QEPH se re-
comienda para materiales isotrópicos porque las fuerzas de estabilización se calculan en base a
supuestos isotrópicos. Durante la simulación, se tuvo en cuenta el cambio de espesor en los
elementos de la carcasa debido a la tensión de la membrana. El cálculo de la plasticidad se
realizó con proyección iterativa con tres Iteraciones de Newton. Las uniones soldadas en el mo-
delo de elementos finitos de nudos se modelan con elementos rígidos (RBE2).
Todos los contactos en las simulaciones se definieron como contacto deslizante con la interfaz
tipo 7. La interfaz tipo 7 es una interfaz de propósito general y puede simular todo tipo de impacto
entre un conjunto de nodos y una superficie maestra, especialmente pandeo durante un choque
a alta velocidad. La búsqueda del segmento más cercano se realiza mediante un algoritmo de
búsqueda directa; por lo tanto, no hay limitaciones de búsqueda y se encuentran todos los con-
tactos posibles. Los saltos de energía inducidos por un nodo que impacta desde los bordes del
caparazón se eliminan mediante el uso de un espacio cilíndrico alrededor de los bordes. La prin-
cipal ventaja del tipo de interfaz 7 es que la rigidez no es constante y aumenta con la penetración,
lo que evita que el nodo atraviese la superficie media de la carcasa. Esto resuelve muchos tra-
tamientos de malos contactos. La ley de fricción de Cloumb se utilizó como formulación de fric-
ción. Esta formulación proporciona resultados precisos en el análisis de choques. El coeficiente
de fricción entre todas las piezas se estableció en 0,2.
2.5. Verificación y validación del cálculo computacional
El servicio técnico requiere que se realicen pruebas en la estructura real del vehículo para probar
la validez del modelo matemático y verificar las suposiciones realizadas en el modelo.
5/9
Las curvas de desplazamiento para los experimentos y simulaciones deben compararse y verse
una correlación coherente entre los experimentos y los resultados de las simulaciones.
El modelo debe poder describir el comportamiento físico real de los ensayos de flexión. El modelo
matemático se construirá y se prescribirán los supuestos de tal manera que el cálculo dé resul-
tados conservadores.
Figura 7. Método de flexión de cuatro puntos
para el nudo del pecho El proceso de verifica-
ción y validación se basa en
Pruebas de laboratorio de múltiples escalas
que incluyen: caracterización de materiales,
paneles de pared y pruebas de conexión, y
pruebas de todo el bus. Los modelos FE vali-
dados se utilizan posteriormente para propor-
cionar una seguridad integral
Evaluación de todo el vehículo. La validación tiene como objetivo evaluar la capacidad predictiva
del modelo para un evento simulado dado. Se realiza comparando los resultados predichos de
las simulaciones de EF con los resultados experimentales de la misma prueba física. Es funda-
mental seleccionar pruebas de validación que estén estrechamente relacionadas con el evento
para el que se pretende el modelo.
Figura 8. Similitud del nudo mamario entre la
configuración de la prueba y el modelo de ele-
mentos finitos
Las muestras se sometieron a determinadas
condiciones de contorno y cargas cuasiestáti-
cas en el Laboratorio de Resistencia de Mate-
riales y Biomecánica de la UIT. Se simularon
los mismos escenarios de prueba utilizando el
solucionador de métodos de elementos finitos
explícitos RADIOSS. Carga - desplazamiento
se compararon tanto para los experimentos
como para las simulaciones y se observó que
existe una correlación consistente entre los ex-
perimentos y los resultados de las simulacio-
nes.
Se utilizaron dos muestras de nudos diferentes
(nudo de pecho y nudo de borde de techo)
para las pruebas de flexión. En pruebas de fle-
xión; Se realizó una prueba de flexión de cua-
tro puntos en el nudo de pecho y una prueba
de flexión de tres puntos en el nudo del borde
del techo. Una de las pruebas de correlación y
su resultado se presentan a continuación.
6/9
Figura 9. Visual de la prueba del nudo mama-
rio y elementos visuales del análisis de ele-
mentos finitos
Figura 10. Curvas de carga - desplazamiento
de la prueba del nudo de pecho y resultados de
la simulación de elementos finitos
3. RESULTADOS
En la Figura 12, se ilustran imágenes secuen-
ciales de los resultados de la simulación para
los pasos de tiempo seleccionados. En primer
lugar, el vehículo entra en contacto con el
suelo, luego comienza a absorber energía por
deformación elastoplástica y se dobla en las
zonas de bisagra de plástico. Una vez que se
produce una deformación suficiente, el
vehículo comienza a deslizarse y se produce
una recuperación elástica en los pilares.
Las figuras 13 y 14 muestran los picos de forma
deformada dinámica en la sección delantera y
trasera de la estructura del vehículo. Durante
la simulación, se observó que la estructura la-
teral del vehículo no se inmiscuye en la envol-
vente del espacio residual. También se ob-
servó que una cantidad considerable de ener-
gía elástica se almacena en las deformaciones
elásticas de la estructura y luego se libera des-
pués del deslizamiento del vehículo en el
suelo.
Como se ve en los gráficos, los pilares más cer-
canos al espacio residual son los que rodean
las puertas. La deformación aumenta en el
área de la puerta, lo que se debe a la falta de
continuidad de las conexiones cruzadas entre
los pilares.
Figura 11. Secciones de la bahía de la estruc-
tura del bus

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3 validez al vuelco de omnibus - turquia

  • 1. 1/9 https://www.hexagonstudio.com.tr/wp-content/uploads/2019/03/rollover_crashworthi- ness_of_a_multipurpose_coach.pdf OTEKON 2014 7. Otomotiv Teknolojileri Kongresi 26-27 de mayo de 2014, BURSA - Turquía VALIDEZ AL VUELCO DE ÓMNIBUS Mertcan Kaptanoğlu, Özgün Küçük RESUMEN El vuelco de un ómnibus es uno de los siniestros más graves en comparación con otros tipos de siniestros de ómnibus. En los países europeos, la certificación de suficiente resistencia a la de- formación en el vuelco es obligatoria para homologar un automotor según el reglamento ECE 66- 02. La certificación se otorga después de resultados positivos de simulaciones por computadora con estructura de ómnibus completa. La simulación especifica el vuelco de la estructura del vehículo desde la plataforma basculante, o el impacto de una placa en la estructura del coche que correspondería al choque de la estructura al caer al suelo. Según el reglamento ECE 66-02, en el modelo de automotor se define el espacio de superviven- cia de un pasajero para comprobar si hay alguna intrusión durante el vuelco. Esto asegura que la estructura del coche tenga la resistencia suficiente para evitar intrusiones. También se analiza el efecto del peso de los pasajeros y del equipaje sobre la energía absorbida por la estructura del automotor durante el vuelco. 1. INTRODUCCIÓN 1.1. Objetivo El propósito del reglamento ECE 66-02 es asegurar que la superestructura de los vehículos de las Categorías M2 o M3, Clases II o III o Clase B con más de 16 pasajeros, tengan la resistencia suficiente para que el espacio residual durante y después de que el vuelco no haya sufrido daños. 1.2. Reglamento ECE 66-02 El vuelco de un ómnibus es uno de los tipos de siniestros más graves en comparación con otros tipos de siniestros de ómnibus. Es necesario fortalecer los bastidores de los ómnibus para man- tener el espacio residual (espacio para los ocupantes) sin intrusiones, y minimizar las lesiones de los ocupantes. En los países europeos, la certificación de suficiente resistencia a la deforma- ción en el vuelco es obligatoria para homologar un automotor según el reglamento ECE 66-02. La certificación se otorga después de resultados positivos de simulaciones por computadora con estructura de ómnibus completa. El reglamento ECE 66-02 define un espacio de supervivencia para los pasajeros. 1.3. Requisitos Ninguna parte del vehículo que esté fuera del espacio residual al comienzo del ensayo (p. Ej., Pilares, anillos de seguridad, portaequipajes) deberá inmiscuirse en el espacio residual durante el ensayo. Cualquier parte estructural que se encuentre originalmente en el espacio residual (por ejemplo, agarraderas verticales, particiones, cocinas, inodoros) debe ignorarse al evaluar la in- trusión en el espacio residual. Dado que tales pruebas con estructura real son costosas y la eficiencia de la computadora es cada vez mejor y más barata, las simulaciones de vuelco juegan un papel más importante para la aprobación. La verificación del cálculo es un requisito obligatorio del reglamento, ya que es responsabilidad del servicio técnico verificar los supuestos utilizados en el análisis de elementos finitos.
  • 2. 2/9 2. ANÁLISIS DE VUELCO 2.1. Espacio residual Espacio residual significa un espacio que se debe preservar en el compartimiento de los pasaje- ros, la tripulación y el conductor para mejorar la posibilidad de supervivencia de los pasajeros, conductor y tripulación en caso de un siniestro de vuelco. La definición de espacio de supervivencia es la declaración del reglamento ECE 66-02 que se utilizó para formar la base del modelo espacial de supervivencia. Se introdujo a 50 cm sobre el piso, debajo de los pies de los pasajeros, a 30 cm de la superficie interior del costado del vehículo, en todo el vehículo (también se consideraron las longitudes de acabado y se agregaron a estos valores). El modelo del espacio de supervivencia consiste en marcos de vigas rígidas en cada sección, montados rígidamente en la región dura debajo del piso. No hay una conexión de rigidez entre estos marcos de vigas rígidas ya que los elementos de la carcasa se modelan utilizando "material vacío" solo con fines visuales. Figura 1. Modelo de elementos finitos del vehículo y espacio residual La envolvente del espacio residual del vehículo se define creando un plano transver- sal vertical dentro del vehículo, que tiene la pe- riferia descrita en la Figura 1, y moviendo este plano a lo largo del vehículo. 2.2. Especificación de la prueba de vuelco en un vehículo completo El vehículo a escala completa está parado y se inclina lentamente a su posición de equilibrio inestable. La prueba de vuelco comienza en esta posición inestable del vehículo con velocidad angular cero y el eje de rotación pasa por los puntos de contacto de la rueda con el suelo. En este momento, el vehículo se caracteriza por la energía de referencia. El vehículo se vuelca en la cuneta, con una superficie de suelo de hormigón hori- zontal, seco y liso con una profundidad nominal de 80 cm. La posición del vehículo en equilibrio inestable en el punto de vuelco y la posición en el primer contacto con el suelo se especifican en la Figura 2. La simulación se inicia en el punto de primer contacto con el suelo. Las condiciones iniciales en el punto de primer contacto con el suelo se definen utilizando el cambio de energía potencial desde la posición de equilibrio inestable. Figura 2. Rotación del vehículo hasta el punto de primer contacto con el suelo La energía total según fórmula indicada en el reglamento ECE 66-02: E* = 0,75 M g Δh Donde M es la masa en vacío en vacío de la estructura del vehículo y 50% de la masa total de los ocupantes, g es la aceleración gravita- cional y Δh = hCG I - hCG II. El "Centro de gravedad" del vehículo se midió en Hexagon Studio. Después de la medición del valor de CG, se realizó el balance de masa con elementos ADMAS en el modelo de elementos finitos como fue posible.
  • 3. 3/9 2.3. Propiedades materiales De acuerdo con el reglamento ECE 66-02; con materiales de la estructura real del vehículo se realizaron pruebas de resistencia a la tracción en el Laboratorio de Resistencia de Materiales y Biomecánica de la UIT para determinar propiedades mecánicas como la curva de tensión-defor- mación, el límite elástico, la resistencia a la tracción máxima, el módulo de Young, la tenacidad y estrechamiento de la sección transversal en las muestras. Las muestras usadas en las pruebas de resistencia a la tracción se presentan en la Figura 3. La cabeza de la muestra se utiliza para sujetar y aplicar fuerza. Se espera que la región estrecha de la muestra se deforme y se rompa cuando se aplica carga. Como resultado, la curva Carga - Desplazamiento se obtiene a partir de la prueba de resistencia a la tracción. Figura 3. Muestra de ensayo para ensayos de resistencia a la tracción. Figura 4. Imagen del sistema de prueba de re- sistencia a la tracción Las pruebas de resistencia a la tracción se rea- lizaron en laboratorio con la máquina de prueba universal dinámica MTS Minibionix Mo- delo 858-II. La velocidad de tracción se fijó en 10 mm / mi- nuto. Las imágenes de las pruebas se presen- tan en las Figuras 2 y 3. Figura 5. Las probetas para ensayos de resis- tencia a la tracción. a) Durante la prueba, b) Después de la prueba
  • 4. 4/9 Figura 6. Curvas de tensión-deformación ver- daderas del "Material A" y el "Material B". Para obtener los datos del material se aplica- ron pruebas de resistencia a la tracción en va- rias muestras en el Laboratorio de Resistencia de Materiales y Biomecánica de la UIT. La curva True Stress - Plastic Strain se impuso en RADIOSS en consecuencia. El modelo de ma- terial para la estructura deformable en RA- DIOSS se denomina “Material Plástico Elástico Lineal a Trozos (LAW36). Este es un modelo de material elastoplástico, que utiliza el mó- dulo de Young si las tensiones están por de- bajo del límite elástico y la curva tensión-defor- mación medida si las tensiones están por en- cima del límite elástico. Además, los criterios de falla se definieron en el modelo de material en función de las pruebas de resistencia a la tracción. Por lo tanto, los elementos se eliminaron si las tensiones están por encima de la resis- tencia máxima a la tracción. 2.4. Descripción del modelo de elementos finitos El modelo de elementos finitos del vehículo fue realizado por el software preprocesador especia- lizado HYPERMESH e HYPERCRASH. El vehículo se modeló con los elementos cuádruples QEPH (formulación con estabilización física de reloj de arena para uso general) con cinco puntos de integración a través del grosor de la carcasa y el modelo contiene elementos de la tríada menos del% 5 del modelo del vehículo. La formulación QEPH proporciona una buena relación precisión / costo. Los elementos QEPH no tienen energía de reloj de arena. Las carcasas QEPH darán mejores resultados si la malla es lo suficientemente fina. La formulación de QEPH se re- comienda para materiales isotrópicos porque las fuerzas de estabilización se calculan en base a supuestos isotrópicos. Durante la simulación, se tuvo en cuenta el cambio de espesor en los elementos de la carcasa debido a la tensión de la membrana. El cálculo de la plasticidad se realizó con proyección iterativa con tres Iteraciones de Newton. Las uniones soldadas en el mo- delo de elementos finitos de nudos se modelan con elementos rígidos (RBE2). Todos los contactos en las simulaciones se definieron como contacto deslizante con la interfaz tipo 7. La interfaz tipo 7 es una interfaz de propósito general y puede simular todo tipo de impacto entre un conjunto de nodos y una superficie maestra, especialmente pandeo durante un choque a alta velocidad. La búsqueda del segmento más cercano se realiza mediante un algoritmo de búsqueda directa; por lo tanto, no hay limitaciones de búsqueda y se encuentran todos los con- tactos posibles. Los saltos de energía inducidos por un nodo que impacta desde los bordes del caparazón se eliminan mediante el uso de un espacio cilíndrico alrededor de los bordes. La prin- cipal ventaja del tipo de interfaz 7 es que la rigidez no es constante y aumenta con la penetración, lo que evita que el nodo atraviese la superficie media de la carcasa. Esto resuelve muchos tra- tamientos de malos contactos. La ley de fricción de Cloumb se utilizó como formulación de fric- ción. Esta formulación proporciona resultados precisos en el análisis de choques. El coeficiente de fricción entre todas las piezas se estableció en 0,2. 2.5. Verificación y validación del cálculo computacional El servicio técnico requiere que se realicen pruebas en la estructura real del vehículo para probar la validez del modelo matemático y verificar las suposiciones realizadas en el modelo.
  • 5. 5/9 Las curvas de desplazamiento para los experimentos y simulaciones deben compararse y verse una correlación coherente entre los experimentos y los resultados de las simulaciones. El modelo debe poder describir el comportamiento físico real de los ensayos de flexión. El modelo matemático se construirá y se prescribirán los supuestos de tal manera que el cálculo dé resul- tados conservadores. Figura 7. Método de flexión de cuatro puntos para el nudo del pecho El proceso de verifica- ción y validación se basa en Pruebas de laboratorio de múltiples escalas que incluyen: caracterización de materiales, paneles de pared y pruebas de conexión, y pruebas de todo el bus. Los modelos FE vali- dados se utilizan posteriormente para propor- cionar una seguridad integral Evaluación de todo el vehículo. La validación tiene como objetivo evaluar la capacidad predictiva del modelo para un evento simulado dado. Se realiza comparando los resultados predichos de las simulaciones de EF con los resultados experimentales de la misma prueba física. Es funda- mental seleccionar pruebas de validación que estén estrechamente relacionadas con el evento para el que se pretende el modelo. Figura 8. Similitud del nudo mamario entre la configuración de la prueba y el modelo de ele- mentos finitos Las muestras se sometieron a determinadas condiciones de contorno y cargas cuasiestáti- cas en el Laboratorio de Resistencia de Mate- riales y Biomecánica de la UIT. Se simularon los mismos escenarios de prueba utilizando el solucionador de métodos de elementos finitos explícitos RADIOSS. Carga - desplazamiento se compararon tanto para los experimentos como para las simulaciones y se observó que existe una correlación consistente entre los ex- perimentos y los resultados de las simulacio- nes. Se utilizaron dos muestras de nudos diferentes (nudo de pecho y nudo de borde de techo) para las pruebas de flexión. En pruebas de fle- xión; Se realizó una prueba de flexión de cua- tro puntos en el nudo de pecho y una prueba de flexión de tres puntos en el nudo del borde del techo. Una de las pruebas de correlación y su resultado se presentan a continuación.
  • 6. 6/9 Figura 9. Visual de la prueba del nudo mama- rio y elementos visuales del análisis de ele- mentos finitos Figura 10. Curvas de carga - desplazamiento de la prueba del nudo de pecho y resultados de la simulación de elementos finitos 3. RESULTADOS En la Figura 12, se ilustran imágenes secuen- ciales de los resultados de la simulación para los pasos de tiempo seleccionados. En primer lugar, el vehículo entra en contacto con el suelo, luego comienza a absorber energía por deformación elastoplástica y se dobla en las zonas de bisagra de plástico. Una vez que se produce una deformación suficiente, el vehículo comienza a deslizarse y se produce una recuperación elástica en los pilares. Las figuras 13 y 14 muestran los picos de forma deformada dinámica en la sección delantera y trasera de la estructura del vehículo. Durante la simulación, se observó que la estructura la- teral del vehículo no se inmiscuye en la envol- vente del espacio residual. También se ob- servó que una cantidad considerable de ener- gía elástica se almacena en las deformaciones elásticas de la estructura y luego se libera des- pués del deslizamiento del vehículo en el suelo. Como se ve en los gráficos, los pilares más cer- canos al espacio residual son los que rodean las puertas. La deformación aumenta en el área de la puerta, lo que se debe a la falta de continuidad de las conexiones cruzadas entre los pilares. Figura 11. Secciones de la bahía de la estruc- tura del bus
  • 7. 7/9 Figura 12. Imágenes secuenciales que muestran el comportamiento de deformación del vehículo a lo largo del paso de tiempo. se transforma en energía interna (energía de deformación + energía de deslizamiento) con el tiempo y la energía de reloj de arena sigue siendo insignificante.
  • 8. 8/9 Figura 13. Distancia entre el borde superior del espacio residual y los pilares del vehículo Para comprobar la precisión de los resultados de la simulación, se verificó si la energía total se mantuvo constante durante el tiempo de si- mulación. Un gráfico que muestra varias distri- buciones de energía de la simulación de vuelco de la estructura del vehículo (Figura 15). La fi- gura muestra que la distribución de energía se mantuvo constante, lo que indica que los resul- tados del análisis fueron precisos. Se pudo ob- servar que la energía cinética cae y se trans- forma en energía interna (en el tiempo y la energía permanece despreciable Figura 15. Distribución de energía de la simu- lación en función del tiempo Un evento de vuelco es uno de los peligros más cruciales para la seguridad de los pasajeros y conductores de ómnibus. En los últimos años se observó que la deformación de la estructura de la carrocería amenazaba gravemente la vida de los pasajeros. Hoy en día, la normativa europea “ECE 66-02” está en vigor para evitar que se produzcan las consecuencias catastróficas de tales siniestros de vuelco y garantizar así la seguridad de los pasajeros de ómnibus y autocares. Se- gún dicha normativa, la certificación se puede obtener mediante simulación numérica. La defor- mación por flexión permite a los ingenieros investigar si existe alguna intrusión en el espacio residual del pasajero a lo largo de todo el vehículo. Se introduce la metodología de verificación y validación para las simulaciones de elementos fini- tos de la prueba de vuelco estandarizada. Los análisis de mecánica computacional se verificaron mediante el seguimiento del balance de energía. Los resultados numéricos se compararon con los resultados de los experimentos en diferentes niveles de la jerarquía de validación.
  • 9. 9/9 Se obtuvo una correlación consistente de resultados para cada caso. Con base en ese estudio de validación, se tomó el factor de correlación en la evaluación de resultados de la simulación computacional. El diseño final se implementó con confianza teniendo en cuenta el factor de co- rrelación. Se observó que la estructura del lado del vehículo no se inmiscuye en la envolvente del espacio residual. Para el vehículo de referencia, se puede ver que la distancia más corta entre el espacio residual y el pilar en el “Pilar C”, que satisface cómodamente los requisitos de ECE 66-02. REFERENCIAS 1. Reglamento ECE 66-02: “Grandes vehículos de pasajeros con respecto a la resistencia de su super- estructura”, Rev.1 / Add.65 / Rev.1 / Modif.2, 4 de octubre de 2010. 2. Arslan, A., Kaptanoğlu. M., “Bir Ticari Araç İçin R-14 Regülasyonuna Uygun Koltuk Bağlantılarının Ge- liştirilmesi”, 5. Otomotiv Teknolojileri Kongresi, 2010. 3. Arslan, A., Kaptanoğlu, M., Şenocak, E., “Kuzey Amerika Pazarı İçin Geliştirilen Bir Aracın FMVSS 208 Regülasyonuna Göre Uygunluğunun Sanal Olarak Doğrulanması”, 6. Otomotiv Teknolojileri Kon- gresi, 2012. 4. Elitok, K., Güler, MA, Avcı, FH, Stelzmann, U., “LS-DYNA İle ECE R66 Yönetmeliği'ne Uygun Otobüs Devrilme Analizi”, 2006, 5. Zienkiewicz, OC, Taylor, RL, 2005, “El método de los elementos finitos”, Sexta edición. 6. Bathe, KJ., Procedimientos de elementos finitos (Prentice Hall, 1996). 7. Belytschko, T., Lin JL y Tsay CS "Algoritmos explícitos para la dinámica no lineal de las cáscaras", Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 42: 225-251, 1984. 8. Belytschko T. y Leviathan I. “Estabilización física del elemento de capa de 4 nodos con cuadratura de un punto”, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 113: 321-350, 1992. 9. Crecimiento final publicable Informe, “Enhanced autocar y ómnibus de seguridad del ocupante”, Co- misión Europea 5 º Marco, agosto de 2003. 10. Bojanowski, C., Wekwzer, L., Kwasniewski, L., Kownacki, J., “Estándar de Florida para la evaluación de seguridad y resistencia a choques de los ómnibus de paratránsito”, 2009. 11. Srinivasulu, T., “Simulación de vuelco de ómnibus usando secciones del cuerpo en RADIOSS”, HTC 2012. 12. Sidhu, MS, "Vuelco Of Bus", HTC 2012. 13. Hashemi, R., “Reglamento 66 de la CEPE de las Naciones Unidas: Resistencia de la superestructura durante el vuelco”, Taller de la APSN sobre seguridad pasiva de ómnibus y camiones, Praga, 24 de marzo de 2005 14. Deshmukh, PS, "Análisis de vuelcos y choques de techo de un ómnibus de tránsito masivo de piso bajo", Tesis de maestría, Universidad Estatal de Wichita, diciembre de 2006. 15. Gadekar, GB, Kshirsagar, S., Anilkumar, C., “Predicción de la fuerza de vuelco de la estructura del ómnibus usando LS-DYNA 3D”, Conferencia de usuarios de Altair CAE 2005. 16. Fukamachi, K., Miyamoto, S., Nagasawa, H., Uchino, S., “Estudio de la resistencia a los choques de un ómnibus de gran tamaño de pisos súper altos mediante el enfoque CAE”, Congreso Mundial Auto- motriz FISITA, Seúl 2000. 17. Manual teórico de RADIOSS, v12, Altair Engineering, Inc. CONTACTO MERTCAN KAPTANOĞLU Líder del equipo de durabilidad y seguridad HEXAGON STUDIO Taysad Organizar Sanayi Bölgesi (TOSB) 1. Cad. 15. Yol No: 7 41420 Şekerpınar, Çayırova, KOCAELİ / TURQUÍA Teléfono: +90262 6732100 Fax: +90262 6580435 Correo electrónico: mertcan.kaptanoglu@hexagonstudio.com ÖZGÜN KÜÇÜK Ingeniero de Durabilidad y Seguridad HEXAGON STUDIO Taysad Organizar Sanayi Bölgesi (TOSB) 1. Cad. 15. Yol No: 7 41420 Şekerpınar, Çayırova, KOCAELİ / TURQUÍA Teléfono: +90262 6732100/228 Fax: +90262 6580435 Correo electrónico: ozgun.kucuk@hexagonstudio.com