Rigidez en elementos móviles

El cálculo de elementos móviles permite facilitar el acceso al vehículo y mejorar el diseño estético, así como servir de barrera hacia adversidades externas, como el viento o la lluvia, para potenciar la seguridad de los pasajeros.


Período

2016-2023

Sector

Automoción

Servicio

Cálculo de elementos móviles aplicado a la industria de la automoción.
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CONTEXTO

Los elementos móviles (EEMM) de un automóvil cumplen varias funciones, como permitir el acceso y la salida del vehículo, y además sirven como un elemento de diseño estético, como barrera hacia adversidades externas (viento o lluvia) y proteger la integridad de los pasajeros durante una colisión.

Las puertas modernas integran un gran número de componentes, cristales, espejos retrovisores, sistemas de audio, intermitentes, paneles interiores, sensores de seguridad pasiva o la propia estructura de los EEMM, que son de vital importancia para el vehículo, la experiencia de conducción y la protección de los ocupantes. Es por esta razón que su diseño y desarrollo tienen una importante trascendencia en el momento de crear un automóvil.

La metodología del análisis requiere de un nivel avanzado de simulación y un alto grado de detalle para poder ofrecer resultados válidos. SOLUTE realiza estos estudios asegurando la vida estructural de los componentes de los elementos móviles e integrándolos con el resto de las disciplinas envueltas en el desarrollo del automóvil.

La industria de la automoción cada año es más exigente en cuanto a objetivos de seguridad y emisiones, dos apartados que no suelen ir de la mano. Por ejemplo, si queremos mejorar el rendimiento de una puerta ante casos de carga estáticos o dinámicos, como pueden ser aumentar su rigidez de marco o perfeccionar su comportamiento ante un choque, lo primero que se nos viene a la cabeza puede ser aumentar los espesores de sus componentes estructurales metálicos. Esta podría ser una solución válida si es que el aumento de peso no significara un incremento de consumo de combustible y, por lo tanto, de emisiones. Por ello, un análisis profundo de las estructuras de elementos móviles de los coches y la optimización de su diseño para una mejor performance con el menor peso son clave para todo fabricante de vehículos.


RESULTADOS

El diseño y desarrollo estructural a través de herramientas CAE permite identificar fallos y proponer soluciones de forma mucho más dinámica y proactiva, siempre con el objetivo de cumplir los requisitos establecidos por el cliente. Los modelos de cálculos creados y las soluciones propuestas deben ser lo más parecidas a la realidad para minimizar los posibles cambios en la fase de prototipado o de preproducción.

EXPERIENCIA

Desde 2016 SOLUTE ha prestado soporte a empresas del sector de la automoción para el diseño, cálculo y ensayo de elementos móviles de coches, siempre de la mano y de forma interdisciplinaria con los distintos equipos involucrados en el desarrollo de dichos componentes. Dentro de estos desarrollos se suele trabajar con la metodología y los requisitos exigidos por los clientes, aportando la experiencia y el criterio de nuestros ingenieros.

Los cálculos para el desarrollo de elementos móviles suelen ser del tipo implícito y estático, con los tres tipos de no linealidades: de grandes deformaciones, de contacto y de propiedades del material.

METODOLOGÍA

El diseño de elementos móviles de los coches se realiza a través de softwares CAE (cálculo asistido por computación) típicamente basados en el Método de los Elementos Finitos (FEM). Estos programas suelen ser de origen comercial (ANSA, NASTRAN, PAMCRASH, META, ABAQUS).

Los cálculos para el desarrollo de elementos móviles suelen ser del tipo implícito y estático, con los tres tipos de no linealidades: de grandes deformaciones, de contacto y de propiedades del material. También se realizan cálculos modales o de vibración y, si fuera preciso, algún cálculo explícito para cubrir casos de carga específicos en que la dinámica es importante.

La complejidad y el detalle de los modelos creados son acorde al estadio de desarrollo del vehículo y el caso de carga en estudio. Es así como se pueden tener modelos sólo del componente o de este más parte de la carrocería del vehículo.

Finalmente, todos los resultados obtenidos en los distintos modelos deben ser correlacionados con los medidos en los ensayos de laboratorio. En caso de que el modelo difiera en exceso con la realidad, es necesario mejorar el modelo para acercarnos a ella de la manera más fidedigna posible.

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