Diseño de un elemento de protección de espalda para motociclistas

UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE VALÈNCIA Depa amen o de Ingenie ía Mecánica y de Ma e iales T abajo Fin de Más e en Ingenie ía Mecánica y de Ma e iales DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS P esen ado po : D. Rubén Delgado López Di igido po : D . D. José Albelda Vi o ia Valencia, sep iemb e de 2016 AGRADECIMIENTOS Mi ag adecimien o al p o eso D . D. José Albelda Vi o ia po su ayuda y consejos en la elabo ación de es e abajo inal de más e . Además muy since amen e, ag adece a mi amilia po su apoyo en odo momen o, sob e odo a mis pad es F ancisco y Dolo es. Rubén Delgado López ii DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López Resumen El abajo ha consis ido en el modelado y diseño de un elemen o de segu idad y p o ección pa a mo ociclis as ipo “espalde a” ab icado con un ma e ial compues o e o zado con ca bono y a amida, u ilizando la no ma UNE EN 1621-2 que es ablece los ensayos de impac o po caída lib e de una masa que debe supe a es e ipo de componen es pa a que pueda se u ilizado en es a aplicación. Pa a la simulación de es os ensayos de impac o se ha u ilizado el módulo de análisis dinámico explíci o AUTODYN del p og ama ANSYS© Wo kBenchTM. La aplicación de la no ma UNE EN 1621-2 es ablece que el componen e debe supe a un conjun o de ensayos de impac o po caída lib e de una masa de 5 kilog amos y con una elocidad de impac o es ablecida. Es os ensayos deben ealiza se en dos condiciones de empe a u a y humedad. Como no se disponía de in o mación del ma e ial a u iliza en esas condiciones se ha u ilizado un modelo de deg adación de p opiedades ex aído de la bibliog a ía. El diseño se ha ex endido a es amaños de espalde a con el in de aba ca las allas más usuales de es e ipo de elemen os de p o ección, lo que ha supues o ealiza un conjun o de 30 simulaciones de impac o. El p oceso de diseño ha consis ido en modi ica el espeso de los componen es has a encon a una geome ía que sa is ace las p esc ipciones de la no ma y que, po lo an o, es capaz de disipa la can idad de ene gía in oluc ada en el impac o del ensayo sin p oduci se allo en la p o ección con el c i e io de allo u ilizado. iii Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS i DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López Abs ac This inal disse a ion has consis ed o modeling and design o a sa e y and p o ec ion elemen o mo o cyclis s ype "back p o ec o " made o a composi e ma e ial ein o ced wi h ca bon and a amid ibe s, using UNE EN 1621-2 which es ablishes he ee all o a mass impac es s ha mus o e come his kind o componen s which can be used in his applica ion. Fo he simula ion o hese impac es s has been used explici dynamic AUTODYN analysis module o ANSYSN© Wo kbenchTM p og am. La aplicación de la no ma UNE EN 1621-2 es ablece que el componen e debe supe a una se ie de p uebas de impac o po caída lib e de una masa de 5 kg y con una elocidad de impac o es ablecido. Es as p uebas deben ealiza se en dos condiciones de empe a u a y humedad. Como no había in o mación disponible ace ca de qué ma e ial u iliza en es as condiciones, se ha u ilizado un modelo de deg adación de p opiedades ex aídos de la li e a u a. The design has been ex ended o h ee sizes o back p o ec o s in o de o co e he mos common sizes o hese ypes o p o ec ion elemen s, which has mean o pe o m a se o 30 simula ions o impac . The design p ocess has consis ed o modi ying he hickness o he componen s o ind a geome y ha sa is ies he equi emen s o he s anda d and, he e o e, being able o dissipa e he amoun o ene gy in ol ed in he impac o he ial wi hou aul ing he p o ec ion wi h he ailu e c i e ion used. Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS xii DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López LISTA DE TABLAS Tabla 1 Fallecidos (2001-2012).............................................................................................. 5 Tabla 2 He idos G a es (2001-2012) .................................................................................. 7 Tabla 3 He idos Le es (2001-2012) ..................................................................................... 9 Tabla 4 Zona mínima de p o ección pa a el p o ec o de espalda....................... 17 Tabla 5 Dimensiones (mm) de nues o p o ec o de espalda in eg al .............. 18 Tabla 6 Ni eles de endimien o ............................................................................................ 19 Tabla 7 Posiciones impac os pe cu o ............................................................................... 24 Tabla 8 Ma e iales y sus e ec os en EXPLICIT DYNAMICS (ANSYS®) ............... 54 Tabla 9 Calidad del mallado, en unción de la “calidad” de la o ma ................... 64 Tabla 10 Resul ados allo espalde a e=2mm .................................................................. 81 Tabla 11 Resul ados allo espalde a e=3mm .................................................................. 84 Tabla 12 Resul ados ensayo condiciones ambien e .................................................... 87 Tabla 13 Resumen ensayo en condiciones de humedad ........................................... 88 Pag 2 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López 1. OBJETIVOS Y ANTECEDENTES 1.1 Obje i os El p incipal obje i o del p esen e abajo inal de más e es es udia el compo amien o en e a impac os mecánicos según no ma UNE-EN 1621-2 “Ropa de p o ección en e a impac os mecánicos pa a mo ociclis as. Pa e 2: P o ec o es de espalda pa a mo ociclis as. Requisi os y mé odos de ensayo”. En conc e o se a a es udia el p o ec o de espalda in eg al según de ine la no ma an e io , “Disposi i o de p o ección que se lle a en la espalda, des inado a educi la g a edad de las lesiones p oducidas po impac os en la zona cen al de la espalda y los omopla os”. 1.2 An eceden es 1.2.1 In oducción Debido a la p oli e ación de no ma i a aplicable a es e sec o , no quedando exen o como o os muchos, se hace necesa io es udia y busca soluciones que sean óp imas pa a odas las pa es in e inien es, ya sea la pa e adminis a i a (no mas y eglamen os de obligado cumplimien o), los ab ican es que deben busca p oduc os a ac i os que cumplan los equisi os no ma i os y sean ab icables desde el pun o de is a económico e indus ial y pa a el me cado que abso be á es a p oducción que deben ene ambién su pun o de is a económico y en es e caso, el más impo an e quizás, de p o ección. Es e abajo se ha decidido a a lo po dos mo i os p incipales, o pun os de is a. El p ime o desde el pun o de is a económico que al y como apun a un a ículo de J.M.M [12] se comen a que los acciden es de á ico u ie on un cos e de en e 11.450 y 15.390 millones de eu os (2001). Casi la mi ad de es e Pág 3 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS cos e se des ina a daños ma e iales y pé didas po p oducción (20%). Además se es ima un cos e po ipo de íc ima, ya sea es a mo al (36.300 eu os) o he ido g a e (251.500 eu os). Desglosando es os da os se iene que del 41 al 55% se deben a daños ma e iales. Después se encuen a los cos es de p oducción, lo que deja de p oduci el acciden ado en unción de su edad has a su eó ica jubilación, oscila en e el 15 al 20%. Pos e io men e enemos los cos es adminis a i os que epe cu en del 9,6 al 13%. Y po úl imo enemos los gas os hospi ala ios (del 1,1 al 1,5%) y de ehabili ación (del 1,4 al 1,9%). En la imagen siguien e ilus amos lo comen ado an e io men e. Imagen 1 Cos e de los acciden es de á ico (2001) Vis os es os da os, aunque no muy ac uales, si en pa a da nos cuen a de que la magni ud de no in e eni e in en a p e eni daños en los acciden es. En las ablas y g á icos siguien es se mues an da os de la e olución de los acciden es de á ico. Pag 4 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López Acciden es. Se ie 2004-2012 Acciden es de á ico Conduc o es y pasaje os mue os (1) po ubicación, ehículo y pe iodo. Unidades: Núme o de allecidos 2012 2011 (3) 2010 2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003 2002 2001 TOTAL Bicicle as 72 49 67 56 54 89 75 82 89 78 96 100 Ciclomo o es 66 74 100 156 183 248 308 313 361 391 383 463 Mo ocicle as 303 348 386 438 495 632 481 472 400 367 401 370 Tu ismos 874 979 1.198 1.267 1.504 1.821 2.096 2.393 2.693 3.216 3.118 3.148 Camiones - 3.501 kg. y u gone as 97 99 115 170 182 230 268 245 292 317 342 324 Camiones +3.500 kg. 50 73 70 69 81 92 135 140 150 159 173 150 Au obuses 3 3 4 21 27 15 35 26 4 27 15 50 O os 62 55 67 67 72 105 93 91 69 57 43 66 INTERURBANA (2) Bicicle as 53 37 49 43 43 67 55 59 68 63 78 78 Ciclomo o es 42 37 54 88 105 141 175 174 186 220 210 269 Mo ocicle as 208 251 279 325 359 471 368 358 304 266 293 263 Tu ismos 801 904 1.114 1.166 1.381 1.695 1.942 2.245 2.467 2.976 2.875 2.903 Camiones - 3.501 kg. y u gone as 93 92 112 161 173 225 262 233 268 298 322 311 Camiones +3.500 kg. 50 71 68 69 81 92 135 138 146 157 170 144 Au obuses 1 3 2 20 26 14 34 25 4 24 14 47 O os 50 50 57 57 62 90 79 72 58 52 40 59 URBANA Bicicle as 19 12 18 13 11 22 20 23 21 15 18 22 Ciclomo o es 24 37 46 68 78 107 133 139 175 171 173 194 Mo ocicle as 95 97 107 113 136 161 113 114 96 101 108 107 Tu ismos 73 75 84 101 123 126 154 148 226 240 243 245 Pág 5 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Tabla 1 Fallecidos (2001-2012) Camiones - 3.501 kg. y u gone as 4 7 3 9 9 5 6 12 24 19 20 13 Camiones +3.500 kg. 0 2 2 0 0 0 0 2 4 2 3 6 Au obuses 2 0 2 1 1 1 1 1 0 3 1 3 O os 12 5 10 10 10 15 14 19 11 5 3 7 No as: 1) El cómpu o de mue os se ealiza a 30 días. 2) La denominación 'In e u bana' se u iliza desde 2011, has a en onces e a 'En ca e e a'. 3) A pa i de 2011 se ha u ilizado una nue a me odología pa a el cálculo de allecidos a 30 días. Fuen e: Ins i u o Nacional de Es adís ica Pag 6 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López Acciden es. Se ie 2004-2012 Acciden es de á ico Conduc o es y pasaje os he idos po ubicación, ehículo, ipo de he ido y pe iodo. Unidades: Núme o de he idos HERIDOS GRAVES 2012 2011 2010 2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003 2002 2001 TOTAL Bicicle as 572 589 467 489 440 464 483 448 470 474 502 468 Ciclomo o es 771 958 1.014 1.464 2.023 2.555 3.185 3.347 3.452 3.965 4.239 4.604 Mo ocicle as 2.459 2.618 2.530 3.035 3.099 3.478 3.152 2.677 2.140 2.161 2.240 2.031 Tu ismos 3.929 4.345 4.989 5.701 7.130 8.437 9.710 10.530 11.083 14.443 13.941 14.199 Camiones - 3.501 kg. y u gone as 378 463 515 645 963 1.135 1.274 1.205 1.078 1.527 1.505 1.453 Camiones +3.500 kg. 160 204 199 235 339 426 501 497 521 549 568 595 Au obuses 43 65 77 123 91 95 187 153 91 226 144 136 O os 216 189 245 278 341 393 431 376 255 193 173 173 INTERURBANA (1) Bicicle as 304 304 258 268 235 267 294 234 270 272 309 272 Ciclomo o es 279 374 406 605 873 1.125 1.403 1.300 1.321 1.798 1.749 1.882 Mo ocicle as 1.252 1.377 1.431 1.619 1.783 2.092 1.893 1.591 1.222 1.366 1.386 1.247 Tu ismos 3.240 3.692 4.325 4.808 6.217 7.352 8.490 9.206 9.500 12.572 11.933 12.179 Camiones - 3.501 kg. y u gone as 337 416 461 578 899 1.055 1.181 1.121 988 1.401 1.350 1.330 Camiones +3.500 kg. 158 198 189 229 332 421 496 483 507 532 547 571 Au obuses 12 23 25 75 61 45 129 125 53 174 105 102 O os 145 141 174 198 249 315 337 285 191 163 143 134 Pág 7 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Tabla 2 He idos G a es (2001-2012) URBANA Bicicle as 268 285 209 221 205 197 189 214 200 202 193 196 Ciclomo o es 492 584 608 859 1.150 1.430 1.782 2.047 2.131 2.167 2.490 2.722 Mo ocicle as 1.207 1.241 1.099 1.416 1.316 1.386 1.259 1.086 918 795 854 784 Tu ismos 689 653 664 893 913 1.085 1.220 1.324 1.583 1.871 2.008 2.020 Camiones - 3.501 kg. y u gone as 41 47 54 67 64 80 93 84 90 126 155 123 Camiones +3.500 kg. 2 6 10 6 7 5 5 14 14 17 21 24 Au obuses 31 42 52 48 30 50 58 28 38 52 39 34 O os 71 48 71 80 92 78 94 91 64 30 30 39 No as: 1) La denominación 'In e u bana' se u iliza desde 2011, has a en onces e a 'En ca e e a'. Fuen e: Ins i u o Nacional de Es adís ica Pag 8 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López Acciden es. Se ie 2004-2012 Acciden es de á ico Conduc o es y pasaje os he idos po ubicación, ehículo, ipo de he ido y pe iodo. Unidades: Núme o de he idos HERIDOS LEVES 2012 2011 2010 2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003 2002 2001 TOTAL Bicicle as 4.362 3.712 2.962 2.773 2.362 2.104 1.883 1.753 1.840 1.649 1.580 1.569 Ciclomo o es 7.065 7.946 8.918 10.768 13.420 16.278 16.980 16.232 17.731 18.625 19.730 21.800 Mo ocicle as 16.295 16.369 15.817 15.739 15.017 15.495 12.867 9.987 8.411 7.975 8.058 8.716 Tu ismos 61.338 59.461 63.580 64.465 64.969 69.703 69.637 64.256 69.826 76.349 72.052 71.724 Camiones - 3.501 kg. y u gone as 4.528 4.439 5.108 5.151 5.921 6.708 6.659 5.728 5.948 6.377 6.155 6.002 Camiones +3.500 kg. 743 910 937 971 1.186 1.608 1.716 1.558 1.667 1.635 1.641 1.546 Au obuses 1.337 1.621 1.594 1.741 1.884 1.651 2.466 1.966 1.759 2.050 1.735 1.811 O os 919 873 941 971 1.118 1.153 1.166 1.152 673 622 526 560 INTERURBANA (1) Bicicle as 1.192 1.119 881 826 686 728 632 509 559 499 503 492 Ciclomo o es 1.106 1.283 1.466 1.777 2.297 3.011 2.913 2.431 2.670 2.590 2.750 3.257 Mo ocicle as 3.898 4.117 4.192 4.194 3.903 4.451 3.422 2.289 1.988 1.651 1.640 1.784 Tu ismos 36.530 35.589 39.341 40.830 41.632 46.674 45.883 40.445 43.602 47.618 43.229 43.549 Camiones - 3.501 kg. y u gone as 3.196 3.209 3.783 3.924 4.630 5.323 5.250 4.505 4.481 4.708 4.475 4.347 Camiones +3.500 kg. 688 855 891 904 1.141 1.531 1.643 1.453 1.559 1.477 1.514 1.440 Au obuses 246 410 411 431 526 387 1.089 864 528 856 754 684 O os 587 561 630 616 747 775 779 745 388 359 280 392 URBANA Bicicle as 3.170 2.593 2.081 1.947 1.676 1.376 1.251 1.244 1.281 1.150 1.077 1.077 Ciclomo o es 5.959 6.663 7.452 8.991 11.123 13.267 14.067 13.801 15.061 16.035 16.980 18.543 Mo ocicle as 12.397 12.252 11.625 11.545 11.114 11.044 9.445 7.698 6.423 6.324 6.418 6.932 Tu ismos 24.808 23.872 24.239 23.635 23.337 23.029 23.754 23.811 26.224 28.731 28.823 28.175 Camiones - 3.501 kg. y u gone as 1.332 1.230 1.325 1.227 1.291 1.385 1.409 1.223 1.467 1.669 1.680 1.655 Camiones +3.500 kg. 55 55 46 67 45 77 73 105 108 158 127 106 Pág 9 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Tabla 3 He idos Le es (2001-2012) Imagen 2 He idos Le es 2001-2012 Au obuses 1.091 1.211 1.183 1.310 1.358 1.264 1.377 1.102 1.231 1.194 981 1.127 O os 332 312 311 355 371 378 387 407 285 263 246 168 No as: 1) La denominación 'In e u bana' se u iliza desde 2011, has a en onces e a 'En ca e e a'. Fuen e: Ins i u o Nacional de Es adís ica Pag 16 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López 2. DESCRIPCIÓN DE MODELO Y RESTRICCIONES 2.1 No ma i a An e io men e se ha ido comen ando dis in os aspec os no ma i os que son de obligado cumplimien o. Es a no ma es la UNE-EN 1621-2-2014 [1]. Al no ene disponibilidad de ensayos se ha ecu ido como p ime con ac o a simulaciones median e p og amas in o má icos como ANSYS WORKBENCH®, aunque se ha in en ado se lo más eal posible al modela el p oblema. Se in en a á esumi en la medida de lo posible la no ma UNE EN 1621-2 desde el pun o de is a de la in o mación necesa ia pa a es e es udio, la cual iene dos g andes bloques de nues o in e és, como los equisi os y los mé odos y equipos de ensayo. En el p ime bloque “Requisi os” se especi ican emas elacionados con: •Dimensiones mínimas de las zonas de p o ección Aquí se especi ica que las dimensiones de los p o ec o es es a án elacionadas con la longi ud cin u a-homb o del usua io. La igu a siguien e nos mues a las p opo ciones mínimas de la p o ección de espalda in eg al y la abla 1 el po cen aje de la medida de cin u a- homb o. Pág 17 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Imagen 7 P o ec o de espalda in eg al Tabla 4 Zona mínima de p o ección pa a el p o ec o de espalda Pag 18 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López Siendo en nues o caso las dimensiones cin u a-homb o de 3 amaños es udiados pa a pode in en a e una elación en e es os amaños y los ensayos aplicados. In e esando que sea indi e en e el amaño con la ca ga aplicada en el impac o. Los amaños escogidos es án pa a usua ios de meno al u a has a una al u a mayo , pasando po una al u a in e mediana. Tal y como se ap ecia en la siguien e abla y con ayuda de la siguien e imagen. Imagen 8 P opo ciones ela i as Quedando po lo an o nues as medidas como sigue en la siguien e abla Tabla 5 Dimensiones (mm) de nues o p o ec o de espalda in eg al Dimensiones Al u a (mm) 1800 2000 1600 Cin u a-Homb o (mm) 518,00 575,55 460,44 Pág 19 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS A (mm) 373,20 372,96 414,40 331,52 B (mm) 150,30 150,22 166,91 133,53 C (mm) 231,00 231,03 256,70 205,36 D (mm) 150,30 150,22 166,91 133,53 • A enuación de impac os Aquí la no ma indica que se deben consegui unos ni eles máximos de ue za ansmi ida según el ni el de p o ección buscado Tabla 6 Ni eles de endimien o Pa a la homologación hay di e en es no mas a la ho a de ealiza las p uebas pa a calib a su ni el de p o ección, si es que alcanza un mínimo pa a pode se homologada según los es ánda es de la CE. La ene gía que se aplica pa a las p uebas es de 50 julios y pa a es ablece a qué ni el pe enece la p o ección se mide cuál es la asa mediana de ans e encia de ue zas en KN en un impac o. El ni el 1 es el de meno p o ección y el 2 el de mayo . Cada uno es ablece un ni el de ue za que la espalde a no debe supe a pa a ob ene la homologación co espondien e. 18 KN (kilonew on) pa a el ni el 1 y 9 KN pa a los de ni el 2. Y hay que hace o a acla ación. El ni el 1 signi ica que se a a de un p oduc o pa a uso u bano y en ella se suelen encuad a p oduc os con Pag 20 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López meno p o ección pe o con en ajas como la lige eza y la comodidad. El ni el 2 co esponde a p oduc os pa a ca e e a y po an o la segu idad es mayo aunque p obablemen e ambién el peso. Pe o aquí hay un p oblema, y es que según in o mación médica no se aconseja una ans e encia de ue za de más de 4KN, es deci que la máxima p o ección de 9KN es más del doble de lo ecomendado po los médicos. Dicen que 4 KN es el máximo sopo ado po los huesos del ó ax an es de ompe se y es la ue za máxima que ansmi en las p o ecciones de hípica o a es ma ciales. ¿Es o quie e deci que amos desp o egidos aunque nos comp emos una espalde a homologada con ni el 2?. Ro undamen e no pe o sí pod íamos i más segu os si los ab ican es es u iesen obligados a cumpli con es a ci a en las p uebas de impac o. Aunque no pa ece muy lógico que se ab iquen p o ecciones con meno ans e encia de ene gía pa a mon a a caballo o pa a hace a es ma ciales cuando la iolencia de un impac o en mo o suele se muy supe io debido a la elocidad. No obs an e, después de la in o mación an e io se diseña á según no ma. En el segundo bloque “Mé odos y equipos de ensayo” se especi ican emas elacionados con:  Equipo Se simula á lo que indica la no ma, es deci , sol a una masa pa a que caiga, siguiendo un eco ido e ical guiado, sob e la mues a colocada Pág 21 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS en un yunque de ensayo. El cen o de la masa del peso de caída debe queda sob e el cen o del yunque. El pe cu o de ba a dispond á con la siguien e con igu ación Imagen 9 Pe cu o de ba a. Geome ía. Teniendo la masa guiada y el pe cu o en conjun o una masa de 5 kg y su ene gía ciné ica en el impac o debe se de 50 J. El yunque debe posee una con igu ación como la siguien e Pag 22 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López Imagen 10 Yunque. Geome ía. Ambos elemen os, an o pe cu o como yunque se p epa a án de ace o pulido o simila .  Núme o de ensayos Se deben e ec ua cinco impac os sob e cada mues a de ensayo. 3 impac os se dis ibui án alea o iamen e y dos impac os sob e las zonas que isualmen e se iden i iquen como las más débiles. Los cen os de impac o deben queda a más de 5 cm en e ellos. Se ha p ocedido a iden i ica los impac os pa a la simulación según la igu a siguien e Pág 23 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Imagen 11 Posición impac os Según la igu a an e io se end á en onces un o al de 30 simulaciones, 5 impac os en cada una de las piezas a ensaya , eniendo en cuen a que como se explicó an e io men e se án 3 amaños a ensaya , lo que hacen 15 simulaciones Pag 24 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López o ensayos. Además es obliga o io ealiza dos ensayos, uno en condiciones no males y o o con ma e iales en ejecidos (se a a á más adelan e). Pa a los impac os an e io es se deben cumpli a ios condicionan es - 1) al menos 9 cm del eje longi udinal del pe cu o deben impac a den o de la zona de la plan illa - 2) al menos el pun o cen al del pe cu o de ba a debe es a sepa ado un cen íme o del bo de de la zona de p o ección - 3) los cen os de los impac os deben es a sepa ados en e sí más de 50 mm Tabla 7 Posiciones impac os pe cu o POSICIÓN PERCUTOR CENTRO GEOMÉTRICO PERCUTOR CONDICIÓN 1 CONDICIÓN 2 CONDICIÓN 3 X (mm) Y (mm) 1 0 222,9 SI SI SI 2 0 79 SI SI SI 3 -74,6 325,9 SI SI SI 4 65,2 363,2 SI SI SI 5 -74,6 80 SI SI SI Pág 25 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Como se obse a en la abla siguien e podemos e que se cumplen las condiciones ma cadas po la no ma i a, siendo álidas pa a el es o de amaños de las p o ecciones ensayadas, ya que lo an e io se e ie e al amaño medio de espalde a ensayada. • Ensayos Obliga o iamen e se deben ealiza 2 ensayos · Ensayo de impac o a empe a u a ambien e Las mues as se deben acondiciona du an e al menos 48 h en un ambien e con una empe a u a de 23±2 ºC y una humedad ela i a de 50±5 %, además de o as conside aciones secunda ias ( e no ma). · Ensayo de impac o en condiciones de humedad as un en ejecimien o hid olí ico. Resis encia a condiciones de humedad as un en ejecimien o hid olí ico: se almacenan las mues as du an e 72±0,5 h en una caja ce ada sob e la supe icie de una masa de agua man enida a una empe a u a de 70±2 ºC. Después se ex ae la mues a, se cie a he mé icamen e en una bolsa impe meable al apo de agua y se expone a una empe a u a ambien e de 23±2 ºC du an e o o pe iodo de 24±0,5 h. Después se ex ae la mues a de la bolsa y en los 5 min siguien es se inician los ensayos de impac o. En nues o caso como no se puede dispone de elemen os ísicos se p ocede a ecaba in o mación de a ículos y di e sa li e a u a [2] [3] [4] y se llega a la conclusión que debemos me ma las p opiedades de los ma e iales ensayados en un 15%. Es e pun o se calcula á y desc ibi á con más de alle pos e io men e, en el apa ado 3.2 “Simpli icaciones”. Pag 32 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López En el p esen e abajo nos amos a cen a en los ma e iales compues os ipo MAT, como el indicado en la igu a an e io ( ig. 13 d)), es á compues a po ib as alea o iamen e o ien ada. Se conside a que exis e iso opía (mismas p opiedades en odas las di ecciones). Pa a es e ipo de ma e iales, según indicamos en el apa ado “3.2 Simpli icaciones” indicamos, desde el pun o de is a mic omecánico, las ecuaciones según Chen a emplea pa a calcula sus p opiedades. No obs an e amos a indica , según el ipo de láminas con ib a la ga (unidi eccional, ejido y alea o ias) algunas p opues as pa a calcula sus p opiedades [ • Unidi eccionales 𝐸1= 𝑉𝑓𝐸𝑓+ (1 − 𝑉𝑓)𝐸𝑚 𝐸2= 𝐸𝑚(1+ 𝑉𝑚2)(1+0,85𝑉𝑓2) ⁄ (1 − 𝑉𝑓)1,25+ (𝐸𝑚𝐸𝑓 ⁄)(𝑉𝑓(1 + 𝑉𝑚2) ⁄) 𝐺12= 𝐺𝑚(1+0,6𝑉𝑓0,5) [(1 − 𝑉𝑓)1,25+ (𝑉𝑓(1− 𝑉𝑚2) ⁄)]1,25 𝜐12= 𝑉𝑓𝜐𝑓+ (1 + 𝑉𝑓)𝜈𝑚 Siendo 𝐸𝑓 𝑦 𝐸𝑚 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝐸𝑙á𝑠𝑡𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝐹𝑖𝑏𝑟𝑎 𝑦 𝑀𝑎𝑡𝑟𝑖𝑧 𝜐𝑓 𝑦 𝜐𝑚 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑃𝑜𝑖𝑠𝑠𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝐹𝑖𝑏𝑟𝑎 𝑦 𝑀𝑎𝑡𝑟𝑖𝑧 Pág 33 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS 𝐺𝑚 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑌𝑜𝑢𝑛𝑔 𝑉𝑓 𝑦 𝑉𝑚 𝑉𝑜𝑙ú𝑚𝑒𝑛𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝐹𝑖𝑏𝑟𝑎 𝑦 𝑀𝑎𝑡𝑟𝑖𝑧 • Tejido · Equilib ado. Se conside a que el módulo longi udinal en la di ección 1 coincide en la di ección 2. 𝐸1= 𝐸2= 𝑉𝑓(𝐸𝑓2 ⁄+ 32 ⁄𝐸𝑚) + 𝐸𝑚 𝐺12= 𝐸𝑚(4𝑉𝑓+1) 3 𝜈12= 𝐺12 𝐸1 · No Equilib ado. Se conside a que el módulo longi udinal en la di ección 1 es di e en e en la di ección 2. Es deci , se usan ecuaciones di e en es en unción de la di ección longi udinal y ans e sal. 𝐸𝑉𝑅= 1𝜆 [𝐶𝐶𝐸𝐿+ (1 − 𝐶𝐶)𝐸𝑇] 𝐸𝑇𝑅= 1𝜆 [𝐶𝐶𝐸𝑇+ (1− 𝐶𝐶)𝐸𝐿] 𝑉𝑈𝑅= 𝑉𝐿𝑇 𝐶𝐶+ (1 − 𝐶𝐶)𝐸𝐿 𝐸𝑇 Siendo 𝜆=1− 𝑉𝐿𝑇𝑉𝑇𝐿 𝐶𝐶= [(𝑁𝑓𝑇)𝐿 (𝑁𝑓𝑇)𝐿+ (𝑁𝑓𝑇)𝑇] Pag 34 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López N Núme o de hilos po cen íme o T Tí ulo del hilo en Tex Lo expues o an e io men e ha in en ado se un esumen de lo complicado y de las di e sas eo ías pa a llega a “es ima ” las p opiedades mecánicas de los di e en es modelos de ma e iales compues os que exis en, no siendo ema de es e abajo p o undiza en los dis in os ipos de modelos que exis en, eo ías de cálculo de las p opiedades,… 2.3 C i e ios de allo Los c i e ios de allo son eo ías que se aplican pa a de e mina si los es ue zos a los que se some e una pieza que se es á diseñando an a o igina un allo ca as ó ico. Son de especial in e és en los ma e iales compues os debido a la exis encia de c i e ios múl iples de análisis y a sus a iadas disposiciones. Vamos a in oduci de o ma esumida algunos g upos en los que pod íamos encuad a los dis in os ipos de allo, además de indica que es os pueden se clasi icados en dos g upos: c i e ios de allo independien es y c i e ios de allo polinomiales. El p ime c i e io se conoce como de máximo es ue zo, que iéndose deci que los es ue zos en las di ecciones p incipales del ma e ial deben se meno es que los es ue zos máximos de esis encia, aplicando un ac o de segu idad [5]. Es e c i e io pe enece a los c i e ios de allo independien es. La p emisa básica p esen e en la p edicción de allo usando el c i e io de es ue zo máximo es el mismo que el usado po los ma e iales isó opos. En es e c i e io se asume que el allo del compues o ocu i á si cualquie a de las siguien es condiciones se sa is ace: Pág 35 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS 𝜎1>𝑋𝑇 𝜎4>𝑅 𝜎2>𝑌𝑇 𝜎5>𝑆 𝜎3>𝑍𝑇 𝜎6>𝑇 Donde 𝜎1,𝜎2,𝜎3 son los componen es de los es ue zos no males, 𝜎4,𝜎5,𝜎6 son los es ue zos, XT, YT, ZT son las esis encias no males del compues o en las di ecciones 1, 2, 3 y R, S, T son las esis encias co an es en los planos 23, 13 y 12 espec i amen e. Cuando 𝜎1,𝜎2,𝜎3 son de na u aleza comp esi a deben se compa adas con XC, YC, ZC que son las esis encias no males en comp esión a lo la go de las di ecciones 1, 2, 3 espec i amen e. La expe iencia del diseñado le dice qué c i e io usa , de acue do al ma e ial, el esquema de abajo y el con ex o de la aplicación. El so wa e de elemen os ini os analiza los es ue zos en las di ecciones p incipales y mues a alo es compa ables con los máximos pa a cada ma e ial. Comen a que po la na u aleza de nues o ma e ial empleado, epoxi como esina y ib as la gas alea o iamen e dis ibuidas, amos a u iliza el c i e io de allo de es ue zo máximo, simpli icadamen e como: 𝐹𝑆= 𝜎𝐿 𝜎𝑒 ≥1 Siendo en onces FS el ac o de segu idad, 𝜎𝐿 es el lími e de o u a o allo y 𝜎𝑒 se ía las ensiones p oducidas en el modelo ensayado, pudiendo se Von Mises o Máxima Tensión. Pag 36 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López 2.4 P oblema de impac o y pa áme os que in luyen 2.4.1 P oblema de impac o No malmen e, a excepción de cuando se a a emas como “ a iga”, se asume que las ca gas que ac úan sob e cualquie elemen o se aplican g adualmen e, es deci , sin impac o. Se asume, que pa a ca gas es á icas (sin impac o) el a io de aplicación de la ca ga es an pequeño que la acele ación se á ambién pequeña, po lo que el e ec o de esa acele ación puede se desp eciado. Sin emba go las ca gas suelen se dinámicas (con impac o) y se dice que un elemen o es á some ido a ca gas dinámicas cuando las ca gas ocasionan en alguna pa e del elemen o una acele ación, de mane a que la magni ud de la misma no puede desp ecia se. Den o de los “P oblemas de impac o” pueden da se dos si uaciones: • Ca gas de impac o a al a elocidad Es e ipo de ca gas o si uaciones gene an acele aciones de g an magni ud y p o oca si uaciones que en el p esen e es udio no se end án en cuen a debido undamen almen e a dos azones. 1.- Se p oduce de o mación plás ica, pa icula men e en los pun os de impac o. Po es a azón es muy di ícil de e mina la magni ud de la ca ga de impac o y aunque se conocie a es di ícil es ablece una elación en e la ca ga de impac o y el es ado de es ue zos y de o maciones en cualquie pun o del elemen o, po que la ca ga de impac o p oduce ondas de de o mación del ma e ial y los es ue zos y las de o maciones en cualquie pun o del elemen o dependen de la p opagación de esas ondas de p opagación. Pág 37 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS 2.- Si alguna pa e del elemen o es á de o mado plás icamen e, es necesa io que la elación es ue zo-de o mación pa a ese ma e ial sea conocida. En el p esen e es udio es impensable conoce dicha elación. • Ca gas de impac o a baja elocidad Du an e los impac os a baja elocidad el a io de aplicación de las ca gas es an educido, que las ondas de de o mación desa olladas den o del elemen o son muy pequeñas y pueden se desp eciadas y el ma e ial del elemen o posee básicamen e las mismas p opiedades que p esen a ía en el caso es á ico. Bajo es as condiciones el e ec o de las ca gas de impac o puede conside a se equi alen e al e ec o de una ca ga aplicada es á icamen e y puede es udia se con un en oque cuasies á ico. A con inuación e emos algunos pa áme os que in luyen en el p oblema de impac o como puede se la ib a y la esina, la elocidad de de o mación,… 2.4.2 Pa áme os que in luyen 2.4.2.1 P opiedades del ma e ial • Tipo y con igu ación de la ib a ⋄ Tipo El ma e ial de ab icación de las ib as es de e minan e pa a el compo amien o a impac o. No malmen e se p e ie e la u ilización los ma e iales que p esen en una al a abso ción de ene gía especí ica; es o es un al o módulo elás ico, al a de o mación has a up u a y baja densidad. Es impo an e la elocidad del sonido en la ib a, dependien e de su igidez y densidad, pues in lui á haciendo que la ene gía se dis ibuya po la placa de Pag 38 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López o ma más o menos ápida. Una al a elocidad de la onda dis ibuye la ene gía en un á ea mayo disminuyendo las de o maciones. ⋄ Con igu ación La mayo ía de los ma e iales compues os u ilizados ac ualmen e se cons uyen con ib as unidi eccionales o con ejidos, en pocos casos se u ilizan ejidos en la di ección del espeso . En el caso de los laminados a base de ejidos, se obse a que és os p esen an una mayo esis encia a la ac u a in e lamina . El pa ón ondulado debido al ejido p o oca que las isu as engan un á ea mayo y po an o necesi en mayo ene gía pa a a anza . Los ma e iales con ejido idimensional ienen una mejo ole ancia al daño, pues o que ienen mayo esis encia an e la delaminación debido a las ib as o ien adas en la di ección del espeso . • Es uc u a y supe icie de los hilos ⋄ Es uc u a Los hilos de al as p es aciones se con eccionan median e la ag upación de ilamen os en edándolos o e o ciéndolos. Re o ce los ilamen os p oduce una al e ación de la igidez y esis encia del hilo. Así en un es udio de Rao y Fa is con a ios ma e iales se ob u o que el ángulo óp imo de o sión que maximiza la esis encia es é en o no a 7°. ⋄ Supe icie En los ma e iales compues os ígidos, el a amien o de los hilos iene una in luencia undamen al en la adhesión con la ma iz. Una buena adhesión a o ece la esis encia an e impac os con baja ene gía, educiendo la delaminación p oducida p incipalmen e po modo I. En impac os de al a Pág 39 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS ene gía donde se quie e pa a la masa que p o oca el impac o suele se más a o able que se p oduzca mayo delaminación pa a una mejo disipación de la ene gía. En p o ecciones lexibles cons uidas sólo con ejidos, la icción en e los hilos es muy impo an e, pues és os ienen una mayo mo ilidad, especialmen e cuando las condiciones de con o no lo a o ecen. • Sensibilidad a la elocidad de de o mación Las p opiedades mecánicas de los políme os de al a esis encia son sensibles a la elocidad de de o mación, p o ocando enómenos de elajación y luencia. Algunos in es igado es han es udiado es as p opiedades, ya que la in o mación ob enida de es es á icos o cuasi-es á icos no es su icien e pa a ca ac e iza el ma e ial an e un impac o. En un abajo de Wang y Xia [6] se es udia el compo amien o del Ke la 49 a dis in as elocidades de de o mación como se puede e en la siguien e igu a. Se obse a que la igidez aumen a al aumen a la elocidad de de o mación. Pag 40 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López Imagen 14 Cu as - de ke la 49 a dis in as elocidades de de o mación Pa a ma e iales como ib a de id io, polie ileno y a amida (KEVLAR), su sensibilidad a la elocidad de de o mación di icul a la gene alización del compo amien o del ma e ial an e dis in as elocidades de impac o. En un es udio ealizado po Zhou [7], se ob ienen di e encias en e ensayos de pene ación es á icos y dinámicos. Se encon ó que los pa áme os del ma e ial no e an ace ados si no se u ilizaba algún ac o co ec o dependien e de la elocidad de de o mación. • Tejido Las p opiedades en el ejido se án dis in as a las de los hilos gene almen e. Al eje los hilos apa ece ondulado, icción e in e acción de los hilos que Pág 41 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS a ec an al compo amien o an e ca ga. En mayo o meno medida el p oceso de ejido disminuye las p opiedades de las ib as. En cuan o a la geome ía del ejido se ha obse ado que los ejidos equilib ados (con ib as iguales y en igual núme o en ambas di ecciones) abso ben más ene gía que los no equilib ados. • Resina La esina puede in lui aumen ando la igidez a lexión de la placa, modi icando su lími e de e e encia. Los dos ipos p incipales de ma iz, e moplás ica o e moes able, ienen un compo amien o dis in o en e al impac o, siendo la esina e moplás ica menos ígida. La enacidad de la esina es impo an e, in luye sob e la delaminación. Las esinas ágiles expe imen an una delaminación ins an ánea con muy poco c ecimien o, po el con a io las esinas enaces su en un c ecimien o de la delaminación len o y con olado. 2.4.2.2 P opiedades de la mues a a ensaya En cuan o a las dimensiones la in luencia del elemen o a ensaya es impo an e p incipalmen e en su aplicación a ensayos, pa a asegu a se de que se ep oducen las condiciones adecuadamen e. Pa a los impac os a baja elocidad las dimensiones de e minan la can idad de ene gía que pod á almacena du an e el impac o, ya que oda la placa se e á a ec ada p o ocando una de o mación global. En cambio pa a los impac os a al a elocidad el e ec o de las dimensiones p ác icamen e desapa ece po que el daño queda localizado en una zona muy pequeña. A elocidades meno es se obse a que las placas de meno amaño o ecen más esis encia que las mayo es. Pag 48 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López El iempo de in eg ación o iempo en e dos secuencias de sucesos ( iempo de i e ación) es la mayo di e encia en e ambos mé odos. Pa a el implíci o, el iempo de la i e ación puede se a bi a iamen e g ande, y aun así man ene la es abilidad de la solución y ob ene con e gencia. Si se emplea el mé odo implíci o pa a p oblemas no lineales, puede sucede que no se ob enga con e gencia debido a que los iempos de paso se hacen excesi amen e pequeños. El mé odo explíci o es es able siemp e y cuando el iempo de la i e ación sea meno al iempo c í ico que se encuen a a pa i de la ecuencia na u al más al a de la es uc u a. Dado que los iempos de i e ación son an pequeños, el mé odo explíci o es ú il pa a p oblemas ansi o ios de muy co a du ación. A con inuación se p esen a las di e en es o mulaciones empleadas po el paque e in o má ico u ilizado (ANSYS®). Fo mulación dinámica explíci a Las ecuaciones básicas esuel as po un análisis explíci o dinámico exp esan la conse ación de la masa, impulso y ene gía en coo denadas de Lag ange. Es os, jun o con un modelo de ma e ial y un conjun o de condiciones iniciales y de con o no, de inen la solución comple a del p oblema. Pa a o mulaciones de Lag ange, la malla se mue e y dis o siona con el modelo ma e ial, po lo que au omá icamen e se cumple la conse ación de la masa. La densidad en cualquie momen o puede de e mina se a pa i del olumen ac ual de la zona y su masa inicial, median e la ecuación: 𝜌0𝑉0 𝑉= 𝑚 𝑉 Pág 49 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Las ecuaciones en de i adas pa ciales que exp esan la conse ación del momen o se e ie en a la acele ación pa a el enso de ensiones σij: 𝜌𝑥󰇘= 𝑏𝑥+ 𝜕𝜎𝑥𝑥 𝜕𝑥 + 𝜕𝜎𝑥𝑦 𝜕𝑦 + 𝜕𝜎𝑥𝑧 𝜕𝑧 𝜌𝑦󰇘= 𝑏𝑦+ 𝜕𝜎𝑦𝑥 𝜕𝑥 + 𝜕𝜎𝑦𝑦 𝜕𝑦 + 𝜕𝜎𝑦𝑧 𝜕𝑧 𝜌𝑧󰇘= 𝑏𝑧+ 𝜕𝜎𝑧𝑥 𝜕𝑥 + 𝜕𝜎𝑧𝑦 𝜕𝑦 + 𝜕𝜎𝑧𝑧 𝜕𝑧 La conse ación de ene gía es exp esada median e la ecuación: 𝑒󰇗= 1 𝜌(𝜎𝑥𝑥𝑒󰇗𝑥𝑥+ 𝜎𝑦𝑦𝑒󰇗𝑦𝑦+ 𝜎𝑧𝑧𝑒󰇗𝑧𝑧+ 2 𝜎𝑥𝑦𝑒󰇗𝑥𝑦+ 2 𝜎𝑦𝑧𝑒󰇗𝑦𝑧+ 2 𝜎𝑧𝑥𝑒󰇗𝑧𝑥) Pa a cada paso de iempo, es as ecuaciones se esuel en explíci amen e pa a cada elemen o en el modelo, basado en los alo es de en ada al inal del paso de iempo an e io . Sólo se aplica la conse ación de masas y momen os. Sin emba go, en simulaciones explíci as bien plan eadas, masas, momen os y ene gía deben de conse a se. La conse ación de la ene gía es con olada cons an emen e po el p oceso, con olando la calidad de la solución (en con aposición a ole ancias con e gen es en la dinámica ansi o ia implíci a). El algo i mo de cálculo dinámico explíci o u iliza un esquema de in eg ación de iempo de di e encia cen al (mé odo de Leap og). Después de que las ue zas se han calculado en los nodos ( esul an e de las ensiones in e nas, de con ac o o de las condiciones de con o no), se de i an las acele aciones nodales di idiendo la ue za po la masa: Pag 50 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López 𝑥󰇘𝑖= 𝐹𝑖 𝑚+ 𝑏𝑖 Donde xi son las componen es de acele ación de los nodos (i=1,2,3), Fi son las ue zas ac uan es en los nodos, bi son las componen es de acele ación del elemen o y m es la masa del nodo. Con las acele aciones pa a un ins an e de e minado n - ½, las elocidades pa a un ins an e n + ½ se hallan median e la ecuación: 𝑥󰇗𝑖𝑛+12 ⁄= 𝑥󰇗𝑖𝑛+12 ⁄+ 𝑥󰇘𝑖𝑛 ∆𝑡𝑛 Finalmen e las posiciones se ac ualizan pa a un iempo n+1 po in eg ación de las elocidades: 𝑥𝑖𝑛+1= 𝑥𝑖𝑛+𝑥󰇗𝑖𝑛+12 ⁄ ∆𝑡𝑛+12 ⁄ Fo mulación dinámica implíci a La ecuación básica del mo imien o, esuel a po un análisis dinámico ansi o io implíci o es: 𝑚𝑥󰇘+𝑐𝑥󰇘+𝑘𝑥=𝐹(𝑡) donde m es la ma iz de masas, c es la ma iz de amo iguación, k es la ma iz de igidez y F( ) es el ec o de ue zas. En un ins an e dado, , es a ecuación puede conside a se como un conjun o de ecuaciones de equilib io “es á ico” que ambién oman en cuen a las ue zas de ine cia y amo iguamien o. El mé odo HHT (Hilbe -Hughes-Taylo ), a ian e del de Newma k, es el empleado po ANSYS® pa a esol e esas ecuaciones. El Pág 51 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS inc emen o de iempo en e a ios ins an es de iempo sucesi os se llama, paso de iempo de in eg ación. Pa a p oblemas lineales: - La in eg ación implíci a del iempo es incondicionalmen e es able pa a cie os pa áme os de in eg ación. - El paso de iempo a ia á sólo pa a sa is ace los equisi os de p ecisión. Pa a p oblemas no lineales: - La solución se ob iene median e una se ie de ap oximaciones lineales (mé odo de New on-Raphson), po lo que cada paso de iempo puede ene muchas i e aciones de equilib io. - La solución equie e la in e sión de la ma iz de igidez equi alen e dinámica no lineal. - Pequeños pasos i e a i os de iempo pueden se necesa ios pa a log a la con e gencia. - Se p opo cionan he amien as de con e gencia, pe o no se ga an iza la con e gencia de p oblemas al amen e no lineales. Pag 52 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López 3. PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO 3.1 Ma e iales. P opiedades. El inicio del p oceso de modelización de los modelos de simulación comienza con un p oyec o nue o en la en ana de abajo (Explici Dynamics). Es e cons a de 7 apa ados, el p ime o es el p opio p oyec o. El segundo apa ado, es el que se a a en es e pun o, Enginee ing Da a, al y como se ap ecia en la igu a siguien e. La ca ac e ización de los ma e iales que se an a emplea en el p oyec o, es deci de los ma e iales que o man cada una de las pa es de cada modelo: espalde a, pe cu o y yunque. - Espalde a: el ma e ial del que es á o mada es un ma e ial compues o po una esina ipo epoxi y de ib as la gas con disposición alea o ia. Es e o ma o le da a nues o componen e un compo amien o casi isó opo. - Pe cu o y yunque: Se modeliza á con un ace o de la p opia abla de ma e iales de ANSYS®, ya que el compo amien o de es os elemen os de ace o en e al es o de ma e iales hace que no sea necesa ia la u ilización de las p opiedades exac as según ma ca la no ma. Pág 53 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Imagen 17 Ven ana p incipal de abajo Una ez que conocemos los ma e iales que amos a emplea en el cálculo se deben ecopila las p opiedades mecánicas. Las p opiedades mínimas que debemos conoce de nues os ma e iales se án aquellas necesa ias pa a que se puedan ealiza los cálculos y es a án en unción de los modelos que iene implan ado el p og ama in o má ico, al y como se mues a en la abla siguien e: Pag 54 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López Tabla 8 Ma e iales y sus e ec os en EXPLICIT DYNAMICS (ANSYS®) Clase de Ma e ial E ec os del Ma e ial Me ales Elas icidad Plas icidad Endu ecimien o po De o mación Isó opa Endu ecimien o po De o mación Cinemá ica Rápido Endu ecimien o po De o mación Isó opa Ablandamien o Té mico Isó opo F ac u a Dúc il F ac u a F ágil (basado en Ene gía de la F ac u a) Fallo dinámico (Ripio) Ho migón/Roca Elas icidad Compac ación Po osa Plas icidad Endu ecimien o po De o mación Rápido Endu ecimien o po De o mación en Comp esión Rápido Endu ecimien o po De o mación en T acción Plas icidad Dependien e de la P esión Plas icidad Dependien e del Ángulo de la Ve a Daño po Cizalladu a / F ac u a Daño po T acción / F ac u a Tie a/A ena Elas icidad Pág 55 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Compac ación Po osa Plas icidad Plas icidad Dependien e de la P esión Daño po Cizalladu a / F ac u a Daño po T acción / F ac u a Cauchos/Políme os Elas icidad Viscoelas icidad Hipe elas icidad O ó opos Elas icidad O ó opa El compo amien o de los ma e iales con los que amos a abajas se á elás ico-plás ico. Los alo es necesa ios en las simulaciones p oceden de da os ob enidos po ab ican es especializados (se adjun an ichas en el anexo co espondien e). En la abla siguien e se ecogen las p opiedades mecánicas in oducidas po cada ma e ial. Va ios alo es de las p opiedades mecánicas, al se conside ados ma e iales con compo amien os isó opos, se hacen necesa ios dos de ellos, pudiéndose calcula el es o. MATERIAL DENSITY (kg/m3) YOUNG'S MODULUS, E (Pa) POISSON'S RATIO BULK MODULUS (Pa) SHEAR MODULUS (Pa) ACERO 7860 2·1011 0,3 1,667·1011 7,69·1010 PROTECTOR 1400 45,9·109 0,47588 3,1722·1011 1,555·1010 Pag 56 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López Debido a que uno de los ma e iales ha sido pe sonalizado, se ha in oducido sus alo es manualmen e y es os alo es se han calculado ap oximadamen e y median e es imaciones que se p esen an en el apa ado siguien e. 3.2 Simpli icaciones La modelización del p oblema debe hace se aplicando la mayo simpli icación posible sin que se ean a ec ados los esul ados, de o ma que se aho e iempo de simulación o que se eduzca el amaño de los elemen os donde sea adecuado. A menudo los p oblemas p esen an alguna sime ía o alguna geome ía eal que no apo a nada al p oceso de cálculo. De los es elemen os in oducidos en la simulación la espalde a se ha in en ado espe a al máximo su geome ía sin ealiza ninguna simpli icación. Además es una geome ía es udiada bas an e simple. De los o os elemen os, el pe cu o y el yunque, se han ealizado simpli icaciones en el yunque, ya que po la me odología del p oceso del p og ama in o má ico se ha conside ado que la ca a de dicho elemen o en con ac o den la espalde a es el único elemen o más iel a la ealidad, ya que iene que posee una o ma de cúpula al y como exige la no ma i a aplicable. En cuan o al pe cu o es una geome ía al y como exige la no ma. Es o es así po que cuando impac a el pe cu o sob e la espalde a debe queda la línea del pe cu o , po la o ma que posee la ca a de con ac o del pe cu o , su pa e cen al en el cen o de la cúpula del yunque. Po lo an o en la pa e ex e io de la espalde a impac a á una línea y po la pa e in e io un pun o. En la siguien e igu a se in en a acla a lo comen ado an e io men e: Pág 57 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Imagen 18 Posición elemen os ensayo En cuan o a la ob ención de las p opiedades mecánicas del ma e ial llamado PROTECTOR se han hecho a ias es imaciones. Vamos a ca ac e iza es imando p opiedades mecánicas de un ma e ial compues o po epoxi y ke la , p oceden es de un compues o come cial de un con enido de ib a en olumen de un 60% y unidi eccional. Pa a es ima las siguien es p opiedades:  Módulo de Young (E)  Módulo de Poisson (  Módulo cizallamien o (G) Vamos a conside a las siguien es ó mulas empí icas que en la p ác ica p edice alo es con bas an e p ecisión: Pag 64 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López Los elemen os de mallado más empleados pa a el mallado de piezas en 3D, son los mos ados en la siguien e igu a: Imagen 22 Elemen os pa a mallado La calidad del mallado de la pieza puede e alua se median e el elemen o Skewness, que es una medida de la dis o sión ela i a de un elemen o compa ado con una o ma ideal ( e aed o, pi ámide, hexaed o,…), al y como se ap ecia en la siguien e abla: Tabla 9 Calidad del mallado, en unción de la “calidad” de la o ma También en unción de la o ma de la pieza el mallado más e icien e se á aquel que se adap a más egula men e a la o ma del obje o. Siendo ecomendable el uso de mallados con hexaed os en o mas idimensionales po el meno núme o de nodos que se p oducen, con el consecuen e aho o en el cálculo. Pág 65 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS El mallado ealizado ha pa ido de un mallado au omá ico de la pieza al que se han añadido elemen os pa icula es de mejo a como la sepa ación en pa es de las piezas y la elección de ipos pa icula es de o mas de mallado lo más aco des pa a la pieza. Pa a la geome ía “YUNQUE” se ha elegido el mé odo de mallado “sweep” según el mé odo “MULTIZONE”, o zando a que in en e u iliza elemen os ipo hexaed o, po las azones que se indican an e io men e. En la siguien e igu a se mues a el mallado que se ha u ilizado en cada uno de los casos de es udio. Imagen 23 Mallado de las piezas a simula Pag 66 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López A con inuación se mues a en la siguien e igu a la calidad de los mallados po los que se ha op ado, y como se puede e , se alcanza un g ado de calidad más que acep able, no siendo ep esen a i os po se muy pocos elemen os, los que empob ecen la calidad del mallado. Imagen 24 Ejemplo de calidad mallado ipo u ilizado 3.5 Condiciones de con o no 3.5.1 Condiciones iniciales Con el modelo in oducido, las ca ac e ís icas de los ma e iales y el mallado de la pieza, sólo nos queda in oduci al sis ema las condiciones iniciales y los Pág 67 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS pa áme os que que emos que ANSYS® nos simule. En es e caso son los siguien es: - Pa a disminui el iempo de cálculo, el pe cu o se ha diseñado a una dis ancia de 1 mm de su obje i o, po lo cual la elocidad inicial de dicho pe cu o se á aquella que posee ía la misma si caye a desde la al u a deseada de cálculo, siendo según no ma i a de 1 m. Dicha elocidad se á ap oximadamen e de 4,42 m/s, ob eniéndose median e la ísica clásica como sigue: Pa a la caída de una masa lib e y guiada empleamos la siguien e ó mula 𝑣(𝑚𝑠 ⁄)= √2∙ 𝑔∙ ℎ= √2∙9.81∙1=4.42 𝑚𝑠 ⁄ Según indica la no ma es e cálculo debe ía co egi se al ene se en cuen a que el pe cu o no es á en las condiciones iniciales a 1 m desde la caída y además la dis ancia del senso debe ía inco po a se pa a modi ica dicha dis ancia. Pe o es as co ecciones son desp eciables y no a ia á el sen ido del es udio. - Al yunque se le impond á la condición de que la pa e supe io de la misma (la ca a en o ma de cúpula) sea un elemen o ijo, sin libe ad de mo imien o. 3.5.2 Condiciones de con ac o en e supe icies Vamos a de ini qué con ac os amos a ene en nues o es udio. Como se comen ó an e io men e podemos ene a ios ipos de con ac os y pa a llega a ellos debe emos en a en ANSYS® MechanicalTM, desde el esc i o io de ANSYS® WORKBENCHTM en el módulo “Model”. Aunque se puede accede desde cualquie módulo, como se comen ó an e io men e. Pag 68 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López Los con ac os que hemos de inida son: ⋄ F ic ional: se elige es e ipo de con ac o po que cuando se p oduce el impac o hay algo de icción en e las supe icies. No obs an e en es e caso pod íamos habe elegido “F ic ionless”, debido p incipalmen e a que en el ins an e después del impac o no hay ozamien o en e las supe icies. Además de algún pa áme o a de ini dis in o, como coe icien e de icción,… no obs an e a oja esul ados simila es. ⋄ Bonded: debido p incipalmen e a que debemos sopo a nues a mues a a ensaya de alguna o ma y se ha decidido que el pun o de unión en e la Pág 69 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS mues a (espalde a) y el sopo e (yunque) quede de alguna o ma adhe ido po es e pun o y el es o del elemen o ensayado enga odos sus g ados de libe ad (mo imien os). Se ha decidido hace lo de es a o ma pa a in en a ene más con ol del compo amien o p e is o de los elemen os. Pe o se puede ecu i a écnicas au omá icas de de ección de con ac os, que se dejan al lec o y a su cu iosidad. 3.5.3 Model-Connec ions En el apa ado co espondien e se indican las condiciones de nues o es udio, pe o aquí se indica án unos mínimos pa a pode asigna las condiciones de con ac o en e las piezas. Pag 70 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López A con inuación se in oduce algunos concep os básicos sob e los con ac os en e supe icies: Los con ac os en e supe icies pueden de ini se de di e en es mane as en ANSYS®. Las di e encias incluyen cómo las supe icies de con ac o son ep esen adas, cómo se in e p e a la pene ación del con ac o y qué asgos y limi aciones especí icas exis en en los di e en es algo i mos. Pa a algunos modelos de con ac o, se emplean segmen os pa a de ini las supe icies de con ac o de los cue pos. El p og ama au omá icamen e iden i ica y de ine los segmen os pa a cada supe icie. O os modelos pe mi en que cualquie supe icie en e en con ac o con cualquie o a, e incluye con ac os de supe icies con sí misma. En ealidad, es e ipo de con ac o es el más sencillo de de ini y es muy empleado cuando las supe icies de con ac o no se conocen p e iamen e como en la simulación de un choque comple o de au omó il. Cuando un nodo o segmen o de con ac o (sla e) pene a un segmen o blanco (mas e ), se c ea una ue za es au a i a (penalidad) que lo empuja de uel a a a és del lími e de la supe icie. La penalidad ígida de con ac o es au omá icamen e calculada en base a las p opiedades mecánicas de las supe icies de con ac o. Po es o es necesa io usa alo es ealis as del módulo de elas icidad cuando se de inen ma e iales ígidos. ⋄ Plan eamien o dinámico de las supe icies de con ac o. El p incipio de los abajos i uales co esponde a disc e iza el p incipio de D’Alembe . La elación ampliada de las ue zas sob e un cue po co esponde a la ecuación siguien e. En es a se encuen a un nue o é mino, con , que ep esen a las ue zas de con ac o que ecaen en el cue po. Las ue zas de Pág 71 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS con ac o son dependien es de los desplazamien os y las elocidades de los elemen os. 𝑀𝑥󰇘+𝐾𝑥=𝑓𝑒𝑥𝑡+𝑓𝑖𝑛𝑡(𝑥)+𝑓𝑐𝑜𝑛𝑡(𝑥,𝑥) La ue za de con ac o aplicada sob e un nodo es p opo cional a la pene ación de la supe icie en con ac o 𝑓𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖= 𝑘𝑖𝑛𝑡∗𝛿𝑖 El ac o kin deno a la igidez de la in e ase, que se calcula en base a la igidez indi idual de las supe icies en con ac o. La igidez del con ac o se de ine como en la ecuación siguien e 𝑘𝑖𝑛𝑡= 𝜆 ∗𝑘𝑚∗𝑘𝑠 𝑘𝑚+𝑘𝑠 El ac o λ ep esen a el ac o de igidez, km y ks son la igidez especí ica pa a las supe icies pene adas y pene an es. La igidez de las supe icies en un elemen o SHELL es igual a la mul iplicación del espeso del SHELL po el módulo de elas icidad E (ecuación 24). La igidez de la in e ase puede se is a como un sis ema con dos eso es en se ie 𝑘𝑖= ℎ𝑖∗𝐸𝑖 ⋄ Gene alidades de las supe icies de con ac o. Se pe mi e un a iado ango de condiciones de con ac o en e supe icies: • El inal de la supe icie puede de e mina se al especi ica la icción dependien e de la elocidad, jun o con los alo es lími es de es ue zo co an e. Pag 72 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López • Los con ac os e osi os admi en que la supe icie de con ac o se es ablezca al in e io de cie os elemen os, a medida que los elemen os de la supe icie ex e io allan. • El con ac o en e má genes pe mi e que la ma gen de un elemen o SHELL de ec en la ma gen de o o elemen o SHELL. El de ini con ac os en ANSYS equie e simplemen e que se indiquen las supe icies en con ac o (no siemp e necesa io), el ipo de con ac o en e ellas y cualquie o o pa áme o especí ico en elación al ipo de con ac o. Con an os modelos de con ac os disponibles, no es siemp e ácil de ini el mejo con ac o pa a el sis ema ísico en p ueba. Es ap opiado en ende los di e en es algo i mos y las amilias de con ac os que disponibles pa a selecciona el modelo de con ac o adecuado. Un algo i mo de con ac o es el mé odo po el cual el código p ocesa las supe icies de con ac o. Exis en es algo i mos de con ac o di e en es disponibles: • Con ac o de supe icie simple. • Con ac o de nodos a supe icies. • Con ac o de supe icie a supe icie. Una amilia de con ac os es un conjun o de ipos de con ac o con p opiedades simila es especializadas. Exis en diez amilias disponibles. El p og ama sopo a 24 combinaciones en e los algo i mos y las amilias, pe o exis e algún aslape: • Con ac o gene al o básico. • Con ac o au omá ico. Pág 73 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS • Con ac o ígido. • Con ac o enlazado. • Con ac o enlazado con alla. • Con ac o e osi o. • Con ac o de ma gen. • Con ac o D awbead. • Con ac o de o mación. • Con ac o bidimensional. ⋄Algo i mo de con ac o de supe icie simple. El algo i mo de con ac o de supe icie simple es ablece con ac o cuando una supe icie ex e na de un cue po hace con ac o con ella misma o con una supe icie ex e na de o o cue po. Es e algo i mo es el más gene al de los ipos de con ac o debido a que el p og ama busca au omá icamen e odas las supe icies ex e nas en un modelo pa a de e mina si ocu e pene ación. Al inclui se odas las supe icies ex e nas, no se equie e de ini supe icies sla e y mas e . El con ac o de supe icie simple puede se muy pode oso po ella misma o en p oblemas de g andes de o maciones cuando las á eas en con ac o no se conocen p e iamen e, es e es el caso de muchas aplicaciones de choques o impac o. El con ac o simple sólo causa un lige o inc emen o en el iempo de CPU en compa ación con limi a las supe icies de con ac o. En muchos casos, el algo i mo libe a el con ac o si un nodo pene a más del 40% del espeso del elemen o con ac ado. Es o puede causa se po : • Pa es excesi amen e delgadas. Pag 80 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López 4. RESULTADOS 4.1 In oducción En es e capí ulo se p esen an los esul ados ob enidos as ealiza algunas simulaciones median e ANSYS® WORKBENCHTM de un impac o bajo no ma i a que p e ende ep oduci las condiciones lo más iel posible. El ensayo que se p e ende ep oduci es el u ilizado pa a ob ene la alidez de un elemen o de p o ección (espalde a pa a mo o is a) y po la na u aleza del abajo se p e ende da una espues a más global que un simple eje cicio de alidación es uc u al y de diseño de la pieza. La alo ación de la con eniencia de elemen o es udiado se ha á espec o y p incipalmen e, al y como se comen ó an e io men e, en unción del ac o de segu idad compa ando las ensiones apa ecidas en la pieza ensayada (Von Mises o Tensión P incipal Máxima) espec o de la ensión de o u a o allo del ma e ial. Es os ensayos consis en, como ambién se comen ó an e io men e, en dispone una pieza del ma e ial de p o ección e impac a la de o ma pe pendicula , en caída lib e desde 1 m de al u a y guiada con el pe cu o modelado según indicaciones de la no ma i a que le aplica. 4.2 Resul ados El obje o de la simulación es comp oba como la ene gía ciné ica de la caída se ans o ma en ensiones sob e el modelo simulado y cómo e oluciona el modelo en e a es as ensiones. Se es udia á si el elemen o de p o ección es udiado (espalde a) es capaz de sopo a las ensiones del impac o, o po el con a io, sí se p oduce el allo del mismo, con la consiguien e pene ación de la ba a. Pág 81 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS En la imagen 7 y abla 4 del apa ado “2.1 No ma i a (Resumen)” se indican las posiciones de los impac os, así como el cumplimien o de las condiciones ma cadas e impues as. Vamos a explica a con inuación po qué y cómo se llegó al espeso de diseño adop ado como su icien e (4 mm). Se comenzó ealizando los ensayos con mues as de poco espeso , 2 mm, pe o en el momen o en que se p oducía el allo, eniéndose que cumpli la siguien e condición, se pasaba a un amaño mayo de espeso y cumpli la siguien e exp esión 𝐹𝑆= 𝜎𝑉𝑀 𝜎𝐿>1 En el momen o que no se cumplía la condición an e io se op aba po aumen a el espeso inc emen almen e en in e alos de 1 mm, llegando a 4 mm de espeso pa a la p o ección. Como podemos e en la abla y g á icos siguien es pa a la espalde a de 2 mm de espeso e impac o en posición 1 del pe cu o Tabla 10 Resul ados allo espalde a e=2mm PEQUEÑA (e=2mm) VM (MPa) TM (MPa) FS L (MPa) 1 226,29 132,51 0,85626 194 Pag 82 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López Imagen 25 VM espalde a pequeña e=2mm Imagen 26 TM espalde a pequeña e=2mm Pág 83 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Imagen 27 FS espalde a pequeña e=2mm Se ap ecia que se p oduce allo en la zona cen al, zona de impac o y donde e a de espe a , con FS < 1. Po lo que, como se desc ibió an e io men e, se decide aumen a en 1 mm el espeso . Como podemos e en la abla y g á icos siguien es pa a la espalde a de 3 mm de espeso e impac o en posición 1 del pe cu o . Pag 84 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López Tabla 11 Resul ados allo espalde a e=3mm Imagen 28 VM espalde a pequeña e=3mm PEQUEÑA (e=3mm) VM (MPa) TM (MPa) FS L (MPa) 1 199,33 132,33 0,97 194 Pág 85 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Imagen 29 TM espalde a pequeña e=3mm Imagen 30 FS espalde a pequeña e=3mm Pag 86 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López Se ap ecia que se p oduce allo en la zona cen al, zona de impac o y donde e a de espe a , con FS < 1. Po lo que, como se desc ibió an e io men e, se decide aumen a en 1 mm el espeso . A pa i del es udio de los dis in os espeso es p esen ados, ya que se comenzó los ensayos po la espalde a pequeña y posiciones co ela i os de 1 a 5, se ealizó p ime o el ensayo en la posición 1 del pe cu o y como se obse a al habe allo el ma e ial se acome ió con inc emen os de espeso , llegando has a los 4 mm de espeso . A con inuación se p esen an los esul ados de la p o ección con espeso de 4 mm, que como se puede ap ecia en la p o ección de meno amaño (pequeña) y con impac o del pe cu o en posición 1 enemos el ac o de segu idad meno . Pág 87 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS P ime amen e se an a p esen a los esul ados que se han ob enido. Tabla 12 Resul ados ensayo condiciones ambien e 1 2 3 4 5 PEQUEÑA VM (MPa) 176,21 169,01 152,92 162,74 134,2 TM (MPa) 94,63 168,87 130,34 145,02 85,65 FS 1,09 1,1462 1,2671 1,1906 1,4438 L (MPa) 194 MEDIANA VM (MPa) 121,01 152,85 134,73 93,09 95,52 TM (MPa) 95 137,63 119,4 89,11 62,69 FS 1,6002 1,2676 1,4382 2,0816 2,0285 L (MPa) 194 GRANDE VM (MPa) 84 112,85 82,67 53,91 82,55 TM (MPa) 87,07 65,38 62,8 35,84 58 FS 2,3068 1,717 2,344 3,6 2,3471 L (MPa) 194 Pag 88 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López Tabla 13 Resumen ensayo en condiciones de humedad 1 2 3 4 5 PEQUEÑA VM (MPa) 140,04 132,17 121,93 96,45 83 TM (MPa) 79,543 135 94,81 88,63 57,14 FS 1,1782 1,2484 1,3532 1,7106 1,9881 L (MPa) 165 MEDIANA VM (MPa) 105,1 112,07 100,41 71,62 80,27 TM (MPa) 76,23 103,86 84,72 66,9 50,94 FS 1,57 1,4723 1,6433 2,3038 2,0556 L (MPa) 165 GRANDE VM (MPa) 54,06 87,43 62,83 50,37 65,87 TM (MPa) 55,63 52,91 47,36 32,99 48,41 FS 3,0352 1,8872 3,0838 3,2758 2,5049 L (MPa) 165 Pág 89 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Además p esen amos en o ma de g á ica los esul ados an e io es Imagen 31 Ensayo a empe a u a ambien e - VM 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 GRANDE MEDIA PEQUEÑA VM (MPa) Tamaño Espalde a ENSAYO DE IMPACTO A TEMPERATURA AMBIENTE Tensiones equi alen es (Von Mises) 1 2 3 4 5 Pag 96 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López Imagen 38 TM Aquí podemos obse a que la ensión p incipal máxima se p oduce una ez alcanzada po el impac o la p o ección ensayada, siendo de 94,933·106 MPa en el ins an e 1,1 ms, comenzando la ensión del impac o ep esen a i a en el ins an e 0,25 ms y obse ándose que pos e io men e al máximo de la ensión es as caen po el e ec o de la no ac uación de ningún e en o, ya que se ha dejado de aplica cualquie ipo de es ue zo, ue za, impac o,… en la p o ección. Pág 97 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS • Fac o de Segu idad Imagen 39 Fac o de segu idad Max-Min en Geome ía Como se comen ó an e io men e, el ac o de segu idad se ob end á como esul ado de compa a la ensión p incipal máxima o equi alen e de Von Mises con a la ensión úl ima o de o u a p opia del ma e ial. Pe o al se más es ic i o, al se mayo la ensión equi alen e de Von Mises, se emplea á es e alo . Pag 98 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López Imagen 40 G á ico empo al de Fac o de Segu idad Aquí ambién podemos obse a que el ac o de segu idad mínimo se alcanza, como es ob io, siendo de 1,6002 en el ins an e 1,1 ms, comenzando a se ep esen a i o el ac o de segu idad en el ins an e 0,45 ms y obse ándose que pos e io men e al mínimo es os aumen an po el e ec o de la no ac uación de ningún e en o, ya que se ha dejado de aplica cualquie ipo de es ue zo, ue za, impac o,… en la p o ección. Además de los da os p opios del cálculo y elacionados con el ma e ial debemos ene p esen e, po ejemplo y como mínimo el e o , lo que se ía “Ene gy E o ”, que como obse amos iene un alo cons an e lo que implica que no se des ían los cálculos en cada ciclo de cálculo lo su icien e como pa a que sea ep esen a i o y el  u ilizado es álido. Pág 99 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Además de la ene gía aplicada en el impac o que, como dice la no ma que aplica UNE EN 1621-2, debe se como mínimo de (50 ± 1.5 J). Imagen 41 Conse ación de la ene gía Pag 100 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López Imagen 42 Resumen de ene gía en impac o De es e g á ico podemos obse a que oda la ene gía ciné ica del pe cu o es ans e ida en el impac o, cumpliéndose la conse ación de la ene gía y que la ene gía “Hou glass” al no se supe io al 5% de la ene gía in e na nos indica que no es necesa io con oles o p opiedades adicionales pa a de ini nues o modelo. Además podemos ob ene o a in o mación impo an e, como es que es á elacionado la imagen 34 con la siguien e imagen Pág 101 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Imagen 43  de cada ciclo P ime o indica que es un indicado de calidad del ensayo que sea es able el  pa a cada ciclo y después indica que cada ciclo posee un  = 1,3748·10-7 s, po lo que como hemos indicado an e io men e la VM máxima se p oduce en el ins an e 1,1001·10-3 s es a se p oduce en el ciclo 1,1001·10−3 1,3748·10−7=8.006,55 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 donde nos indica que se p oduce el mayo cambio de la ene gía, de su o ma ciné ica a ene gía in e na. De los 30 ensayos ealizados se ob ienen esul ados, que en pa e se han p esen ado an e io men e, pe o o os se pueden ex ae , son simila es a los p esen ados, cumpliendo lo expues o. No obs an e amos a p esen a los g á icos de los ac o es de segu idad desde el pun o de is a del iempo, pa a que podamos disce ni cuando comienza el impac o, que casi ins an áneamen e Pag 102 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López alcanzamos el máximo de la ensión equi alen e de Von Mises (que como se dijo an e io men e e a mayo que la ensión p incipal y po lo an o escogemos es a in o mación al se más es ic i a) y que se p oduce un aumen o del ac o de segu idad (una disminución de la VM) al no ansmi i se ningún ipo de es ue zo a la p o ección ensayada. Es os esul ados se an a p esen a en o ma de g á icos. Con es os esul ados pod emos obse a que la in o mación más ep esen a i a se encuen a en un espacio de iempo muy pequeño ( igu as desde la 44 a la 48) y ambién como in ui como se debe ía p oduci g ie as o allos en el ma e ial, indicado po las zonas de la p o ección con meno ac o de segu idad ( igu as de la 49 a 53). Pág 103 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS 2) Espalde a Mediana Nue a 3) Espalde a G ande Nue a 4) Espalde a Pequeña En ejecida b) Espalde a Mediana En ejecida 1) Espalde a Pequeña Nue a c) Espalde a G ande En ejecida 5) Espalde a Mediana En ejecida 6) Espalde a G ande En ejecida Imagen 44 FS Impac o 1 (1-6) Pag 104 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López 7) Espalde a Pequeña Nue a 8) Espalde a G ande Nue a 9) Espalde a Mediana Nue a 10) Espalde a Pequeña En ejecida 11) Espalde a Mediana En ejecida 12) Espalde a G ande En ejecida Imagen 45 FS Impac o 2 (7-12) Pág 105 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS 16) Espalde a Pequeña En ejecida 15) Espalde a G ande Nue a 14) Espalde a Mediana Nue a 13) Espalde a Pequeña Nue a 18) Espalde a G ande En ejecida 17) Espalde a Mediana En ejecida Imagen 46 FS Impac o 3 (13-18) Pag 112 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López Imagen 52 FS Impac o 4 (19-24) 19 ) Espalde a Pequeña Nue a 20 ) Espalde a Madiana Nue a 21 ) Espalde a G ande Nue a 22 ) Espalde a Pequeña En ejecida 23) Espalde a Mediana En ejecida 24 ) Espalde a G ande En ejecida Pág 113 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Imagen 53 FS Impac o 5 (25-30) 25 ) Espalde a Pequeña Nue a 26 ) Espalde a Madiana Nue a 27 ) Espalde a G ande Nue a 28 ) Espalde a Pequeña En ejecida 29 ) Espalde a Mediana En ejecida 30 ) Espalde a G ande En ejecida Pag 114 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López 5. CONCLUSIONES El obje i o del p esen e es udio es in en a comp oba si es iable u iliza ma e iales compues os en elemen os de p o ección, y en el caso que nos ocupa, en una espalde a pa a mo ociclis as. Según los esul ados se puede conclui que sí que es posible u iliza es e ipo de ma e iales, debido a que con un espeso bas an e educido se ob iene un elemen o ígido que pueda abso be la ene gía ciné ica en caso de impac o. En cuan o a las simulaciones ealizadas comen amos que los mé odos numé icos u ilizados, además de se en la ac ualidad una he amien a imp escindible pa a el es udio p e io de soluciones, son capaces de iden i ica allos en el diseño an es de pasa a la p oducción, con el consiguien e aho o económico. Po o o lado, la esis encia a impac o de la espale a no depende p ác icamen e de su amaño. Se ía in e esan e ex ende es e abajo añadiendo di e sas o mas, que se acoplen mejo a la ana omía, pa a que su e gonomía sea mayo y p opo ciona al usua io mayo comodidad y calidad en su u ilización. Pág 115 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS 6. BIBLIOGRAFÍA [1] UNE-EN 1621-2-2014 “Ropa de p o ección en e a impac os mecánicos pa a mo o is as. Pa e 2: P o ec o es de espalda pa a mo o is as. Requisi os y mé odos de ensayo”. [2] E ec s O Hyd oly ic Aging On Glass/Epoxy, Ke la /Epoxy, And Hyb id (Glass/Ke la /Epoxy) Composi es. In e na ional Jou nal O Enginee ing Resea ch & Technology (IJERT) Vol. 2 Issue 5, May 2013. C. Ramesh, V. A umugam, Joseph S anley, Vijaya Kuma . [3] Rapid E alua ion O The mal Aging O Polyme Composi es. Socie y O Plas ics Enginee s. Plas ics Resea ch Online. 10.2417/spep o.005232. Wei Fan and Jia-lu Li [4] E ec s O Aging On Epoxy-Based Rapid Tooling Ma e ials. Xa ie O eme and Jona han S. Col on Cen e o Polyme P ocessing, Rapid P o o yping and Manu ac u ing Ins i u e, and School o Mechanical Enginee ing Geo gia Ins i u e o Technology, A lan a, GA 30332-0405 USA. [5] BEER, Fe dinand P., JOHNSTON J . E. Russell. Mecánica de Ma e iales. Bogo á, Colombia: McG aw-Hill, 1993. 738p. ISBN 0-07-837340-9. [6] Wang, Y. y Xia, Y. M., "The E ec s o S ain Ra e on he Mechanical Beha iou o Ke la Fib e Bundles: an Expe imen al and Theo e ical S udy." Composi es: Pa A. 1998, Vol. 29A, págs. 1411-1415. [7] Zhou, Y., y o os., "Tensile Beha io o Ca bon Fibe Bundles a Di e en S ain Ra es." Ma e ials Le e s, 2010, Vol. 64, págs. 246-248. Pag 116 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López [8] Cunni , P. M., "Dimensionless Pa ame e s o Op imiza ion o Tex ileBased Body A mo Sys ems." 18 h In e na ional Symposium on Ballis ics. 1999, págs. 1303-1310. [9] Lim, C. T., Tan, V. B. C. y Cheong, C. H., "Pe o a ion o High-S eng h Double-Ply Fab ic Sys em by Va ying Shaped P ojec iles." In e na ional Jou nal o Impac Enginee ing, 2002, Vol. 27, págs. 577-591. [10] Mechanical P ope ies o Random Discon inuous Fibe Composi es Manu ac u ed om We lay P ocess. Yunkai Lu. Thesis submi ed o he Facul y o he Vi ginia Poly echnic Ins i u e and S a e Uni e si y. [11] Olsson, R., "Mass C i e ion o Wa e Con olled Impac Response o Composi e Pla es." Composi es: Pa A, 2000, Vol. 31, págs. 879-887. [12] Los acciden es nos cues an 15.390 millones. J.M.M. Re is a “T á ico”. [13] Es udio de sinies alidad ial en mo ocicle as. Jesús Vegas Asensio. Mu ua Mad ileña. [14] El compo amien o de los ma e iales compues os con ib a de ca bono. B oulaye Bamba. Pág 117 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS 7. ANEXOS 7.1 C oquis de piezas es udiadas Pag 118 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López Pág 119 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Pag 120 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López 7.2 P opiedades piezas p o ección es udiadas Pág 121 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS 7.3 P opiedades piezas de e e encia 7.3.1 Resumen P o ección es udiada (GRANDE) Objec Name ESPALDERA PLANA_ok._con olumen pe cu o _5kg_sin edondeo yunque_ok S a e Meshed G aphics P ope ies Visible Yes T anspa ency 1 De ini ion Supp essed No S i ness Beha io Flexible Coo dina e Sys em De aul Coo dina e Sys em Re e ence Tempe a u e By En i onmen Re e ence F ame Lag angian Ma e ial Assignmen PROTECTOR STNL.STEEL Nonlinea E ec s Yes The mal S ain E ec s Yes Bounding Box Leng h X 4,e-003 m 9,0801e-002 m 0,19 m Leng h Y 0,41518 m 0,16 m 1,e-001 m Leng h Z 0,25376 m 5,e-002 m 0,1 m P ope ies Volume 3,6132e-004 m³ 6,3608e-004 m³ 1,3071e-003 m³ Mass 0,50585 kg 4,9996 kg 10,274 kg Cen oid X 0,3752 m 0,32176 m 0,46698 m Cen oid Y 1,2857e-002 m 4,7958e-002 m 4,795e-002 m Cen oid Z -5,6878e-003 m -5,6867e-003 m -5,6828e-003 m Momen o Ine ia Ip1 8,4709e-003 kg·m² 1,1589e-002 kg·m² 1,1621e-002 kg·m² Momen o Ine ia Ip2 2,1566e-003 kg·m² 3,7922e-003 kg·m² 3,295e-002 kg·m² Momen o Ine ia Ip3 6,3156e-003 kg·m² 1,353e-002 kg·m² 3,2948e-002 kg·m² Pag 128 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López Aquí podemos e que al es a bajo en o no WINDOWS se hace amilia e in ui i o de u iliza . Como cualquie p og ama bajo es e sis ema ope a i o emos que posee a ias zonas sepa adas pe o conec adas de ácil acceso, como son:  Ba a de í ulo Donde se encuen a in o mación elacionada con el a chi o del p oyec o con el que es amos abajando ac ualmen e, in o mación sob e la pla a o ma o módulo sob e el que es amos abajando así como los bo ones de con ol de la en ana como minimiza , maximiza y ce a .  Ba a de menús Es a ba a con iene acceso a los comandos necesa ios del p og ama. Como odos es os ipos de p og amas, aunque cada uno con sus menús pe sonalizados, iene los siguien es: - A chi o - Vis a - He amien as - Unidades - Ex ensiones - Ayuda Cada uno de ellos es impo an e dedica iempo en con igu a desde el inicio odas las con igu aciones mínimas necesa ias pa a que odo uncione Pág 129 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS co ec amen e, como po ejemplo en el menú unidades es in e esan e selecciona desde el p incipio las unidades con las que se a a abaja . No es obje o del p esen e abajo explica cada uno de los menú, submenús y comandos del p esen e p og ama in o má ico. Dejo en manos del lec o su cu iosidad po in es iga , siendo muy ú il el menú ayuda en su submenú “ANSYS WORKBENCH Help”.  Ba a de he amien as Aquí enemos acceso di ec o a dis in os comandos a acciones de o ma ápida y cómoda, como po ejemplo gua da , ab i ,… Además en es a e sión se han añadido pes añas de abajo pa a ene abie os a ios p oyec os como es endencia en p og amas in o má icos de es as ca ac e ís icas así como p og amas de diseño,…  Ba a de es ado Es a ba a se encuen a en muchos p og amas y en endemos que es de mucha u ilidad, ya que p esen a in o mación del es ado del p og ama, como si es á ab iendo o o módulo, o si es necesa ia in oduci cie a in o mación,… Además indica y iene algún bo ón de acceso ápido a dis in a in o mación, como p og eso de una acción, mensajes de in o mación o e o es,…  Á ea de abajo Pag 130 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López En es e p og ama en conc e o, como se ha indicado an e io men e unciona con menús lo an es que se pueden ancla , siendo habi ual que comience con dos en anas: - Toolbox - P ojec Schema ic La p ime a es donde se encuen an odas las opciones de p oyec os que se pueden maneja , que es an ácil como selecciona la que necesi amos y a as amos a la en ana “P ojec Schema ic” o haciendo doble clic. Nues o p oyec o con odos los pasos ealizados y calculado queda ía como mues a la siguien e imagen Pág 131 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Como emos cuando habili amos el módulo que nos in e esa, como en nues o caso “Explici Dynamics”, se nos p esen a una abla en la que nos in o ma de los pasos mínimos necesa ios que debemos hace pa a ealiza un p oyec o comple o. En la li e a u a accesible que exis e se puesde obse a que es o se puede complica , hace elaciones como se de BBDD se a ase pa a pasa in o mación ya in oducida en un módulo a o o p oyec o que se empieza,… Pag 132 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López Los pasos mínimos necesa ios en nues o caso (aunque en el es o de módulos son muy pa ecidos) se ían los siguien es, como se puede e en la igu a siguien e - Explici Dynamics - Enginee ing Da a - Geome y - Model - Se up - Solu ion - Resul s Indica en es e pun o que los iángulos dan in o mación ápida y los icks e des indican que ese paso es á comple o y esuel o. Puede apa ece en a ios es ados: - Tick e de: Comple o y esuel o - In e ogan e: Fal a in o mación - Flechas e des: Es necesa io e esca y ac ualiza el p oyec o - Rayo do ado: Es necesa io ac ualiza el p oyec o - Cí culo ojo con aspa blanca: E o es que deben se subsanados A pa i de aquí, pa a nues o caso y es udio, solo nos hacen al a dos p og amas más que comp enden dos pa es bien di e enciadas del p oyec o, aunque la abla de nues o p oyec o nos indica que son 7.  Design Modele : módulo o p og ama que nos si e pa a in oduci o hace nues a geome ía a es udia . Recomendamos ealiza las geome ía en un Pág 133 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS p og ama ex e no de diseño 3D como Soli Wo ks, In en o ,… al se es os más po en es pa a ealiza las geome ías. Noso os amos a explica , suponiendo que ya enemos las geome ías hechas con o o p og ama y gua dadas en a chi o independien e.  ANSYS® Mechanical™: con es e módulo o p og ama podemos ene acceso a odos los demás módulos o pasos, como “Model”, “Se up”, “Solu ion” y “Resul s”. Una ez en es e módulo asignamos ma e ial, sis ema de coo denadas y mallamos las piezas. Pos e io men e se asignan las condiciones de con o no, como iniciales y asignamos los casos que enemos que es udia pa a pode ob ene esul ados. Aho a amos a comenza a explica cada paso pa a in oduci in o mación. 7.4.1.2 Enginee ing Da a Comenzamos con el módulo “Enginee ing Da a”. Ciclamos dos eces y se nos habili a una nue a pes aña y se ab en cie as en anas nue as pa a pode asigna ma e iales a nues o p oyec o y ene los accesibles en el módulo co espondien e, siendo es e el módulo “Model”. La imagen siguien e nos mues a una is a con los ma e iales escogidos pa a el p esen e es udio: - PROTECTOR: ma e ial en el que se han in oducido manualmen e sus p opiedades - STNL.STEEL: es e es un ma e ial escogido de la p opia biblio eca de la que dispone ANSYS®. Pag 134 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López Pa a selecciona un ma e ial se debe ab i la biblio eca seleccionando el bo ón “Enginee ing Da a Sou ce” Pág 135 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS A lo que accedemos a una nue a composición de en anas, siendo: - “Enginee ing Da a Sou ce”: donde se encuen an los g upos de ma e iales - “Ou line o Fa o i es”: donde se encuen an los ma e iales de cada g upo - “P ope ies o Ou line”: las p opiedades de cada uno de los ma e iales de la biblio eca Además puede habe o as en anas que mues an in o mación de las p opiedades de cada ma e ial, como “Table o P ope ies” o “Cha o P ope ies”. Pag 136 de 210 DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Más e en IMyM Rubén Delgado López Pa a selecciona un ma e ial de la biblio eca debemos selecciona el g upo que necesi amos, po ejemplo “Explici Ma e ials” Con lo que la en ana “Ou line o Explici Ma e ials” se ha comple ado con odos los ma e iales que posee. Si hubiésemos escogidos cualquie o o g upo, como “Gene al Non-linea Ma e ials” la en ana se ía la misma pe o con sus ma e iales y se llama ía “Ou line o Gene al Non-linea Ma e ials”. En onces aho a seleccionamos el ma e ial que necesi amos, en nues o caso “STNL.STEEL”, con lo que la en ana “P ope ies o Ou line” nos mues a las p opiedades de es e ma e ial yu como es de la biblio eca sólo nos queda añadi lo a nues o p oyec o, clicando en el más do ado que iene a la de echa. Pág 137 de 210 Rubén Delgado López Más e en IMyM DISEÑO DE UN ELEMENTO DE PROTECCIÓN DE ESPALDA PARA MOTOCICLISTAS Aho a si deseleccionamos el bo ón “Enginee ing Da a Sou ce” ol emos, den o de la pes aña oda ía de selección de ma e iales, a nues os ma e iales de nues o p oyec o, además de p esen a nos p opiedades de es e ma e ial seleccinado.