Debido que el objetivo principal del presente trabajo de tesis “EVALUACIÓN TEORICO EXPERIMENTAL DE LA INFLUENCIA DE ESPUMAS DE RELLENO METÁLICAS COMO ELEMENTOS DE ABSORCIÓN DE ENERGIA EN ESTRUCTURAS DE AUTOBUSES Y AUTOCARES SOMETIDOS A IMPACTOS POR VUELCO “ no presenta estudios anteriores vincula por un lado el estudio del comportamiento a vuelco de vehículos de grandes dimensiones para el transporte de pasajeros
El análisis clásico de colapso fue introducido por ingenieros civiles principalmente para determinar la resistencia máxima de las estructuras. La aplicación al diseño de vehículos requiere, sin embargo, la investigación no solo del modo de colapso y resistencia máxima, sino también el comportamiento de la estructura después de iniciarse dicho colapso.
A continuación se citan, brevemente, algunas aportaciones al análisis estructural elasto- plástico, mediante el método de los elementos finitos (M.E.F.), que es el adoptado en esta tesis doctoral.
Capítulo 1. Introducción
Wang (1963) describe un programa de cálculo general para el análisis límite de estructuras rígidas. El programa indica la localización y secuencia de formación de todas las rótulas plásticas hasta el colapso. También proporciona la carga acumulada así como los desplazamientos y los momentos en todos los puntos nodales cada vez que se forma una rótula plástica. El programa considera unidamente pequeños desplazamientos y análisis en dos dimensiones.
Przemieniecki (1968), describe un método utilizando el M.E.F., para establecer el comportamiento no lineal de las estructuras con grandes desplazamiento.
Gaub (1971), publica un estudio titulado “ El límite de vuelco de autobuses de dos pisos”, en el que plantea un modelo matemático validado, para delimitar el ángulo de vuelco de un vehículo en un ensayo de estabilidad, y su relación con la aceleración lateral máxima admisible por el mismo.
Kajio (1976) desarrolla un análisis no lineal de la estructura de un automóvil que considera los efectos de grandes desplazamientos y análisis elasto-plástico. Comparan los resultados de la resistencia al aplastamiento de un techo con los obtenidos mediante ensayos. También efectúan un análisis dinámico utilizando el mismo método incremental que utilizan para el caso estático.
Yeh (1976) presenta un procedimiento analítico para el diseño de estructuras de protección al vuelco (ROPS) y de cabinas de protección. El procedimiento analítico se basa en la aproximación de “rótula plástica”. El proceso de cálculo es lineal con sucesivas aplicaciones de cargas incrementales. Consideran una forma simplificada del criterio de Von Mises.
Tidbury (1976) presenta un análisis por ordenador del colapso de estructuras de automóvil utilizando técnicas de M.E.F.. El análisis incluye los efectos del pandeo de los elementos, deformaciones elásticas y plásticas, grandes desplazamientos y la
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reducción del momento resistente en perfiles de pequeño espesor conforma avanza el colapso a flexión.
Chang (1977) desarrolla un método de análisis simplificado para estimar la capacidad de carga y el mecanismo de colapso asociado a una estructura sometida a impacto frontal. Solo se considera un modelo bidimensional. El procedimiento se basa en los principios de análisis límite y utiliza un método incremental de cargas. Obtiene una buena concordancia con los ensayos realizados.
Fine (1977) aplica un procedimiento no lineal, utilizando elementos barra y triángulo. Recoge su aplicación en un programa denominado “PLANS”. El programa puede determinar la deformación plástica y colapso de estructuras sometidas a cargas de impacto.
Miles (1977) y Kecman (1979) aplican un programa de cálculo no lineal, CRASHD en el análisis de intrusión de puertas, análisis de aplastamiento del techo en automóviles, estructuras de autobús a vuelco y cabinas de camión. El programa contempla los efectos de grandes desplazamientos y las existencia de fuerzas axiales en la rigidez a flexión de los elementos. Se consideran modelos tridimensionales.
Sadeghi (1979) describe en un artículo la simulación teórica de accidentes de vuelco en vehículos de grandes dimensiones para el transporte de pasajeros. Utilizan el programa CRASHD para obtener la secuencia de deformación de la superestructura y la carga de colapso.
Monasa (1981) utiliza un modelo de cálculo simplificado o “idealizado” para determinar la capacidad de carga ultima de estructuras en vehículos de grandes dimensiones para el transporte de pasajeros. El procedimiento de cálculo es incremental, consideran grandes desplazamientos mediante la readaptación de coordenadas, utilizan modelos tridimensionales. El método se recoge en el programa EPSAP ( Elastic-Plastic Structural Análisis Program ).
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García (1990), plantea un modelo de comportamiento de los perfiles utilizados en la construcción de las superestructuras de autobuses y autocares sometidos a flexión lateral ( O.R.A.V.). Y un método, utilizando el M.E.F., de cálculo de la resistencia de estas estructuras sometidas a vuelco lateral, en el que utiliza el modelo no lineal mencionado.
Matolcsy (1993), presenta en un artículo un modelo dinámico simplificado del ensayo de vuelco de una superestructura según las especificaciones del Rgto 66.
Kecman (1993), expone, en un artículo presentado al “XXIV Congreso de expertos en autobuses y autocares”, las experiencias en Gran Bretaña, relativas a la homologación de autobuses y autocares según el Rgto 66. Incidiendo de manera significativa en la problemática de la homologación mediante métodos numéricos.
Csaba (1993), aplica un modelo de simulación dinámica simplificado, del vuelco de un anillo de autobús, para el cual expone las condiciones de contorno aplicadas.
Winkler (1993), presenta un estudio de la repetibilidad del ensayo de estabilidad de autobuses y autocares, concluyendo en el mismo, que el valor del ángulo de vuelco en dicho ensayo, constituye una excelente medida de la propensión de estos vehículos al vuelco lateral.
García (1995), resume en un artículo resentado al “Congreso Iberoamericano de Ingeniería Mecánica” sus trabajos en relación al establecimiento de criterios de diseño de autobuses y autocares que permitan optimizar el peso y el coste de dichos vehículos.
García (1996), relata las experiencias españolas en relación a la homologación según el Reglamento 66 de vehículos de grandes dimensiones para el transporte de pasajeros en un artículo presentado al XXVII Meeting of Bus and Coach Experts.
Santosa y Wierzbicki (1999), realizan un análisis numérico-analítico del comportamiento del colapso a flexión de columnas prismáticas de pequeño espesor de aluminio extruido con relleno de espumas metálicas y panales de abeja de aluminio, en
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el cual analizan la influencia en la curva momento-giro del relleno con respecto al perfil de sección hueca.
Santosa, Banhart y Wierzbicki (2000), presentan un trabajo de simulación numérica y validación experimental del relleno parcial con espumas metálicas de tubos de pared delgada de acero inoxidable sometidos a ensayo de flexión de tres puntos. En dicho trabajo se estudia la aplicación del relleno de espumas como refuerzo de estructuras de vehículos.
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