Análisis de materiales compuestos con fibras naturales aplicados en un parachoques frontal bajo condiciones de impacto en la parte superior de las piernas

Abstract

El trabajo de titulación, “Análisis de materiales compuestos con fibras naturales aplicados en un parachoques frontal bajo condiciones de impacto en la parte superior de las piernas” se basa en: analizar el comportamiento del material compuesto a base de fibra de caña de azúcar y cabuya en el guardachoque frontal del vehículo, a través de simulación de impacto con la parte superior de las piernas de un peatón bajo condiciones NCAP. Esto empieza con analizar la documentación sobre el usuario vulnerable de la vía relacionado a: fuerzas producidas por el impacto, puntos de prueba y otros reglamentos (GTR9) que consideran un rango de fuerzas producidas diferente de NCAP. Se definen las condiciones del vehículo y del dummy, luego analizar los datos sobre ensayos reales de validación de las probetas (condiciones de fracción volumétrica de probetas, fabricación), normativa de ensayos de tracción y flexión (ASTM D3039 - D7264) para el modelado en software CAD (SolidWorks) con medidas de largo, ancho, espesor, y exportar las geometrías al software CAE (LS Dyna) aplicando el mallado, la ubicación de la fuerzas, mordazas/puntos de apoyo y realizar la simulación con las cartas de control de los materiales hechas con datos de trabajos previos para comparar los resultados con los datos promedio de fichas de ensayos reales así continuando con el proceso. El proceso de la simulación se realizó con el preprocesamiento del vehículo (asignación y validación del mallado), asignación de materiales (acero A36, plástico, resina epoxi con fibra de cabuya, caña de azúcar) y condiciones necesarias (contactos, velocidad, restricciones). Los resultados de las simulaciones y comparación entre ensayo real vs simulación fueron, en ensayos de tracción (cabuya): 0,06370GPa vs 0,058GPa error del 8%, (caña): 0,02419GPa vs. 0,023GPa error del 5%. En flexión 18,38mm vs. 15,4mm variación 5mm, (caña): 17,80mm vs. 14,51mm y variación de 3,29mm. En las simulaciones de impacto se evaluó fuerza G y fuerza resultante en pelvis, fuerza resultante en fémur, esfuerzo máx. y flexión del parachoques para cada uno de los materiales, con los cuales se determinó que estos materiales compuestos en base de resina epóxica con fibra de cabuya y de caña de azúcar, no son recomendables para la aplicación en el parachoques frontal, sin embargo, podrían utilizarse en zonas donde la elasticidad y flexión son las características deseadas.