Comportamiento de materiales compuestos en el parachoque frontal durante el impacto con la parte inferior de las piernas de un peatón

Abstract

Más del 80% de los accidentes por Colisión entre Vehículos y Peatones (CPC) se producen al momento que cruzan la calle, el protector del parachoque de un vehículo es el primero en absorber el impacto durante una colisión frontal. En este contexto, en el presente estudio se realizó una evaluación de la cinemática de un parachoques delantero al impactar con la parte inferior de las piernas de un peatón. El parachoques analizado fue caracterizado con tres materiales: (i) resina epoxi con fibra de cabuya (M1), (ii) resina epoxi con fibra de caña de azúcar (M2), y (iii) termoplástico convencional (M3). La investigación se realizó en tres etapas. En la primera etapa, se validó el ensayo físico de tracción de los materiales M1, M2 mediante un software denominado LsPrePost de LsDyna de Análisis de Elementos Finitos (FEA), como resultado se obtuvo una similitud a los ensayos reales de más del 90% en M1 y M2. En la segunda etapa se obtuvo dos vehículos de Elementos Finitos (FE): (i) el modelo del Vehículo Toyota Camry FE que fue creado y probado por la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras (NHTSA) en impactos frontales, del cual se extrajo las Cartas de Control (CC) del parachoque para aplicar a un vehículo FE con menos gasto computacional. (ii) Del modelo simplificado del Suzuki Alto 800 FE se caracterizó el parachoque delantero con las CC entre ellas el M3 extraídas del Vehículo Toyota Camry FE; con el fin de validar su rendimiento se sometió a pruebas de impacto de la regulación de los Usuarios Vulnerables en las Vías (VRU) de NCAP, en donde se ocupó los parámetros y resultados de las pruebas físicas para comparar con los resultados obtenidos en el FEA, en donde se impactó a un modelo de maniquí hibrido III percentil 50 masculino de pie FE, y se obtuvo resultados deseables de 317 Nm. En la tercera etapa se caracterizó el parachoque del modelo simplificado del Suzuki Alto 800 FE con los materiales M1 y M2, se realizó el mismo proceso que al material M3 para saber si cumplen con las regulaciones de NCAP para homologación. Finalmente, en la cuarta fase, se analizó la colisión CPC la deflexión de los tres parachoques y el momento de rigidez de la pierna impactada con los tres materiales. Como resultado de este estudio, se concluyó que los parachoques caracterizados con los materiales M1 y M2 tuvieron un menor rendimiento comparados al termoplástico M3 utilizado en casi la totalidad de vehículos actuales.