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Instituto Universitario de Investigación del Automóvil

LITEBUSMODULAR LIGHTWEIGHT SANDWICH BUS CONCEPT

Contract Nº 031321 TST5 – CT -2006 – 031321

CONSORTIUM AGREEMENT made on 26-09-2006

• WP5- Crashworthiness (leader: UPM.

Preparado por:E. AlcaláR. Grimaldi

Exigencias estructurales en vehExigencias estructurales en vehíículos.culos.

Planificación del proyecto.

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Gates

Styling

Engineering/ CAE

PrototypeBuild

PrototypeTesting

Project Schedule - Time = 36 Months

1

ConfirmVision

2

Agreeon Goals

3

ConfirmBus Concept

4

FunctionalVerification

6

ProductVerification

Capability-Building Phase Concept Concept Development

AD

VA

NC

ED D

EVEL

OPM

ENT

Package Development

Exterior Styling

Simulations,Digital Mock Ups,Digital assembly

1st Prototypes

Rollover Test

Integration Verification Prototype Verification

Durability TestsComponent Verification

Package

LiteBus “Front-loaded” Development Schedule

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Consorcio.

• INEGI (Coordinator)• CaetanoBus.• Fibersensing.• CIMNE.• NTET.• Clausthal Univ.• SUNSUNDEGUI.• MAURI.• UP Madrid.• Giugiaro-Italdesign.• UP Milano.• U Oxford.• KTH.

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Tarea 5.1 – Evaluación de los modos de fallo y desarrollo de criterios para los conceptos de materiales sandwich.

Tarea 5.2 – Generar información del comportamiento conjunto de material y uniones.

Tarea 5.3 – Desarrollar modelos de simulación de evaluación de la resistencia al vuelco para apoyo al diseño.

Tarea 5.4 – Análisis del comportamiento en vuelco de la superestructura.

WP-5 – Evaluación de la resistencia al vuelco.

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Ensayo de flexión en viga biapoyada:

Actuador Hidráulico. Carrera máxima 220 mm. Equipado con célula de

carga y sensor LVDT.

Eje de acero recubierto con PVC para reducir el rozamiento.

Tarea 5.1 – Evaluación de los modos de fallo y desarrollo de criterios para los conceptos de materiales compuestos.

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Grandes deformaciones elásticas.

Desplazamiento máximo del cilindro.

Deformación final.

Fractura + Delaminación.

Ensayos preliminares: Flexión en viga bi-apoyada.

Tarea 5.1 – Evaluación de los modos de fallo y desarrollo de criterios para los conceptos de materiales compuestos.

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Tarea 5.1 – Evaluación de los modos de fallo y desarrollo de criterios para los conceptos de materiales compuestos.

Ensayos preliminares: Flexión en viga biapoyada.

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Tarea 5.1 – Evaluación de los modos de fallo y desarrollo de criterios para los conceptos de materiales compuestos.

5 configuraciones:

1. Fibra de vidrio.

2. Carbón y Fibra de vidrio

3. Carbón y Fibra de vidrio (Con capa de refuerzo del núcleo)

4. Carbón y Fibra de vidrio (mayor espesor)

5. Carbón y Fibra de vidrio (mayores dimensiones)

Célula de carga: 25 kNDistancia entre brida y punto de aplicación de la

carga 500 mm.

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La rigidez puede modificarse fácilmente y ajustada a los requisitos específicos.

Tarea 5.1 – Evaluación de los modos de fallo y desarrollo de criterios para los conceptos de materiales compuestos.

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1 2 3 4 5

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Ensayo a flexión. Dirección de apertura.

TUC Clausthal

INEGI

• El tipo de fractura es similar en ambos casos.• El fallo se produce en la arista del útil de fijación.

Tarea 5.1 – Evaluación de los modos de fallo y desarrollo de criterios para los conceptos de materiales compuestos.

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Ensayo a flexión. Dirección de apertura.

Energía absorbida hasta el fallo: • Muestra 3: 253 J• Muestra 11: 833 J

Tarea 5.1 – Evaluación de los modos de fallo y desarrollo de criterios para los conceptos de materiales compuestos.

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Ensayo a flexión. Dirección de cierre.

TUC Clausthal

• La fractura se produce antes en la muestra 5 bajo menor carga.

• El fallo se produce en la arista del útil de fijación. INEGI

Tarea 5.1 – Evaluación de los modos de fallo y desarrollo de criterios para los conceptos de materiales compuestos.

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Energía absorbida hasta el fallo: • Muestra 6: 756 J• Muestra 10: 1.470 J

Ensayo a flexión. Dirección de cierre.

Tarea 5.1 – Evaluación de los modos de fallo y desarrollo de criterios para los conceptos de materiales compuestos.

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Ensayos a flexión de pilares: Modelo MEF. Shell 281

Solid 95

Material exterior: • Secuencia de capas interiores: [0,0,0,±45,0]s.• Secuencia de capas exteriores: [±45, ±45, ±45,0, ±45]s.• Resina: Epikote L1100.• Contenido en Fibra: 50% by volume.

Material Interior: • Foam: H100 PSC PVC.

Tarea 5.3 – Modelos de simulación .

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Pillar flexural test: Ansys FE Model

Tarea 5.3 – Modelos de simulación .

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Procedimiento de ensayo:

Wire sensor

Load Cell

Tarea 5.2 – Generar información del comportamiento conjunto de material y uniones.

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CerrandoAbriendo

Formación de rótula Deformación de unión.

Resultados de ensayo Pilar + unión.

Tarea 5.2 – Generar información del comportamiento conjunto de material y uniones.

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Pletina y Perfil de acero.

Pilares con las mismas propiedades que los modelos de ensayo anteriores.

Tarea 5.2 – Generar información del comportamiento conjunto de material y uniones.

Resultados de ensayo Pilar + unión.

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Tarea 5.2 – Generar información del comportamiento conjunto de material y uniones.

Resultados de ensayo Pilar + unión.

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3 Ensayos con tres configuraciones diferentes de anillos:

•1 anillo 100% fibra de vidrio.

•2 Anillos con fibra de vidrio + fibra de carbono con las uniones de piso diseñadas.

Fibra de vidrio Fibra de vidrio + Fibra de carbono.

Ensayos de Anillos.

Tarea 5.2 – Generar información del comportamiento conjunto de material y uniones.

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Wire 1

Wire 2

Wire 3

Load Cell

Procedimiento de ensayo.

Tarea 5.2 – Generar información del comportamiento conjunto de material y uniones.

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Resultados de ensayo de anillo.

Tarea 5.2 – Generar información del comportamiento conjunto de material y uniones.

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Modelo MEF:

Tarea 5.2 – Generar información del comportamiento conjunto de material y uniones.

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Pultruded profile + steel joint

Lateral and roof panels

Secction pillars with carbon fiber + glass fiber

F

Análisis MEF de la sección LITEBUS bajo condiciones de vuelco

Tarea 5.4 – Análisis del comportamiento en vuelco de la superestructura.

Load aplied to 73º

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Análisis MEF de la sección LITEBUS bajo condiciones de vuelco

It’s preciso la validación mediante ensayo.

Tarea 5.4 – Análisis del comportamiento en vuelco de la superestructura.

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1.18

2.24

2.55Superestructura de composite: •Anillos fabricados de fibras de vidrio y carbono rellenos de foam. •Los paneles laterales y el techo están fabricados con resina epoxi y fibra de vidrio intercalados conFOAM (tecnología sándwich). •El suelo está fabricado con material SONOFLOR. •La zona de unión entre los pilares y el piso de butacas está formada por un perfil pultrusionado compuesto de resina y fibras de vidrio posicionadas longitudinalmente al vehículo y unas chapas de aceros unidas mediante soladura a la estructura de acero inferior. El SONOFLOR se apoya en una estructura de acero que continua hasta la zona de bodegas y bastidor

Tarea 5.4 – Análisis del comportamiento en vuelco de la superestructura.

Exigencias estructurales en vehExigencias estructurales en vehíículos.culos.

Tarea 5.4 – Análisis del comportamiento en vuelco de la superestructura.

27

Instrumentación:•4 sensores de hilo colocados en la zona de la superestructura. •2 acelerómetros triaxiales de 50g centrados en la zona del piso de butacas y en la zona del piso de bodegas .•3 acelerómetros biaxiales de 50 y 10 g colocados en las esquinas del modulo.•2 inclinómetros colocados uno en la plataforma de vuelco y otro en la estructura.

4 hilos

2 Acelerometros triaxiales

3 Acelerometros biaxiales

4 Sensores de Hilo

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Tarea 5.4 – Análisis del comportamiento en vuelco de la superestructura.

28

Energía cinética en el instante de contacto 8.990 J

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Tarea 5.4 – Análisis del comportamiento en vuelco de la superestructura.

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