Diseño de un elemento de protección de espalda para motociclistas

Abstract

[EN] This final dissertation has consisted of modeling and design of a safety and protection element for motorcyclists type "back protector" made of a composite material reinforced with carbon and aramid fibers, using UNE EN 1621-2 which establishes the free fall of a mass impact tests that must overcome this kind of components which can be used in this application. For the simulation of these impact tests has been used explicit dynamic AUTODYN analysis module of ANSYSN© WorkbenchTM program. La aplicación de la norma UNE EN 1621-2 establece que el componente debe superar una serie de pruebas de impacto por caída libre de una masa de 5 kg y con una velocidad de impacto establecido. Estas pruebas deben realizarse en dos condiciones de temperatura y humedad. Como no había información disponible acerca de qué material utilizar en estas condiciones, se ha utilizado un modelo de degradación de propiedades extraídos de la literatura. The design has been extended to three sizes of back protectors in order to cover the most common sizes of these types of protection elements, which has meant to perform a set of 30 simulations of impact. The design process has consisted of modifying the thickness of the components to find a geometry that satisfies the requirements of the standard and, therefore, being able to dissipate the amount of energy involved in the impact of the trial without faulting the protection with the failure criterion used.

[ES] El trabajo ha consistido en el modelado y diseño de un elemento de seguridad y protección para motociclistas tipo “espaldera” fabricado con un material compuesto reforzado con carbono y aramida, utilizando la norma UNE EN 1621-2 que establece los ensayos de impacto por caída libre de una masa que debe superar este tipo de componentes para que pueda ser utilizado en esta aplicación. Para la simulación de estos ensayos de impacto se ha utilizado el módulo de análisis dinámico explícito AUTODYN del programa ANSYS© WorkBenchTM. La aplicación de la norma UNE EN 1621-2 establece que el componente debe superar un conjunto de ensayos de impacto por caída libre de una masa de 5 kilogramos y con una velocidad de impacto establecida. Estos ensayos deben realizarse en dos condiciones de temperatura y humedad. Como no se disponía de información del material a utilizar en esas condiciones se ha utilizado un modelo de degradación de propiedades extraído de la bibliografía. El diseño se ha extendido a tres tamaños de espaldera con el fin de abarcar las tallas más usuales de este tipo de elementos de protección, lo que ha supuesto realizar un conjunto de 30 simulaciones de impacto. El proceso de diseño ha consistido en modificar el espesor de los componentes hasta encontrar una geometría que satisface las prescripciones de la norma y que, por lo tanto, es capaz de disipar la cantidad de energía involucrada en el impacto del ensayo sin producirse fallo en la protección con el criterio de fallo utilizado.

[CA] El treball ha consistit en el modelatge i disseny d'un element de seguretat i protecció per a motociclistes tipus "espaldera" fabricat amb un material compost reforçat amb carboni i aramida, utilitzant la norma UNE EN 1621-2 que establix els assajos d'impacte per caiguda lliure d'una massa que ha de superar este tipus de components perquè puga ser utilitzat en esta aplicació. Per a la simulació d'estos assajos d'impacte s'ha utilitzat el mòdul d'anàlisi dinàmica explícit AUTODYN del programa ANSYS© WorkBenchTM. L'aplicació de la norma UNE EN 1621-2 establix que el component ha de superar un conjunt d'assajos d'impacte per caiguda lliure d'una massa de 5 quilograms i amb una velocitat d'impacte establida. Estos assajos han de realitzar-se en dos condicions de temperatura i humitat. Com no es disposava d'informació del material a utilitzar en eixes condicions s'ha utilitzat un model de degradació de propietats extret de la bibliografia. El disseny s'ha estés a tres grandàries d'espatlera a fi de comprendre les talles més usuals d'este tipus d'elements de protecció, la qual cosa ha suposat realitzar un conjunt de 30 simulacions d'impacte. El procés de disseny ha consistit a modificar la grossària dels components fins a trobar una geometria que satisfà les prescripcions de la norma i que, per tant, és capaç de dissipar la quantitat d'energia involucrada en l'impacte de l'assaig sense produir-se fallada en la protecció amb el criteri de fallada utilitzat.