ABSORVEDOR

Máster en Sistemas Mecánicos
Posgrado en Ingeniería Mecánica y de Materiales

Trabajo Fin de Máster

Absorbedor de Impactos
Estudio Comparativo

Santiago Tornos Tejedor
Dirigido por Jesús Cuartero Salafranca
Septiembre 2010

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Absorbedor de Impactos – Estudio Comparativo

RESUMEN
El presente trabajo tiene como objeto el estudio comparativo teórico de un
absorbedor deimpactos en acero y duraluminio en diferentes configuraciones, bajo
simulación informática mediante el software de elementos finitos Patran, y Abaqus,
en su módulo explicit.

A partir de un absorbedor de impactos de referencia (un cilindro hueco), se han
planteado una serie de mejoras del mismo en su configuración, todas ellas en acero
y duraluminio;

-

Cilindro principal con dos cilindrosauxiliares concéntricos con disminución
progresiva de diámetro.

-

Cilindro principal con cinco cilindros auxiliares interiores no concéntricos,
con el mismo diámetro.

-

Cilindro principal con cinco cilindros auxiliares no concéntricos más un
sexto cilindro auxiliar concéntrico con el principal, interiores, teniendo todos
los cilindros auxiliares el mismo diámetro.

-

Cilindroprincipal con recubrimiento auxiliar helicoidal simple.

-

Cilindro principal con recubrimiento auxiliar helicoidal doble.

Todas las configuraciones, independientemente de sus geometrías, elementos auxiliares,
y material utilizado, presentan el mismo peso.

Para comprobar las posibles mejoras de la configuración, se procederá a realizar un
estudio comparativo de la energía cinéticaabsorbida por los mismos tras impacto con
un cuerpo rígido.

1.

Geometría y Mallado en Patran

5

1.1. Geometría 1 (Absorbedor de Referencia)

5

1.2. Geometría 2

6

1.3. Geometría 3

7

1.4. Geometría 4

8

1.5. Geometría 5

9

1.6. Geometría 6

10

2.

Condiciones de Contorno y Cargas

11

3.

Resultados en Abaqus

12

4.

Conclusiones

15Absorbedor de Impactos – Estudio Comparativo

1. Geometría y Mallado en Patran
Para una mejor explicación de las geometrías utilizadas y su construcción, consultar el apartado
1. Geometría del documento adjunto 2/2 – Anexos.
Para una mejor explicación de los espesores utilizados para mantener siempre el mismo peso de
material en todas las configuraciones, consultar el apartado 2. Cálculosjustificativos de
espesores del documento adjunto 2/2 – Anexos.

1.1. Geometría 1 (Absorbedor de referencia)
Cilindro hueco (Figuras 1.1.1. y 1.1.2.);

Fig. 1.1.1. Geometría 1 – Vista General

L = 0,5 m
R= 0,075 m
eACERO = 0,0025 m
eDURALUMINIO = 0,00418 m
Número de elementos: 14401
Número de Nodos: 14524
Fig. 1.1.2. Geometría 1 – Vista Frontal

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Absorbedor de Impactos – Estudio Comparativo

1.2. Geometría 2
Cilindro hueco con dos cilindros auxiliares concéntricos con disminución progresiva de
diámetro. Todos los cilindros tienen el mismo diámetro (Figuras 1.2.1. y 1.2.2.);

Fig. 1.2.1. Geometría 2 – Vista General

L = 0,5 m
R1 = 0,075 m

R2 = 0,05 m

eACERO = 0,00144 m
eDURALUMINIO = 0,002417 m
Número deelementos: 28801
Número de Nodos: 29044

Fig. 1.2.2. Geometría 2 – Vista Frontal

Santiago Tornos Tejedor – Trabajo Fin de Máster - 6

R3 = 0,025 m

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1.3. Geometría 3
Cilindro hueco con cinco cilindros auxiliares interiores no concéntricos, teniendo todos los
cilindros auxiliares el mismo diámetro (Figuras 1.3.1. y 1.3.2.);

Fig. 1.3.1.Geometría 3 – Vista General

L = 0,5 m
R1 = 0,075 m R2 = 0,01875 m
Distancia = 0.0375 m
eACERO = 0,001 m
eDURALUMINIO = 0,001709 m
Número de elementos: 38401
Número de Nodos: 38724
Fig. 1.3.2. Geometría 3 – Vista Frontal

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1.4. Geometría 4
Cilindro hueco con cinco cilindros auxiliares...