Validación de modelos de elementos finitos con galgas extensométricas

El Lessius Racing Team utiliza galgas extensométricas y el sistema de adquisición de datos MGCplus de HBM para validar resultados de pruebas

El sistema de suspensión constituye un elemento crucial en el diseño de un coche de carreras eficiente. Desempeña un papel importante en la reducción del peso y la fricción, lo que mejora las prestaciones del vehículo. Para reducir no solo el peso total del vehículo, sino también la llamada masa no soportada, se debe utilizar la menor cantidad posible de materiales en la construcción del sistema de suspensión. Una masa no soportada baja garantiza una respuesta rápida de la suspensión a los golpes y baches. Eso ayuda a mantener un contacto constante entre los neumáticos y la pista, y a que el control del vehículo sea máximo.

La rigidez de la suspensión es otro elemento importante, dado que cualquier deformación de la suspensión influye en la geometría del coche y, por consiguiente, en aspectos como el ángulo de arrastre, la inclinación lateral y el ángulo de convergencia/divergencia, lo cual, a su vez, afecta negativamente a la maniobrabilidad y la fricción de rodadura. Por otro lado, la suspensión debe soportar todas las fuerzas que actúan sobre el coche y mantenerlo en la pista en las curvas a gran velocidad.

Para que la reducción del peso no afecte a la resistencia de la estructura, se ha llevado a cabo una moderna simulación mediante elementos finitos durante el diseño. Solo faltaba un eslabón en el proceso de desarrollo de una suspensión robusta y ligera: la validación de los modelos de elementos finitos, para garantizar que fueran correctos (y que, por tanto, lo fuera también el diseño).

Esta validación, que aporta certeza sobre la corrección del diseño, se llevó a cabo aplicando galgas extensométricas a los distintos componentes de la suspensión. Se decidió realizar una prueba con cargas directas: se aplicó peso al vehículo y se midió la fuerza real ejercida en toda la suspensión, empleando para ello placas de pesaje bajo las ruedas.

Pruebas adicionales para mejorar las prestaciones

Pantalla del software Catman de adquisición de datos de medición

Una vez medidas las fuerzas que actúan sobre las ruedas, se emplearon como parámetros de entrada en la simulación por elementos finitos, para establecer una correlación entre la deformación del material, medida por las galgas extensométricas, y los puntos correspondientes del modelo de elementos finitos. Este enfoque ofrece un escenario de pruebas muy definido que simplifica la correlación entre los datos medidos y los simulados.

El siguiente paso consistirá en dotar al coche de otros equipos de adquisición de datos, con el fin de realizar mediciones en condiciones de uso reales, es decir, conduciendo el vehículo por una pista de carreras. Este punto ya se ha debatido y constituirá el proyecto del equipo de carreras del año próximo. Por ahora, las pruebas estáticas han demostrado ser un gran éxito y garantizan la estabilidad estructural del actual diseño de la suspensión.

Se realizarán pruebas adicionales (dinámicas) que ayudarán al equipo a reducir aún más el peso y a incrementar el rendimiento del vehículo, sin el riesgo de que se produzcan fallos en las piezas o problemas de comportamiento del vehículo debidos a falta de rigidez estructural.

Pruebas de un sistema de suspensión desarrollado para un coche de carreras eléctrico

El Lessius Racing Team (LRT) es un equipo de carreras formado por un grupo de entusiastas estudiantes de la universidad belga de Lessius Mechelen, Campus De Nayer, que participa en la competición Formula Student. La Formula Student es una competición con fines educativos, creada para estudiantes: los estudiantes forman equipos, desarrollan un coche de carreras, construyen un prototipo y lo venden.

La finalidad de la Formula Student consiste en animar a los jóvenes a introducirse en el mundo de la tecnología y los negocios, a través del reto que supone diseñar, construir, financiar, presentar y competir en equipo con un pequeño coche de carreras monoplaza, en una serie de actos, unos estáticos y otros dinámicos. El LRT participa en la clase 1A, lo que significa que deben desarrollar tecnologías innovadoras de cadena cinemática que contribuyan a la creación de coches de carreras con bajas emisiones de carbono, tal y como establece el reglamento de la Clase 1A.

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