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Contribución de la rigidez torsional de un autobús en su dinámica lateral cuando éste circula por carretera

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2016-11
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2017-01-20
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España
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En esta Tesis Doctoral se plantea un modelo matemático que representa la dinámica lateral de un autobús a su paso por una curva. El modelo considera el comportamiento asimétrico de la suspensión neumática, la utilización de barra estabilizadora, el comportamiento de los neumáticos y la rigidez a torsión de un autobús. Se ha estudiado el comportamiento a torsión de un autobús considerando el diseño asimétrico de su carrocería. Se ha realizado el diseño conceptual de una electrónica embarcada que, provista de sensores de reducido coste, permita determinar en tiempo real los parámetros que caracterizan el comportamiento en curva de un vehículo. Dentro de los trabajos de esta tesis doctoral se han realizado ensayos en carretera para analizar el comportamiento del autobús a su paso por una curva y validar las hipótesis y ecuaciones planteadas en el modelo matemático. Se ha obtenido la relación entre el ángulo de balanceo y la aceleración lateral para un vehículo real. Se ha desarrollado una metodología para el cálculo de la rigidez a torsión de un autocar mediante la realización de ensayos estáticos. Se ha aplicado la metodología anterior a un vehículo real, calculando la rigidez a torsión del mismo y la energía potencial acumulada. Se ha demostrado que en este tipo de vehículos una torsión uniforme es una afirmación muy alejada de la realidad dado que el eje de torsión no coincide con el de simetría longitudinal del vehículo. Se ha demostrado que la determinación de la energía potencial acumulada durante la torsión del autobús es un factor a tener en cuenta en los nuevos diseños. Finalmente, hay que expresar aquí la complejidad y el elevado coste que ha supuesto la investigación en este tipo de cuestiones por la instrumentación necesaria para la realización de ensayos, personal auxiliar, instalaciones y acceso a los autobuses requeridos.
This Dissertation develops a mathematical model that allows to know the dynamic behavior of a bus as it withstands stresses when passing through a curve. The model considers the asymmetrical behavior of the air suspension system, the use of anti-roll bar, the elastic deformation of the tires and the twisting of the bus. The torsion behavior of a bus has been studied considering the asymmetrical design of the structure. The conceptual design of an embedded electronics has been carried out based on low cost hardware and measuring devices. This system will calculate in real time the main parameters when a vehicle travels through a curve. Within the work of this thesis road tests have been carried out to analyze the behavior of the bus as it passes through a curve and to validate the hypotheses and equations obtained in the mathematical model. The relationship between the roll angle and the lateral acceleration for a real vehicle has been obtained. Through static tests a methodology to calculate the torsional stiffness of a bus has been developed. The previously developed methodology has been applied to a real vehicle, calculating the torsional stiffness of the vehicle and the accumulated potential energy. It has been detected that in this type of vehicle there is no uniform torsion since the torsion axis does not match with the longitudinal symmetry of the vehicle. It has been confirmed that the determination of potential energy accumulated during bus twisting is a factor to be taken into account in the new designs. Finally, it is necessary to express here the complexity, and the high cost, required in this research due to the necessary technicians, instrumentation for testing and the required buses.
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Keywords
Tecnología automovilística, Análisis estructural, Ensayo de materiales, Torsión, Modelo matemático
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