Hispanopedia WikiPam-Crash es un paquete de software de ESI Group que se utiliza para la simulación de colisiones y el diseño de sistemas de seguridad para ocupantes, principalmente en la industria automotriz. El software permite a los ingenieros automotrices simular el rendimiento de un diseño de vehículo propuesto y evaluar el potencial de lesiones a los ocupantes en múltiples escenarios de colisión.
Historia
El software se originó en una investigación destinada a simular aplicaciones aeroespaciales y nucleares. En una reunión organizada por VDI ( Verein Deutscher Ingenieure ) en Stuttgart el 30 de mayo de 1978, el Grupo ESI simuló el choque accidental de un avión de combate militar contra una planta de energía nuclear [1]. Los fabricantes de automóviles alemanes tomaron nota y probaron la aplicabilidad de varios códigos de simulación de choques comerciales emergentes, incluido lo que pronto se convertiría en Pam-Crash. El código predecesor de este software simuló el impacto frontal de la estructura completa de un automóvil de pasajeros en una ejecución de computadora durante la noche. Esta fue la primera simulación exitosa de un choque de un automóvil completo. [2]
Basado en el método de elementos finitos (FEM), el software permite el modelado de geometrías complejas al ofrecer diferentes elementos estructurales y continuos: vigas, carcasas, membranas y sólidos. En una simulación de choque típica, las carcasas se utilizan para modelar componentes de metal, plástico y compuestos de paredes delgadas. Las vigas y barras también se pueden utilizar para reforzar marcos, suspensiones y conexiones especiales. El programa ofrece una amplia gama de materiales lineales y no lineales, incluidos los elásticos y viscoplásticos, así como materiales de espuma y compuestos multicapa, hasta modelos de daños y fallas. [3] Se utilizó en la primera simulación numérica de un vuelco de vehículo completo por parte de BMW AG (Bayerische Motoren Werke AG). El programa proporcionó una determinación precisa de las deformaciones estructurales, mientras que la simulación de carrocería rígida, económica desde el punto de vista computacional, se utilizó durante las fases de deformación y vuelo libre relativamente poco importantes de la simulación. [4]
PAM-CRASH se utiliza en ordenadores de alto rendimiento, incluidos sistemas masivamente paralelos. Uno de los aspectos más críticos en términos de tiempo de la simulación paralela es el manejo de contactos. Los resultados con un ordenador de 128 procesadores demostraron que un algoritmo de búsqueda de contactos conduce a una mejor escalabilidad. [5] Los ingenieros utilizan la simulación de choques no solo para determinar el resultado final del choque, sino también para ver el historial temporal paso a paso. La observación de factores como la forma en que se pliega el parachoques en el impacto y cuál es el efecto del grosor de las costillas en la deformación de la carrocería en las etapas iniciales de la simulación proporciona información que mejora la resistencia al impacto del diseño. [6]
La revista Desktop Engineering , en su reseña de la solución de rendimiento virtual de ESI Group, que incluye este software, afirmó: “Trabaja en múltiples dominios de análisis con un único modelo central, no con diferentes modelos para cada caso de carga. Esto agiliza el flujo de trabajo, ahorrando tiempo y dinero al reducir la cantidad de solucionadores individuales que debe implementar y todo ese proceso de recreación de modelos”. [7]
Aplicaciones
Se utilizó Pam-Crash para diseñar una estructura de piso de acero que cumpliera con los requisitos de rigidez a la torsión y a la flexión, al tiempo que reducía su peso en un 50% y la cantidad de piezas en un 70%. [8]
En una aplicación diferente, el software se acopló dinámicamente al programa de seguridad de ocupantes MADYMO . El estudio investigó la interacción de un maniquí de choque híbrido III y un sistema de retención pasivo de un airbag y un soporte para las rodillas en una situación de impacto frontal. Se obtuvo una buena concordancia con los datos experimentales. [9]
Los investigadores de la Universidad de Carolina del Norte y la Universidad Estatal de Mississippi simularon escenarios de colisión en un vehículo de pasajeros Chrysler Neon utilizando este programa y LS-DYNA , otro código de simulación de colisión. Los datos de prueba y los resultados de la simulación se correlacionaron muy bien con solo pequeñas discrepancias en términos de deformación general por impacto, modos de falla de componentes y velocidad y aceleración en varias ubicaciones del vehículo. [10]
El software se utilizó para evaluar los problemas de seguridad en la plataforma marina Beryl Bravo en el Mar del Norte operada por ExxonMobil . Se utilizó para realizar simulaciones numéricas de la respuesta dinámica de la estructura sujeta a escenarios de explosión. Los modelos computacionales del programa coincidieron con los resultados experimentales y se utilizaron para guiar el proceso de diseño de nuevos muros antiexplosiones. [11]
Los fabricantes de automóviles utilizan este programa para mejorar su clasificación en los Programas de Evaluación de Automóviles Nuevos (NCAP, por sus siglas en inglés) que se utilizan para evaluar el desempeño de seguridad de los modelos de automóviles de la competencia. Estos programas incluyen el Euro NCAP y el Japan NCAP, así como un sistema de clasificación similar proporcionado por la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras (NHTSA, por sus siglas en inglés). [12]
Referencias
- ^ E. Haug. (1981) "Análisis de seguridad de ingeniería mediante experimentos numéricos destructivos", EUROMECH 121, Academia Polaca de Ciencias, Engineering Transactions 29(1), 39–49.
- ^ E. Haug, T. Scharnhorst, P. Du Bois (1986) "FEM-Crash, Berechnung eines Fahrzeugfrontalaufpralls", VDI Berichte 613, 479–505.
- ^ Eric Mestreau, Rainald Lohner. “Simulación de airbag mediante acoplamiento fluido-estructural”. 34.ª Reunión y exposición de ciencias aeroespaciales, Reno (Nevada), del 15 al 18 de enero de 1996.
- ^ AK Pickett, HG Hoeck, A. Poth y W. Sehrepfer, “Análisis de resistencia al impacto de una prueba de vuelco de un automóvil completo utilizando un cuerpo rígido mixto y un enfoque de elementos finitos explícitos”. VDI Berichte 816, pág. 167-179.
- ^ Jan Clinckemaillie, Hans-Georg Galbas, Otto Kolp, Clemens August Thole y Stefanos Vlachoutsis. “Alta escalabilidad de PAM-CRASH paralelo con un nuevo algoritmo de búsqueda de contactos”. Lecture Notes in Computer Science . 2010 Volumen 1823.
- ^ L. Durrenberger, D. Even, A. Molinari1 y A. Rusinek. “Influencia de la trayectoria de deformación en las propiedades de choque de una estructura de caja de choque mediante enfoques experimentales y numéricos”. J. Phys . IV France 134 (2006) 1287-1293.
- ^ Anthony J. Lockwood, “Selección del editor: ESI lanza Virtual Performance Solution 2010”. Desktop Engineering . Julio de 2010.
- ^ M. Carrera, J. Cuartero, A. Miravete, J. Jergeus, Kaj Fredin. “Comportamiento en caso de colisión de un panel de suelo de fibra de carbono”. Revista Internacional de Diseño de Vehículos . Volumen 44, Número 3-4 / 2007, Páginas: 268 – 281.
- ^ Rainer Hoffman, Dirk Ulrich, Jean-Baptiste Protard, Harald Wester, Norbert Jaehn, Thomas Scharnhorst. “Análisis de elementos finitos de la interacción del sistema de retención de ocupantes con PAM-CRASH”. 34.ª Conferencia Stapp sobre accidentes automovilísticos, Orlando, Florida, 4 al 7 de noviembre de 1990.
- ^ K. Solanki, DL Oglesby, CL Burton, H. Fang, MF Horstemeyer. “Simulaciones de resistencia a los impactos que comparan Pam-Crash y LS-DYNA en métodos CAE para la resistencia a los impactos de vehículos y la seguridad de los ocupantes y los sistemas críticos para la seguridad”. Sociedad de Ingenieros Automotrices. 2004.
- ^ PHL Groenenboom, PJ van der Weijde, DN Gailbraith, P. Jay. “Pruebas predictivas virtuales y creación de prototipos virtuales en ingeniería de seguridad”. 5.ª Conferencia internacional sobre estructuras marinas: gestión de riesgos e integridad, Londres, 1996.
- ^ Philipp Spethmann, Cornelius Herstatt, Stefan H. Thomke. “Evolución de la simulación de colisiones y su impacto en la I+D en aplicaciones automotrices”. Revista internacional de desarrollo de productos . Volumen 8, número 3 / 2009.