ES2403002B1 - MECHANICAL TEST METHOD - Google Patents
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Abstract
Método de ensayo mecánico que comprende realizar un ensayo real de un elemento en una bancada comprendiendo dicho ensayo una pluralidad de pruebas sobre dicho elemento; establecer una pluralidad de parámetros físicos que caractericen su comportamiento; obtener una pluralidad de valores numéricos al realizar las pruebas; establecer un modelo matemático de comportamiento a partir de los parámetros físicos establecidos; realizar un ensayo virtual sobre el elemento comprendiendo dicho ensayo la simulación de las pruebas realizadas en el ensayo real; obtener una pluralidad de valores numéricos; comparar los valores numéricos obtenidos al realizar las pruebas del ensayo real y del ensayo virtual; si la comparación de valores es inferior a un umbral de diferenciación máximo previamente establecido, se realiza un ensayo virtual del elemento comprendido en el interior de la carrocería completa; y si es superior, se establecen distintos parámetros físicos que caractericen el elemento y se reanuda el método.Mechanical test method comprising performing a real test of an element on a bench comprising said test a plurality of tests on said element; establish a plurality of physical parameters that characterize their behavior; obtain a plurality of numerical values when testing; establish a mathematical model of behavior from the established physical parameters; carry out a virtual test on the element comprising said test simulation of the tests performed in the real test; obtain a plurality of numerical values; compare the numerical values obtained when testing the real test and the virtual test; if the comparison of values is less than a previously established maximum differentiation threshold, a virtual test of the element inside the complete bodywork is performed; and if it is superior, different physical parameters that characterize the element are established and the method is resumed.
Description
- MÉTODO DE ENSAYO MECÁNICO MECHANICAL TEST METHOD
- Campo de la invención Field of the Invention
- La presente invención se engloba dentro del campo de las simulaciones, los The present invention falls within the field of simulations, the
- 5 5
- ensayos y las pruebas experimentales sobre elementos de carrocería de automóviles. Trials and experimental tests on car body elements.
- Antecedentes de la invención Background of the invention
- Son conocidos ensayos para validar elementos de metal, para realizar pruebas Tests are known to validate metal elements, to perform tests
- de tracción, de compresión, de cizalladura, de punzonado, de resistencia, de fatiga, traction, compression, shear, punching, resistance, fatigue,
- 1 O 1 o
- etc., pero no se conocen ensayos reducidos de elementos. etc., but no reduced element tests are known.
- El He
- caso de carrocería para automóviles presenta un problema añadido, se case bodywork for cars presents a problem added, be
- precisa precise
- la carrocería completa del automóvil para validar definitivamente tanto la the bodywork complete of the car for definitely validate so much the
- carrocería completa como cualquier elemento aislado. Full body like any isolated element.
- 15 fifteen
- Descripción de la invención Description of the invention
- El método de ensayo mecánico solventa los 'problemas mencionados The mechanical test method solves the mentioned problems
- en el in he
- estado state
- de la técnica. Dichos problemas pueden surgir al ensayar elementos from the technique. Sayings problems they can arise to the test elements
- independientes o separados de la carrocería completa. independent or separated from the complete body.
- 20 twenty
- La presente invención prueba elementos aislados realizando un ensayo parcial The present invention tests isolated elements by performing a partial test.
- o reducido del elemento en cuestión separado de su entorno. or reduced of the element in question separated from its surroundings.
- El método de ensayo mecánico comprende las siguientes etapas: The mechanical test method comprises the following stages:
- a) to)
- realizar un ensayo real de un elemento en una bancada comprendiendo dicho perform a real test of an element on a bench comprising said
- 25 25
- ensayo una pluralidad de pruebas sobre dicho elemento; test a plurality of tests on said element;
- b) b)
- establecer una pluralidad de parámetros físicos que caractericen el establish a plurality from parameters physicists that characterize he
- comportamiento del elemento ante la realización de una pluralidad de pruebas element behavior in the face of a plurality of tests
- sobre él; about him;
- e) and)
- obtener una pluralidad de valores numéricos al realizar sobre el elemento cada obtain a plurality of numerical values when performing on the element each
- 30 30
- una de las pruebas que comprende el ensayo real; one of the tests that comprise the real essay;
- d) d)
- establecer un modelo matemático de comportamiento a partir de los establish a model mathematical from behavior to split from the
- parámetros físicos establecidos; established physical parameters;
- e) and)
- realizar un ensayo virtual sobre el elemento comprendiendo dicho ensayo la perform a virtual essay on the element comprising said essay the
- simulación de la pluralidad de pruebas realizadas sobre el elemento en el simulation of the plurality of tests performed on the element in the
- 35 35
- ensayo real; real essay;
f) obtener una pluralidad de valores numéricos al realizar sobre el elemento cada f) obtain a plurality of numerical values when performing on the element each
una de las pruebas que comprende el ensayo virtual; one of the tests that comprise the virtual essay;
g) comparar los valores numéricos obtenidos al realizar sobre el elemento cada g) compare the numerical values obtained when performing on the element each
una de las pruebas que comprende el ensayo real y el ensayo virtual; one of the tests that includes the real essay and the virtual essay;
h) si la comparación de valores es inferior a un umbral de diferenciación máximo h) if the comparison of values is less than a maximum differentiation threshold
previamente establecido, se realiza un ensayo virtual del elemento previously established, a virtual test of the element is carried out
comprendido en el interior de la carrocería completa; included inside the complete body;
i) si la comparación de valores es superior al umbral de diferenciación máximo i) if the comparison of values is greater than the maximum differentiation threshold
previamente establecido, se establecen distintos parámetros físicos que previously established, different physical parameters are established that
caractericen el elemento y se reanuda el método a partir de la etapa d). characterize the element and the method resumes from step d).
De forma preferente, el establecimiento de parámetros físicos comprenderá el establecimiento del límite elástico, la resistencia a la tracción y el alargamiento de rotura. Preferably, the establishment of physical parameters will comprise the setting of the elastic limit, the tensile strength and the elongation of breakage.
De forma preferente, el modelo matemático establecido será un modelo de elementos finitos. Preferably, the established mathematical model will be a finite element model.
De forma preferente, los valores numéricos obtenidos en el ensayo real comprenderán la fuerza máxima aplicada sobre el elemento, el estado de la soldadura y los puntos de deformación local. Preferably, the numerical values obtained in the actual test will comprise the maximum force applied to the element, the state of the weld and the local deformation points.
Los puntos de soldadura que se estudian son los más comprometidos, es decir, en los que se localiza la mayor deformación. El estado de soldadura se mide visualmente, se comprueba que el punto de soldadura continué estando operativo al finalizar el ensayo. The welding points studied are the most compromised, that is, where the greatest deformation is located. The welding state is measured visually, it is verified that the welding point remains operative at the end of the test.
Los puntos de deformación local son las zonas del elemento que se consideran claves para determinar su comportamiento en cualquiera de los ensayos. Pueden ser zonas donde el material se dobla o aparecen grietas. Una deformación está permitida, pero no se permiten grietas en el material. La deformación se compara visualmente con la simulación, ya que el objetivo principal es que el elemento aguante un nivel de fuerza aplicada y que a la vez su deformación sea aceptable. Por ejemplo, se estudia que su deformación no introduzca dicho elemento en el habitáculo del vehículo, pudiendo producir daños físicos en los usuarios del vehículo. The local deformation points are the areas of the element that are considered key to determine its behavior in any of the tests. They can be areas where the material bends or cracks appear. A deformation is allowed, but cracks in the material are not allowed. The deformation is visually compared to the simulation, since the main objective is that the element withstands an applied force level and that at the same time its deformation is acceptable. For example, it is studied that its deformation does not introduce said element into the passenger compartment of the vehicle, which can cause physical damage to the users of the vehicle.
De forma preferente, los valores numéricos obtenidos en el ensayo virtual comprenderán la fuerza máxima aplicada sobre el elemento, el estado de la soldadura, los puntos de deformación local y la rigidez de la bancada de ensayo. Preferably, the numerical values obtained in the virtual test will comprise the maximum force applied to the element, the state of the weld, the local deformation points and the stiffness of the test bed.
De forma preferente, el umbral de diferenciación máximo previamente establecido será el 15% de dispersión en la comparación de los valores numéricos obtenidos al realizar sobre un elemento cada una de las pruebas que comprende el ensayo real y el ensayo virtual.
Preferably, the previously established maximum differentiation threshold will be 15% dispersion in the comparison of the numerical values obtained by performing on each element each of the tests comprising the real test and the virtual test.
A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta. A series of drawings that help to better understand the invention and that expressly relate to an embodiment of said invention which is presented as a non-limiting example thereof is described very briefly below.
La figura 1 muestra el flujo del procedimiento. Figure 1 shows the process flow.
La figura 2 muestra una gráfica que indica la fuerza que es necesario aplicar para provocar un desplazamiento determinado en un elemento al realizar una de las pruebas que comprende el ensayo real. Figure 2 shows a graph that indicates the force that must be applied to cause a particular displacement in an element when performing one of the tests comprising the actual test.
La figura 3 muestra una gráfica que indica la fuerza aplicada en un intervalo de tiempo al realizar el ensayo virtual. Figure 3 shows a graph indicating the force applied in a time interval when performing the virtual test.
La figura 4 muestra en una gráfica la fuerza que es necesario aplicar para provocar un desplazamiento determinado en un elemento que se pretende ensayar y en un elemento homólogo al anterior que funciona correctamente. Figure 4 shows in a graph the force that needs to be applied to cause a particular displacement in an element that is intended to be tested and in a homologous element to the previous one that works correctly.
La figura 1 muestra de forma esquemática el flujo de procedimiento. Se realiza un ensayo real 1 reducido del elemento en una bancada, se realiza un ensayo virtual 2 sobre el elemento ensayado y se comparan 3 los valores de los parámetros físicos previamente seleccionados que se han obtenido al realizar cada uno de los ensayos anteriores 1, 2. Los parámetros físicos seleccionados son, desde el punto de vista de la resistencia, los más representativos para determinar el comportamiento del elemento que se ensaya. El límite elástico indica la tensión máxima que el elemento puede soportar sin sufrir deformaciones permanentes. La resistencia a la tracción indica la resistencia que ofrece el elemento a la rotura cuando se somete a un esfuerzo de tracción. Y el alargamiento de rotura indica el alargamiento del elemento en el punto de rotura. Figure 1 schematically shows the process flow. A reduced real test 1 of the element is carried out on a bench, a virtual test 2 is carried out on the tested element and 3 values of the previously selected physical parameters that have been obtained when performing each of the previous tests 1, 2 are compared The selected physical parameters are, from the point of view of resistance, the most representative for determining the behavior of the element being tested. The elastic limit indicates the maximum tension that the element can withstand without suffering permanent deformations. Tensile strength indicates the resistance offered by the element to breakage when subjected to tensile stress. And the elongation of rupture indicates the elongation of the element at the point of rupture.
En la comparación se estudia la diferencia entre los valores obtenidos al realizar el ensayo real y el virtual en relación a un umbral de diferenciación máximo. Este umbral se establecerá previamente y preferentemente será igual al 15% de dispersión entre ambos valores comparados.
In the comparison, the difference between the values obtained when performing the real and virtual tests in relation to a maximum differentiation threshold is studied. This threshold will be established previously and preferably it will be equal to 15% dispersion between both values compared.
- Si la comparación de valores es inferior al umbral de diferenciación máximo If the comparison of values is less than the maximum differentiation threshold
- establecido, se considera válida la simulación realizada y se realiza un ensayo virtual established, the simulation performed is considered valid and a virtual test is performed
- del elemento comprendido en el interior de la carrocería completa 4. Llegados a este of the element inside the complete body 4. Arrived at this
- punto se dispone de una gran cantidad de información acerca del comportamiento de point there is a lot of information about the behavior of
- 5 5
- la carrocería. Finalmente, se realiza un ensayo en una carrocería real completa para the body. Finally, a test is performed on a complete real body to
- verificar si realmente todo lo previsto es correcto. El resultado real final no debería Verify if really everything planned is correct. The actual final result should not
- diferir mucho del resultado de la simulación sobre la carrocería virtual. differ greatly from the simulation result on the virtual body.
- La figura 2 muestra un ejemplo de la fuerza que es necesario aplicar para Figure 2 shows an example of the force that needs to be applied to
- 1 O 1 o
- provocar un desplazamiento determinado en un elemento que se ensaya, al realizar cause a particular displacement in an item being tested, when performing
- una de las pruebas que comprende el ensayo real. One of the tests included in the real essay.
- En el ensayo real se mide la fuerza máxima aplicada sobre el elemento, el In the actual test the maximum force applied to the element, the
- estado de la soldadura y los puntos de deformación local. Welding status and local deformation points.
- La fuerza máxima aplicada sobre el elemento a ensayar permite conocer las The maximum force applied on the element to be tested allows to know the
- 15 fifteen
- prestaciones que ofrece el elemento, obteniendo el límite elástico, la resistencia a la performance offered by the element, obtaining the elastic limit, resistance to
- tracción y el alargamiento de rotura del elemento, y comparar los valores obtenidos tensile and elongation of breakage of the element, and compare the values obtained
- con el valor de la simulación. La fuerza máxima aplicada sobre el elemento hace With the simulation value. The maximum force applied on the element makes
- referencia a la máxima carga que puede absorber el elemento en caso de impacto. reference to the maximum load that the element can absorb in case of impact.
- La fuerza máxima aplicada se mide mediante una máquina que ejerce una The maximum force applied is measured by a machine that exerts a
- 20 twenty
- intrusión sobre el elemento que se está ensayando. Dicha máquina elabora la gráfica intrusion on the element being tested. This machine makes the graph
- Fuerza-Desplazamiento que se muestra en la figura 2. Force-Displacement shown in Figure 2.
- El estado de soldadura es crítico ya que en caso de fallar, puede comportar The welding state is critical since if it fails, it can lead
- deformaciones no deseadas y también influir en el nivel de fuerza máxima aplicada. Se Unwanted deformations and also influence the level of maximum force applied. Be
- analiza visualmente. analyze visually.
- 25 25
- Los puntos de deformación local son claves a la hora de determinar si se The local deformation points are key when determining whether
- produce una intrusión en el interior del habitáculo. Se estudian para comparar el It produces an intrusion inside the cabin. They are studied to compare the
- ensayo real con el ensayo virtual o simulación. Si la soldadura utilizada en el ensayo real essay with virtual essay or simulation. If the welding used in the test
- virtual se comportara diferente de la real, y por ello, las deformaciones se localizaran virtual will behave differently from the real one, and therefore, the deformations will be located
- en zonas distintas, el resultado de la comparación provocaría que no se considerase in different areas, the result of the comparison would not be considered
- 30 30
- válida la simulación, se establecerían distintos parámetros físicos que caracterizasen valid simulation, different physical parameters that characterize
- al elemento y se realizaría un nuevo ensayo virtual 2 sobre el elemento tras establecer to the element and a new virtual essay 2 would be carried out on the element after establishing
- un modelo matemático de comportamiento a partir de los parámetros físicos a mathematical model of behavior based on physical parameters
- recientemente establecidos. recently established.
- Los puntos de deformación se analizan visualmente. The deformation points are analyzed visually.
- La figura 3 muestra un ejemplo que indica la fuerza aplicada en un intervalo de Figure 3 shows an example indicating the force applied in a range of
- tiempo al realizar el ensayo virtual. time to perform the virtual essay.
- En el ensayo virtual se mide la fuerza máxima aplicada sobre el elemento, el In the virtual test the maximum force applied to the element, the
- estado de la soldadura, los puntos de deformación local y la rigidez de la bancada de welding status, local deformation points and rigidity of the bed of
- 5 5
- ensayo. test.
- La fuerza máxima aplicada se localiza en el punto de inflexión que muestra la The maximum force applied is located at the inflection point that shows the
- figura. El ensayo virtual asocia un signo negativo por tratarse de una fuerza de figure. The virtual essay associates a negative sign because it is a force of
- compresión, no obstante, la información relevante la proporciona su valor absoluto. El compression, however, the relevant information is provided by its absolute value. He
- punto de inflexión se corresponde al instante en el que, a partir de una determinada inflection point corresponds to the instant at which, from a given
- 1 O 1 o
- deformación en el elemento, o un desplazamiento -eje horizontal de la gráfica de la deformation in the element, or a displacement - horizontal axis of the graph of the
- figura 2-, la fuerza aplicada sobre el elemento disminuye al aparecer sobre dicho Figure 2-, the force applied on the element decreases when it appears on said element
- elemento variaciones en el estado de su soldadura. Estas variaciones se traducen en element variations in the state of its welding. These variations translate into
- pequeñas fisuras o en el estrechamiento de la sección resistente; al deformarse el small cracks or narrowing of the resistant section; when deforming the
- elemento, la sección resistente disminuye a la vez que el elemento disminuye su element, the resistant section decreases while the element decreases its
- 15 fifteen
- capacidad resistente. Es conveniente aclarar que la sección resistente es la sección resistant capacity. It is convenient to clarify that the resistant section is the section
- operativa en cada momento. Al inicio del ensayo la sección resistente coincide con la operational at all times. At the beginning of the test the resistant section coincides with the
- sección inicial, pero a medida que se va deformando el elemento, la sección sufre initial section, but as the element deforms, the section suffers
- alteraciones geométricas, y por ello se dice que la sección resistente, o la que soporta geometric alterations, and therefore it is said that the resistant section, or the one that supports
- el esfuerzo, disminuye. The effort decreases.
- 20 twenty
- El estado de la soldadura y los puntos de deformación local se inspeccionan Welding status and local deformation points are inspected
- visualmente tras la simulación. Su comportamiento es el resultado del modelo visually after simulation. Its behavior is the result of the model
- matemático de comportamiento a partir de los parámetros físicos establecidos una vez behavior mathematician based on the physical parameters established once
- realizadas las pruebas del ensayo real. performed the tests of the real test.
- En el ensayo virtual también se ensaya la rigidez de la bancada de ensayo ya In the virtual test, the rigidity of the test bench is already tested.
- 25 25
- que, inicialmente, ésta no se considera de rigidez infinita. Las fuerzas aplicadas son that, initially, this is not considered infinite stiffness. The applied forces are
- considerables, y el ensayo de la bancada es necesario para determinar la existencia considerable, and the bench test is necessary to determine the existence
- de zonas débiles. El ensayo comprende la medida de la deformación máxima from weak areas. The test includes the measure of the maximum deformation
- admisible en los útiles que conforman la bancada. En el caso de la invención, la admissible in the tools that make up the bench. In the case of the invention, the
- deformación es negligible, es decir, la deformación en la bancada es mínima en deformation is negligible, that is, the deformation on the bench is minimal in
- 30 30
- comparación con la deformación que sufre el elemento que se ensaya. E'n la Figura 2 comparison with the deformation suffered by the element being tested. In Figure 2
- se aprecia cómo la deformación está sobre los 30mm antes de llegar a la fuerza you can see how the deformation is over 30mm before reaching force
- máxima, mientras que la deformación en la bancada no llega a un milímetro. Por este maximum, while the deformation in the bed does not reach a millimeter. For this
- motivo, se realiza el ensayo de la rigidez de la bancada de ensayo pero no es reason, the test of the rigidity of the test bench is performed but it is not
- relevante para la comparación de los ensayos real y virtual. La rigidez de la bancada relevant for the comparison of real and virtual trials. The rigidity of the bench
- 35 35
- de ensayo se mide observando la figura 3. En dicha figura, se observa que las The test is measured by observing figure 3. In this figure, it is observed that the
- deformaciones se localizan únicamente en el elemento, no en la bancada. De este deformations are located only in the element, not in the bed. Of this
- modo, se concluye que la deformación de la bancada, nunca será nula, pero es mode, it is concluded that the deformation of the bench will never be null, but it is
- despreciable o negligible en comparación con la deformación sufrida por el elemento. negligible or negligible compared to the deformation suffered by the element.
- 5 5
- Las graficas mostradas en la figura 2 y 3, la gráfica Fuerza aplicada- The graphs shown in Figures 2 and 3, the force applied graph-
- Desplazamiento de intrusión, obtenida al realizar el ensayo real, y la gráfica Fuerza Intrusion offset, obtained when performing the actual test, and the Force graph
- aplicada-Tiempo, obtenida al realizar el ensayo virtual, se relacionan a través de la Applied-Time, obtained when performing the virtual test, are related through the
- comparación del valor absoluto de la fuerza máxima aplicada. De cada una de ellas se comparison of the absolute value of the maximum force applied. Of each one of them
- extrae el parámetro de la fuerza máxima aplicada. extracts the parameter of the maximum force applied.
- 1 O 1 o
- El estado de la soldadura y los puntos de deformación local se comparan de Welding status and local deformation points are compared from
- forma visual. visual form
- En otra posible realización, partiendo de un elemento homólogo válido, que In another possible embodiment, based on a valid counterpart element, which
- funciona correctamente y perteneciente a un modelo similar, al modelo y al elemento It works correctly and belongs to a similar model, model and element
- 15 fifteen
- que se quiere ensayar, se introducen ambos elementos en la bancada de ensayo that you want to rehearse, both elements are introduced in the test bed
- reducido y se comparan los resultados. La homología del elemento se refiere a la reduced and the results are compared. The homology of the element refers to the
- geometría del elemento. element geometry.
- Con ello, se pretende conseguir un elemento que obtenga iguales o mejores With this, it is intended to achieve an element that obtains the same or better
- resultados que su homólogo. En este caso, no .es necesario realizar ningún tipo de results than its counterpart. In this case, it is not necessary to perform any type of
- 20 twenty
- simulación ya que la comparación es directa entre los dos elementos y el elemento simulation since the comparison is direct between the two elements and the element
- con el que se realiza la comparación es válido. with which the comparison is made is valid.
- La figura 4 muestra la fuerza que es necesario aplicar para provocar un Figure 4 shows the force that must be applied to cause a
- desplazamiento determinado en un elemento que se pretende ensayar y en un determined displacement in an element to be tested and in a
- elemento homólogo al anterior que funciona correctamente. En la figura mostrada, el homologous element to the previous one that works correctly. In the figure shown, the
- 25 25
- comportamiento de ambos elementos es similar hasta que se llega a los 50mm de behavior of both elements is similar until it reaches 50mm of
- desplazamiento. A través de la comparación, se obtiene la fuerza máxima aplicada displacement. Through comparison, the maximum force applied is obtained
- para cada elemento. For each item.
- El estado de soldadura y los puntos de d.eformación local se obtiene Welding status and local information points are obtained
- visualmente. En esta realización no se exige que los puntos de deformación local visually. In this embodiment it is not required that the local deformation points
- 30 30
- coincidan ya que los dos elementos son homólogos, pero sus geometrías no son match since the two elements are homologous, but their geometries are not
- idénticas, lo cual influye en gran medida en la deformación. identical, which greatly influences deformation.
- Una vez descrita de forma clara la invención, se hace constar que las Once the invention is clearly described, it is stated that the
- realizaciones particulares anteriormente descritas son susceptibles de modificaciones Particular embodiments described above are subject to modifications.
- 35 35
- de detalle siempre que no alteren el principio fundamental y la esencia de la invención. in detail as long as they do not alter the fundamental principle and the essence of the invention.
Claims (3)
- 2. 2.
- Método de ensayo mecánico, según la reivindicación 1, caracterizado por que el modelo matemático establecido es un modelo de elementos finitos. Mechanical test method according to claim 1, characterized in that the established mathematical model is a finite element model.
- 3. 3.
- Método de ensayo mecánico, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el umbral de diferenciación máximo previamente establecido es el 15% de dispersión en la comparación de los valores numéricos obtenidos al realizar Mechanical test method, according to any of the preceding claims, characterized in that the previously established maximum differentiation threshold is 15% dispersion in the comparison of the numerical values obtained when performing
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