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Volver atrás Líneas de estructuras de investigación

Instituto Universitario de Investigación Concertado de Ingeniería Mecánica y Biomecánica

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Principales cifras de actividad del último año

  • investigadores 72
  • subvenciones 473.516 €
  • contratación 61.373 €
Principales clientes

CENTRO DE ENSAYOS Y ANALISIS CETEST, NELA BIODYNAMICS, ARCELORMITTAL INNOVACION INVESTIGACION E INVERSION, CERAMICA MERIDIANOU, FABRICA ESPAÑOLA DE CONFECCIONES, CONST Y AUXILIAR DE FERROCARRILES INVEST Y DESARROLLO

Líneas I+D+i

  • Ferrocarriles.
    La línea de Dinámica Ferroviaria lleva más de dos décadas dedicada al estudio del comportamiento dinámico de vehículos ferroviarios y su interacción con la vía y catenaria. Se han desarrollado modelos capaces de reproducir tanto el comportamiento en baja frecuencia del vehículo mediante planteamientos de dinámica multicuerpo, como la dinámica de alta frecuencia, al incorporar la flexibilidad del eje montado y de la vía, tanto en recta como en curva. También se han desarrollado modelos para el estudio del desgaste y corrugación en los carriles. Y así mismo, se dispone de un modelo para el análisis de la interacción pantógrafo-catenaria en tiempo real. El grupo mantiene una estrecha colaboración con varias empresas del sector ferroviario como TALGO y CAF para las que ha llevado a cabo algunos proyectos de desarrollo e innovación. Algunos ejemplos son: el desarrollo de un eje dinamométrico capaz de medir en circulación las fuerzas en el contacto rueda-carril durante la fase de homologación, y al mismo tiempo analizar el estado de la vía; el análisis modal experimental de cajas para reducir las vibraciones; la instalación de equipos en vía para la detección de impactos y el desarrollo de una báscula dinámica para vehículos ferroviarios; la medida experimental de vibraciones transmitidas y ruido en vía; la instrumentación y calibración de un pantógrafo para la medida en vía de la fuerza transmitida; medidas del estado del carril mediante un rugosímetro y un perfilómetro disponibles; optimización de la catenaria de alta velocidad para reducir la variación de la fuerza de contacto.
  • Integridad Estructural.
    El objetivo de la Línea de Trabajo de Integridad Estructural es la aplicación de procedimientos de diseño que ayuden a prevenir el fallo de los materiales, componentes y elementos mecánicos. En un mercado cada vez más exigente en cuanto a plazos de desarrollo, reducción de costes y calidad del producto final, el cliente demanda una gran fiabilidad frente al fallo. Como consecuencia, la aplicación de herramientas de modelado numérico del comportamiento del material y de los componentes es un recurso cada vez más demandado y necesario. Especial atención merece el diseño a fatiga de componentes, ya que hoy en día la causa principal del fallo de componentes mecánicos en servicio es el fallo por fatiga. La aplicación de simulación numérica en el análisis por fatiga presenta cada vez más ventajas tanto técnicas como económicas. El modelado de componentes mediante Elementos Finitos, seguida de un postproceso mediante el software adecuado (FE-SAFE, ESACRACK, FATPOST, FALANCS, etc.) que aplique enfoques propios de Mecánica de la Fractura y el enfoque en deformaciones de fatiga a bajo ciclo, permite evaluar lo que se conoce como ¿tolerancia al daño¿. De esta forma se puede garantizar una durabilidad y fiabilidad en componentes sometidos a ciclos de carga multiaxiales, y predecir la vida en servicio del componente, evitando así costosos ensayos y rediseños. Otro ámbito de trabajo es el relacionado con la resistencia a impacto de componentes en servicio, debido a su importancia dentro del mundo del transporte. Es posible modelar el comportamiento en estas condiciones mediante análisis no lineales de Elementos Finitos (ANSYS-DYNA, ABAQUS, etc.). El I2MB cuenta en sus laboratorios con máquinas hidráulicas con las que se pueden realizar ensayos tanto de comportamiento estático del material y caracterización de sus propiedades, como ensayos cíclicos que simulen condiciones de carga de fatiga. Así mismo se cuenta con una amplia experiencia en la medida de deformaciones mediante extensometría.
  • Mecánica Computacional.
    En la actualidad resulta muy importante disponer de herramientas numéricas de cálculo que permitan simular los problemas abordados con el nivel de precisión requerido, tan rápidamente como sea posible y, sobre todo, utilizando la mínima intervención del usuario. En este sentido, el grupo de investigadores que integran esta línea presenta una dilatada experiencia en el desarrollo y aplicación de técnicas numéricas en el ámbito de la mecánica computacional, principalmente alrededor del Método de los Elementos Finitos. La línea de Mecánica Computacional puede considerarse una línea transversal en la que sus integrantes abordan, a través de software comercial pero, especialmente, a través de software propio, la simulación computacional de diferentes problemas físicos (mecánica estructural, acústica, electromagnetismo,...) y la optimización de componentes mediante técnicas de optimización topológica y de forma a través de gran variedad de algoritmos entre los que destacan, por su efecto sinérgico, los algoritmos híbridos desarrollados en el grupo. En esta línea tienen una especial relevancia las aplicaciones al ámbito de la biomecánica (simulaciones de estructuras óseas incluyendo remodelación, conjuntos hueso-implante y tejidos blandos como mama, cornea, hígado, aorta, ...) para planificación quirúrgica y cirugía asistida por ordenador. Se realizan también simulaciones de tribocorrosión en materiales usados en aleaciones biomédicas, cuyos resultados numéricos se contrastan con ensayos experimentales. Para las simulaciones, el grupo dispone de tecnología propia que permite crear avatares numéricos patient-specific directamente a partir de imágenes médicas. Esta tecnología puede ser utilizadas también para, mediante meros ensayos numéricos, la caracterización de propiedades de materiales cuya estructura esté representada por imágenes 3D. Finalmente, el grupo trabaja también en la combinación de tecnologías clásicas de mecánica computacional con tecnologías Machine Learning que, por su versatilidad, nos han permitido desarrollar aplicaciones orientadas a la optimización de componentes estructurales, la segmentación de tejidos biológicos, el diagnóstico de patologías, la caracterización de propiedades de materiales, etc.
  • Robótica.
    El grupo de investigadores que integran esta línea acredita una experiencia de más de veinte años en el diseño y análisis de sistemas robotizados. Dentro del marco general del análisis cinemático y dinámico de robots tanto serie como paralelos, cabe destacar lo realizado en temas como la planificación de trayectorias de robots, tanto de base fija como autónomos, en medios con obstáculos y la identificación experimental de parámetros dinámicos. En estos momentos el esfuerzo principal está dedicado a la robótica asistencial, en concreto al diseño, construcción y evaluación de sistemas basados en robots paralelos para la diagnosis y rehabilitación de lesiones de rodilla. El grupo de trabajo en robótica es claramente multidisciplinar, al incorporar conocimientos propios de la ingeniería mecánica, de biomecánica y de automática y control.
  • Ruido y Vibraciones.
    La creciente preocupación por la degradación ambiental experimentada en las últimas décadas como consecuencia, entre otros, de la actividad industrial y el aumento del parque automovilístico, se ha puesto de manifiesto a través de normativas cada vez más severas en cuanto a los niveles de ruido permitidos. Tienen especial relevancia las actividades relacionadas con el modelado, simulación y medida experimental del comportamiento acústico y la atenuación de ruido en máquinas y vehículos, con especial atención a los motores de combustión. Cabe destacar el desarrollo de software de diseño y optimización de silenciadores y otros dispositivos de la línea de escape. De forma coordinada con la línea de Dinámica Ferroviaria, se realiza una intensa actividad relacionada con el cálculo del ruido de rodadura asociado a la circulación de vehículos ferroviarios. El I2MB cuenta con la instrumentación y experiencia necesarias para la realización de medidas de ruido en vehículos y maquinaria industrial, la medida y caracterización experimental de materiales absorbentes y dispositivos de la línea de escape de vehículos, el modelado del comportamiento acústico de máquinas y vehículos mediante elementos finitos y la predicción de ruido de rodadura en vehículos ferroviarios mediante el programa comercial TWINS y software de desarrollo propio. Esta línea de trabajo también se centra en el estudio de las vibraciones generadas en componentes, vehículos y maquinaria, así como en la percepción de las mismas por las personas próximas a dichos componentes. Las vibraciones afectan al comportamiento de los componentes mecánicos, influyendo en su funcionalidad y fiabilidad. Los objetivos de esta línea de trabajo son reducir el nivel de vibración y ruido producido por los diversos componentes de máquinas y vehículos aumentando la fiabilidad del conjunto y reduciendo el impacto ambiental, y desarrollar metodologías basadas en la medida de vibraciones que permiten analizar el estado actual de componentes mecánicos para implantar técnicas de mantenimiento predictivo. En este campo el I2MB ha colaborado con empresas como FGV en el control de las vibraciones que origina la circulación de sus vehículos, Talgo o Vossloh con la realización de análisis modal experimental de vehículos completos o de parte de los mimos, Aguas de Valencia en la identificación del origen de vibraciones de equipos de bombeo, el Instituto de Biomecánica de Valencia en la realización de ensayos de asientos de vehículos, TALSA en el equilibrado de ejes, etc..