Disseny per a la Seguretat i el Confort

Objectius

L'objectiu principal d'aquesta assignatura és conduir els estudiants a una comprensió integral de com s'aplica actualment l'enginyeria assistida per ordinador (CAE) durant el desenvolupament de vehicles, especialment en l'àmbit de la seguretat de l'estructura del vehicle.

Amb aquesta finalitat, es presenta tot el procés de desenvolupament del vehicle. S'introdueixen les diferents disciplines CAE utilitzades amb freqüència per al disseny complet d'un vehicle, així com dels seus components, i s'associen als models matemàtics i físics estudiats en cursos anteriors.

També s'ofereix una explicació profunda del procés de modelització CAE durant el desenvolupament de les mesures de prevenció d'accidents de vehicles. Aquest procés inclou el preprocessament de les peces estructurals principals de l'automòbil, el seu muntatge, la gestió dels models CAE de vehicles complets i el postprocessament dels casos calculats de xoc complet de vehicles. Es tenen en compte la dinàmica d'impacte, la distribució de forces, les conseqüències de xoc i les zones febles de l'automòbil.

Per entendre per què aquests models de xoc complet de vehicles són necessaris per al desenvolupament i innovació en vehicles, en aquesta assignatura es presenta una visió general de la normativa mundial vigent i de les proves de consumidors (per exemple, EuroNCAP) relacionades amb la seguretat passiva. També es fa una introducció a la nova normativa relacionada amb els vehicles elèctrics. I, finalment, una introducció superficial als elements i components de seguretat d'un cotxe.

Resultats d'aprenentatge

• RA4. Coneix en profunditat els codis d'elements finits i les aplicacions utilitzades industrialment per a simulacions avançades en el desenvolupament d'automòbils.
• RA5. Coneix el procés de validació de models simulats mitjançant resultats experimentals.
• RA6. Coneix els elements de seguretat passiva d'un vehicle.
• RA7. Coneix els principis de dinàmica avançada per simular l'impacte entre cossos.

Competències

Específiques

• Comprendre adequadament el concepte d'empresa i el seu marc institucional, jurídic i econòmic, i aplicar recursos per a l'organització, la gestió i la gestió de qualitat de les empreses. Conèixer l'estructura organitzativa i les funcions d'una oficina de projectes d'enginyeria i saber aplicar tècniques per organitzar, gestionar i dirigir projectes.
• Comprendre els fonaments de la ciència, tecnologia i química dels materials i la relació entre la seva microestructura, la síntesi i processament i les seves propietats i aplicar aquests coneixements en la resolució de problemes dels àmbits de l'enginyeria d'automoció. Comprendre els fonaments de la resistència i l'elasticitat de materials i aplicar-los al comportament de sòlids reals. 
• Comprendre els fonaments de la teoria matemàtica per resoldre els problemes matemàtics que es puguin plantejar en l'enginyeria i aplicar sobre: àlgebra linial, geometria, geometria diferencial, càlcul diferencial i integral, equacions diferencials ordinàries i en derivades parcials, mètodes numèrics, algorítmica numèrica, estadística i optimització.
• Comprendre els principis bàsics sobre l'ús i la programació d'ordinadors, sistemes operatius, bases de dades, programes informàtics amb aplicació en l'enginyeria, informàtica industrial i xarxes de comunicació i aplicar-los a l'enginyeria en general i al disseny de sistemes de connectivitat en el sector de l'automoció.
• Conèixer i aplicar els fonaments dels sistemes de producció i dels processos de fabricació, de la metrologia i del control de qualitat i de les tecnologies mediambientals i de sostenibilitat en els àmbits de l'enginyeria i de les indústries del sector de l'automoció.
• Reconèixer i comprendre la visió espacial i les tècniques de representació gràfica, tant a partir de mètodes tradicionals de geometria mètrica i geometria descriptiva, com mitjançant les aplicacions de disseny assistit per ordinador, i aplicar aquestes tècniques als processos de disseny i fabricació en l'enginyeria d'automoció.
• Treballar en un entorn multilingüe i multidisciplinari i presentar exposicions orals i redactar informes en anglès en l'àmbit de l'enginyeria, en general, i en el sector de l'automoció, en particular.

Transversals

• Exercir la ciutadania activa i la responsabilitat individual amb compromís amb els valors democràtics, de sostenibilitat i de disseny universal, a partir de pràctiques basades en l'aprenentatge i servei i en la inclusió social.

Continguts

• Unitat 1. Desenvolupament general de vehicles complets
  • La importància de l'enginyeria assistida per ordinador (CAE) en el desenvolupament del vehicle
  • Les disciplines CAE en el desenvolupament del vehicle. Introducció als models físics i matemàtics associats
• Unitat 2. Desenvolupament de mesures de prevenció d'accidents mitjançant CAE
  • Preprocessament: De CAD a CAE: geometria de peces, malles, assignació de materials, gestió de models complets de vehicles, gestió de casos de càrrega, llançament de tasques. Tècniques de modelatge
  • Postprocessament: Anàlisi de simulació d'accidents complets de vehicles. Com s'allunyen els resultats del CAE de la realitat: experiments? Correlació del model CAE. Procés de contramesures base
• Unitat 3. Estructura del vehicle: Carroceria en blanc (BIW): materials estructurals (games d'acer, alumini i nous materials), zones d'estructura, tècniques d'unió. Distribució de forces i absorció d'energia durant el xoc
• Unitat 4. Normes de seguretat contra accidents i proves de consumidors (ECE, EuroNCAP...) Noves normatives i normes per a cotxes híbrids i elèctrics. Elements de seguretat passiva i activa
• Unitat 5. Gestió de models complets de vehicles CAE mitjançant programació. Linux, Bash, Python
• Unitat 6. CAE i economia. Què hauria de pagar? Quant?

Avaluació

La nota final (NF) s'obté amb la fórmula següent (NOU 2023):

NF = 60 % AC + 40 % exàmens

Avaluació continuada (AC): 60 %

• El 10 % correspon a la participació activa dels estudiants durant les classes en línia. Avaluació individual
• El 15 % correspon als treballs i exercicis de la classe pràctica de l'estudiant durant el curs. Avaluació individual
• El 20 % correspon als resums de classes principals. Per assolir aquesta qualificació l'estudiant ha de lliurar un mínim de 2 resums. Avaluació individual
• El 15 % correspon als treballs i exercicis de la classe pràctica de l'estudiant durant el curs. Avaluació de grup. S'avalua tota la col·laboració i participació de tots els membres del grup.

Aquesta part no es pot recuperar.

Exàmens: 40 %

La qualificació dels exàmens té un valor màxim de:

• Opció 1. Si l'estudiant aprova el primer examen parcial: El 40 % de la nota final és la suma de les qualificacions de l'examen parcial (continguts explicats fins a l'examen parcial) i l'examen final (continguts restants *).
• Opció 2. Si l'estudiant no aprova el primer examen parcial: El 40 % és la qualificació de l'examen final (avaluació de tots els continguts*).

Per aprovar l'assignatura Disseny per a la Seguretat i el Confort és necessària una qualificació mínima de 3,5 en la part d'exàmens.

• Opció 3. Si l'estudiant no aprova tota l'assignatura ni per l'opció 1 ni per l'opció 2: NF = 100 % de la qualificació de l'examen de recuperació final (s'avaluen tots els continguts*).

* Les unitats 5 i 6 no s'avaluen.

Metodologia

Aquesta assignatura combina principalment classes pràctiques i teòriques. La majoria de les classes es fan per videoconferència en la plataforma Zoom.

És imprescindible que els alumnes disposin d'un ordinador portàtil o una estació de treball per seguir el curs per Zoom (o alternativa) i per poder fer els exercicis proposats.

Les classes teòriques tenen el suport visual de presentacions en PowerPoint.

Es presenten i s'expliquen models de vehicles complets en CAE per mostrar als estudiants les pràctiques de simulació habituals en la indústria. L'ús del sistema operatiu Linux és molt recomanable per als estudiants durant algunes de les hores del curs per poder llegir i analitzar els models CAE complets del vehicle.

S'analitzen vídeos de proves de xoc experimentals obtinguts principalment d'Internet (per exemple, YouTube, pàgina web d'EuroNCAP) per validar els resultats de la simulació.

S'ha d'instal·lar el programa 3DEXPERIENCE al portàtil / estació de treball i ha de funcionar de la manera correcta:

• Maquinari recomanat (no obligatori!) per a 3DEXPERIENCE

Es demana una bona participació activa dels estudiants durant les classes per aprofitar al màxim les hores de docència.

Durant el curs es planifica un joc de rol per debatre sobre els diferents punts de vista dels diferents departaments implicats en el desenvolupament d'un nou vehicle (desenvolupament, producció, vendes, màrqueting...). Aquest joc de rols té lloc a les instal·lacions de Can Muntanyola (UGranollers) durant l'horari del curs.

A la seu de Granollers de la UVic-UCC hi ha ordinadors portàtils i estacions de treball disponibles. Les aplicacions 3DExperience funcionen correctament en aquests ordinadors (CATIA, SIMULIA, ...):

• Ordinador portàtil Lenovo 80WK: Core i5-73000HQ 2,5 GHz, targeta gràfica NVidia Geforce GTX1050 de 4 Gb, 12 Gb de RAM, SSD
• Ordinador portàtil Asus Republic of Gamers GL553V: Core i7 7700HQ 2.8Ghz, Gràfica Nvidia Geforce GTX1050 de 4Gb, 12 Gb de RAM, SSD
• Estació de treball MSI WE63 8SI 495ES: Intel Core i7 8750H / 2,2 GHz, targeta gràfica Nvidia Quadro P1000, 16 Gb de RAM, 256 GB SSD + 1 TB HD

Es recomana fer una ullada al «DFSC_ 2023 Pla de treball - Pla de treball» de l'«aula virtual de la UVic-UCC».

Bibliografia

Bàsica

• Moukalled, F., Magani, L. , Darwish, M. (2016). The Finite Volume Method in Computational Fluid Dynamics. Springer.