Proyecto TABASCO

Comenzado: 2019

Completado: 2022

Participantes: Líder: APPLUS LABORATORIES, THIOT INGENIERIE

Financiación: Este proyecto ha recibido financiación de Clean Sky 2 Joint Undertaking (JU) en virtud del acuerdo de subvención nº 864940. El JU recibe el soporte del programa de la Unión Europea Horizon H2020 para la investigación y la innovación así como el soporte de otros miembros del Clean Sky 2 fuera de la Unión.

Objetivos del proyecto:  

El proyecto de I+D Tabasco forma parte del programa de investigación Clean Sky, centrado en desarrollar tecnologías de vanguardia para optimizar el comportamiento medioambiental de los aviones y el transporte aéreo. 

El objetivo del proyecto Tabasco es mejorar la precisión de los ensayos virtuales (también conocidos por Virtual Testing) basados en modelos FEM y contribuir a su aceptación en las campañas de certificación de la industria aeroespacial.

La realización de ensayos virtuales es una estrategia bien conocida y establecida para reducir los costes y los tiempos de ensayo. Para poderse considerar una alternativa real en una industria como la aeroespacial, donde la seguridad es crucial, los modelos FEM que se desarrollan deben demostrar su fiabilidad mediante la correlación con datos experimentales. Es por tanto importante asegurar la precisión de estos datos sin aumentar demasiado el coste de los ensayos.

El uso de ensayos virtuales en este proyecto permitirá validar la integración de un nuevo demostrador de una Sección de Cola Avanzada desarrollado por Airbus, contribuyendo así a alcanzar los objetivos de rendimiento ecológico propuestos por el programa Clean Sky.

El proyecto Tabasco tiene tres sub-objetivos de investigación específicos y complementarios:

• Implementar nuevas metodologías que contribuyan a la validación de modelos para ensayos virtuales mediante la correlación con datos experimentales.
• Diseñar y fabricar herramientas y configuraciones de ensayo innovadoras para maximizar el área de instrumentación e identificar de forma más fiable las condiciones de contorno del ensayo.
• Investigar soluciones de instrumentación avanzadas para mejorar la calidad de los resultados, reduciendo costes y tiempos para futuras campañas de ensayo.

Metodologías eficientes para maximizar la obtención de información y minimizar los tiempos y procesos

La precisión de los modelos FEM usados para realizar ensayos virtuales puede ser evaluada mediante la realización de ensayos reales con un alto grado de fiabilidad, contrastando luego la información obtenida con los resultados de los ensayos virtuales. Para poder mejorar las simulaciones requeridas para realizar estos ensayos virtuales, es importante conocer las condiciones de contorno de los ensayos reales, además de la configuración de los ensayos.

Para ello, este proyecto implementará la Metodología CAETestBench, la Metodología Absolute Accurate y el Virtual Field Method (VFM):

• La Metodología CAETestBench permite contrastar las simulaciones contra un espécimen de ensayo físico cuidadosamente seleccionado y de menor complejidad que sea representativo del modelo que se quiere validar. Esto hace posible evaluar la precisión de la simulación y determinar su habilidad para replicar los ensayos reales. Los ensayos pueden ser tanto de tensión/compresión simple como modos multi-axiales más complejos, impacto y fallo.
   
• La Metodología Absolute Accurate es un enfoque experimental desarrollado por Applus+ y empleado ya en otros proyectos de I+D. El objetivo de esta metodología es aportar una forma más robusta de identificar las condiciones de contorno de los ensayos realizados mediante la extensión de la instrumentación más allá de la muestra y la monitorización del banco de ensayos. De este modo lograremos maximizar la información obtenida a partir de ensayos reales, tanto de la posición y orientación exacta en el espacio de la muestra o las condiciones de aplicación de la carga.
  
  Este enfoque requiere diseñar cuidadosamente el ensayo teniendo en cuenta los sensores que se quieren aplicar sobre la muestra. Finalmente, los ingenieros se encargarán de realizar un modelo virtual del ensayo y llevar a cabo análisis de sensibilidad para diferentes escenarios potenciales (pequeños cambios de orientación, desalineaciones…) que pueden acontecer durante el ensayo.
   
• Para mejorar la precisión de los ensayos virtuales se requieren datos de materiales obtenidos mediante ensayos experimentales. Para poder reducir el número de ensayos necesarios para alimentar al modelo de ensayo virtual este proyecto implementará el Virtual Fields Method (VFM). El Virtual Fields Method (VFM) es una metodología que explota ensayos con campos de deformación más complejos no uniformes, a diferencia de los métodos de ensayo de materiales actuales que se basan en configuraciones mecánicas uniaxiales simples.
  
  Esta metodología se ha desarrollado gracias al trabajo llevado a cabo por los Doctores Fabrice Pierron y Michel Grédiac durante la década de los 90 y comienzos de los años 2000 y gracias a los avances en la precisión y versatilidad de la Correlación Digital de Imágenes. Esta técnica de medición permite medir el campo de deformaciones y, en el caso de campos no uniformes, contiene mucha más información que los ensayos uniaxiales habituales.
  
  Por lo tanto, en lugar de llevar a cabo múltiples ensayos de tracción uniaxiales en diferentes direcciones, es posible obtener la misma información para identificar las propiedades materiales de la muestra de ensayo a partir de una única muestra.

Implementando herramientas informáticas innovadoras para mejorar el seguimiento y correlación de los ensayos virtuales

El proyecto empleará tres herramientas informáticas desarrolladas por Applus+ para mejorar la calibración y la validación de los modelos FEM. Estas soluciones de software proveen una infraestructura digital que facilita la comparación de los resultados de ensayos experimentales y simulaciones, la creación de cartas de materiales utilizadas en el software de simulación y la validación del modelo de simulación.

• Applus+ E-Testing©: software de monitorización de ensayos que facilita el seguimiento de los datos metrológicos en tiempo real empleando un navegador web básico. Esta tecnología permite relacionar la grabación de vídeo en tiempo real y la información recopilada (carga, deformación…) con predicciones FEM.
• Matereality©: avanzada base de datos de materiales que proporciona la infraestructura necesaria para almacenar y buscar datos sobre los mismos, además de generar cartas de materiales utilizadas en la simulación de ensayos en entornos virtuales.
• PicSci©: herramienta informática que proporciona una infraestructura de base de datos robusta y escalable para almacenar, analizar y comparar datos sobre ensayos estructurales y resultados de ensayos en entornos virtuales. Es una herramienta complementaria para verificar y validar los modelos virtuales mediante el uso de la Metodología CAETestBench.

Nuevas soluciones de instrumentación para mejorar la calidad de la información

El proyecto también implementará nuevas soluciones metrológicas y evaluará su capacidad para mejorar la calidad de resultados y reducir los costes operativos. 

• Medición más rápida y precisa del mapa de deformaciones de una estructura gracias a:
  • La reducción de la incertidumbre en la medición mediante la Correlación Digital de Imágenes (Digital Image Correlation o DIC).
  • Algoritmos avanzados que permitan la medición mediante DIC en tiempo real.
• Métodos innovadores para mejorar la detección del inicio de fisura/delaminaciones y su propagación mediante:
  • Cámara acústica y metrología sin contacto para la detección rápida de indicaciones que puedan ser señal de delaminaciones o inicio de fisuras.
  • Termografía óptica estimulada no lineal para monitorizar la evolución de los daños en tiempo real.
• Desarrollo de extensómetros inalámbricos mejorados. Esta tecnología permite reducir la complejidad y los tiempos de configuración de ensayos además de permitir la Monitorización Estructural del componente ensayado. Para llevar a cabo esta tarea se aprovecharán las capacidades de Applus+ IoT Lab para validar dispositivos inalámbricos.

Quienes somos

Applus+ Laboratories es un proveedor estratégico de ensayos y servicios de ingeniería a los principales fabricantes y proveedores de la industria aeroespacial. Nuestra red de laboratorios y departamentos de ingeniería en Europa, Asia y Norte América nos permite cumplir con los exigentes plazos de entrega de los programas aeroespaciales. También colaboramos con la industria aeroespacial en programas de investigación y tecnología para desarrollar una gama de soluciones innovadoras.