Análisis técnico de un chasis tubular

Un chasis de tipo tubular es la estructura más importante en un vehículo. Aporta rigidez a torsión y mejora la dinámica del automóvil en el paso por curva.

Por este motivo, si una chasis de un vehículo está bien diseñado, la experiencia de conducción mejorar de forma considerable y, en el caso de vehículos de competición, permite atacar de forma más agresiva las curvas, reduciendo el tiempo por vuelta.

En este artículo se explican las características generales de un chasis tubular, utilizando a modo de ejemplo el Caterham Seven. Se ha modelizado mediante CAD (diseño asistido por ordenador) la forma general del chasis y posteriormente se ha realizado un análisis por el método de elementos finitos utilizando el programa Ansys para estudiar la rigidez del Caterham Seven.

Caterham Seven

El modelo realizado del chasis del vehículo no se corresponde totalmente a la realidad y se han realizado simplificaciones para facilitar el estudio. Se ha utilizado la estructura básica del Caterham Seven pero se ha cambiado la zona lateral y el techo.

Modelo CAD del chasis tubular

Una vez realizado el modelo en CAD, se implementa en el programa Ansys para realizar el ensayo a torsión.

En primer lugar, se realiza el mallado del modelo. Esto permite dividir cada barra de la estructura en pequeños elementos (elementos finitos) para obtener resultados más precisos.

Chasis mallado

Una vez implementado el modelo mallado, se procede a realizar el ensayo torsional. Para ello, se aplica una carga en uno de los paliers y se analiza el desplazamiento que se produce en la estructura.

Análisis de desplazamientos al realizar el ensayo de torsión en el palier delantero.

Ensayo de torsión en el palier delantero

Análisis de desplazamientos al realizar el ensayo de torsión en el palier trasero.

Ensayo de torsión en el palier trasero

Como se observa en las imágenes, el chasis diseñado presenta una mayor rigidez a torsión en el eje delantero que en el eje trasero. Esto es debido a que, al aplicar fuerza en el palier delantero, las tensiones se distribuyen de una mejor forma por todo el chasis.

Además, la adición de un techo rígido respecto al modelo original provoca un aumento de la rigidez en la estructura. Ello supone que los vehículos descapotables o sin cubierta, como el caso del Caterham Seven, presentan una menor rigidez a torsión que un vehículo convencional y, por lo tanto, son menos seguros.

Este pequeño ensayo se puede extrapolar a cualquier otro vehículo y aunque en la realidad, los ingenieros de las distintas marcas realizan muchas más pruebas, es un punto de partida para que el lector adquiera los conocimientos básicos sobre chasis tubulares.