Hoàn thiện, thiết kế công nghệ lắp ráp dòng xe mini buýt thông dụng từ 6 + 8 chỗ ngồi mang nhãn hiệu Việt Nam Phần tính biến dạng và tính ứng suất vỏ xe

Hoàn thiện, thiết kế công nghệ lắp ráp dòng xe mini buýt thông dụng từ 6 + 8 chỗ ngồi mang nhãn hiệu Việt Nam Phần tính biến dạng và tính ứng suất vỏ xe

BCN VSAE CATD

Bé C«ng nghiÖp Héi Kü s− « t« ViÖt Nam Trung t©m ph¸t triÓn c«ng nghÖ « t«

=====o0o=====

B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc kü thuËt Dù ¸n

Hoµn thiÖn thiÕt kÕ, c«ng nghÖ chÕ t¹o vµ l¾p r¸p dßng xe mini

buýt th«ng dông 6 ÷ 8 chç ngåi mang nh∙n hiÖu ViÖt Nam

Mục lục

1 Giải bài toán tính biến dạng của vỏ xe bằng phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) 1

1.1 Một số khái niệm của phương pháp PTHH 1

1.2 Chương trình phân tích kết cấu ANSYS .3

1.2.1 Tổng quan về ANSYS 3

1.2.2 Kết cấu phần mềm ANSYS 4

1.2.3 Cấu trúc tệp dữ liệu vào và dạng dữ liệu ra của ANSYS .9

1.3 Cơ sở thiết lập mô hình PTHH của vỏ xe 10

1.3.1 Đặc điểm, phân loại và tải trọng tác dụng lên khung vỏ xe 10

1.3.2 Kỹ thuật phân mảnh cấu trúc ô tô 12

1.3.3 Cơ sở và phương pháp xác định lưới nút và PTHH 13

1.4 Xây dựng mô hình PTHH của vỏ xe mini buýt 8 chỗ ngồi sử dụng cho chương trình ANSYS .13

1.4.1 Giả thiết và các bước xây dựng mô hình 13

1.4.2 Xác định hệ toạ độ chung .14

1.4.3 Phân mảnh cấu trúc vỏ xe minibus 8 chỗ ngồi .15

1.4.4 Xác định các nút, lưới, và gán các phần tử trên từng mảnh .19

1.4.5 Mô hình tính của bài toán xác định biến dạng và ứng suất của vỏ xe MEFFA 21

2 Tính toán biến dạng và ứng suất của vỏ xe minibus 8 chỗ ngồi .22

2.1 Xác định tải trọng động cho bài toán động sử dụng hàm thời gian .22

2.2 Một số kết quả tính toán ứng suất và biến dạng vỏ xe minibus 8 chỗ ngồi .23 2.2.1 Trường hợp vận tốc ban đầu của xe va chạm V0 =15km/h, phương va chạm 900 24 2.2.2 Trường hợp vận tốc ban đầu của xe va chạm V0 =20km/h, phương va chạm

900, còn xe bị va chạm có vận tốc bằng 0 Các kết quả được trình bày trên hình(14) 25 2.2.3 Trường hợp vận tốc ban đầu của xe va chạm V0 =48km/h, phương va chạm

430, còn xe bị va chạm có vận tốc bằng 0 Các kết quả được trình bày trên hình(15) 26

tính biến dạng và ứng suất vỏ xe minibus 6-8 chỗ ngồi

1 Giải bài toán tính biến dạng của vỏ xe bằng phương pháp phần tử hữu hạn

(PTHH)

1.1 Một số khái niệm của phương pháp PTHH

Phương pháp PTHH là phương pháp giải các bài toán kết cấu kế thừa tư tưởng của phương pháp xấp xỉ hàm và phương pháp sai phân hữu hạn

Trong phương pháp PTHH, vật thể liên tục được thay thế bằng một số hữu hạn các phần tử rời rạc có hình dạng đơn giản, nối với nhau ở một số điểm được qui định gọi là nút Các phần tử này giữ nguyên tính chất liên tục trong phạm vi của mỗi phần

tử, nhưng do có hình dạng đơn giản và kích thước bé nên cho phép nghiên cứu nó dễ dàng hơn trên cơ sở các qui luật về phân bố chuyển vị và nội lực Biến dạng và ứng suất bên trong phần tử cũng được biểu diễn theo chuyển vị nút Vì vậy có thể dùng nguyên

lý chuyển vị khả dĩ hoặc nguyên lý cực tiểu thế năng để đưa ra phương trình cân bằng cho phần tử với các chuyển vị nút là ẩn số

Các đặc trưng cơ bản của mỗi phần tử được xác định và mô tả dưới dạng các ma trận độ cứng của các phần tử Các ma trận này được sử dụng để ghép các phần tử thành một mô hình rời rạc hoá của kết cấu thực cũng dưới dạng một ma trận độ cứng của cả kết cấu

Các tác động ngoài gây ra nội lực và chuyển vị của kết cấu được qui đổi về các ứng lực tại nút và được mô tả trong ma trận tải trọng nút tương đương Các ẩn số cần tìm là các chuyển vị nút (hoặc nội lực tại các nút) được xác định trong ma trận chuyển

vị nút hoặc ma trận nội lực nút Các ma trận độ cứng, ma trận chuyển vị nút, ma trận tải trọng được gọi là các ma trận cơ bản quan hệ với nhau trong phương trình cân bằng theo qui luật tuyến tính hay phi tuyến tuỳ thuộc vào ứng xử thật của kết cấu

Thuật toán của phương pháp PTHH được xây dựng dựa trên việc xác lập các ma trận cơ bản và qui luật liên hệ giữa các ma trận này để có thể phản ánh gần đúng cách ứng xử thật của kết cấu và các tác động lên kết cấu

Mô hình toán của phương pháp PTHH là hệ các phương trình đại số tuyến tính hoặc phi tuyến Điều kiện tồn tại nghiệm của hệ phương trình này được mô tả qua các

điều kiện liên kết của kết cấu thường gọi là các điều kiện biên của bài toán

Thông thường các phần mềm phân tích kết cấu hiện nay đều có thể tính toán cho các trạng thái tĩnh và động

Phân tích kết cấu trong bài toán tĩnh là giải hệ phương trình tuyến tính

[ ]K uρ Rρ

= (1) Trong đó :

Phân tích kết cấu trong bài toán động có nhiều dạng: Phân tích theo trạng thái dao

động điều hoà, phân tích theo trị riêng và các véc tơ riêng, phân tích phổ phản ứng hay hàm thời gian

Khi tính toán kết cấu chịu tải trọng động theo phổ phản ứng hoặc khi phân theo hàm thời gian dùng phương pháp xếp chồng, cần phải xác định các dạng dao động tự

do có lực cản và tần số dao động của hệ Điều này đi đến giải nghiệm của bài toán trị riêng sau:

[ ][ ] [ ][ ] [ ]2

K (2) Trong đó :

Sau khi giải hệ phương trình trên xác định được các ẩn số là các chuyển vị nút, có thể tiếp tục xác định trường ứng suất, biến dạng của kết cấu theo qui luật đã biết của cơ học

Thuật toán tổng quát của phương pháp PTHH bao gồm các bước sau:

Bước 1) Rời rạc hoá các kết cấu thực thành một lưới các phần tử chọn trước mô tả dạng hình học của kết cấu và phù hợp với yêu cầu chính xác của bài toán

Bước 2) Xác định các ma trận cơ bản cho từng phần tử

Bước 3) Ghép các ma trận cơ bản cùng loại thành ma trận kết cấu theo trục toạ

độ chung của cả kết cấu

Bước 4) Đưa điều kiện biên vào ma trận độ cứng của kết cấu để khử dạng suy biến của nó

Bước 5) Giải hệ phương trình để xác định ma trận chuyển vị nút của cả kết cấu Bước 6) Từ chuyển vị nút xác định nội lực cho từng phần tử

Bước 7) Vẽ biểu đồ nội lực của kết cấu

Trong phần này tập trung nghiên cứu khả năng tính toán biến dạng và ứng suất của vỏ xe bằng các phần mềm phân tích kết cấu trên cơ sở của phương pháp PTHH Các phần mềm tính toán biến dạng và ứng suất theo PTHH hiện nay có khá nhiều, trong đó phần mềm ANSYS hiện đang sử dụng phổ biến ở Việt Nam Để có thể phân tích kết cấu vỏ xe bằng phần mềm này cần xây dựng mô hình PTHH của vỏ xe và xác

định điều kiện biên cũng như điều kiện tải trọng tác dụng lên chúng Để nắm được trình tự và xây dựng bài toán tính biến dạng và ứng suất vỏ xe trong ANSYS, trước hết cần giới thiệu sơ lược về ANSYS và khả năng ứng dụng của nó

1.2 Chương trình phân tích kết cấu ANSYS

1.2.1 Tổng quan về ANSYS

ANSYS là một gói phần mềm FEA (Finite Element Analysis) hoàn chỉnh dùng để mô phỏng, tính toán, thiết kế trong công nghiệp, ANSYS đã và đang được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới trong hầu hết các lĩnh vực kỹ thuật như: Kết cấu; nhiệt; dòng chảy; điện, tĩnh điện; điện từ và tương tác giữa các môi trường, các hệ vật lý

• ANSYS/ Multiphysics là sản phẩm tổng quát nhất của ANSYS, nó chứa tất cả các khả năng của ANSYS và bao trùm tất cả các lĩnh vực kỹ thuật

• Có ba sản phẩm thành phần chính dẫn xuất từ ANSYS/ Multiphysics là:

- ANSYS/ Mechanical: tính toán kết cấu và nhiệt

- ANSYS/ Emag: tính toán điện từ

- ANSYS/ Flotran: tính toán dòng chảy (Computational Fluid Dynamics CFD) Sơ đồ cấu trúc của nó được thể hiện trên hình (1)

- ANSYS/ ProFEA: cho phép phân tích và tối ưu thiết kế trong môi trường CAD pro/ ENGINER

Hình 1 Sơ đồ cấu trúc phần mềm ANSYS/Multiphysics

1.2.2 Kết cấu phần mềm ANSYS

Về mặt cấu trúc, phần mềm ANSYS chia thành 3 mô đun lớn:

- Modul Tiền xử lí (Preprocessing)

- Modul Giải (Solution)

- Modul Hậu xử lí (Postprocessing)

(1) Modul Tiền xử lí (Preprocesing)

Modul này cho phép người dùng có thể chuẩn bị những thao tác để cho quá trình giải bao gồm xây dựng mô hình hình học, định kiểu phần tử, lựa chọn mô hình vật liệu, chia lưới phần tử hữu hạn, đặt tải

• Xây dựng mô hình hình học

Dựng mô hình hình học trong ANSYS có thể theo 2 khả năng: Xây dựng trực tiếp

và xây dựng gián tiếp

Phương pháp thứ nhất là có thể dựng trực tiếp mô hình hình học trên giao diện đồ hoạ của ANSYS thông qua các lệnh mô hình Có thể dựng trực tiếp mô hình bằng các khối cơ sở rồi sử dụng các phép toán lôgic để có thể tạo được những mô hình phức tạp hơn Nếu mô hình phức tạp thì thao tác bắt đầu từ các điểm, rồi từ đó dựng thành

đường, miền và khối thông qua các lệnh xử lý về đồ hoạ trong ANSYS Phương pháp này có ưu điểm là toàn bộ dữ liệu của mô hình hình học của bài toán được đưa vào trực tiếp nên không có sai lệch khi chuyển đổi dữ liệu

Phương pháp thứ hai là xây dựng mô hình từ những phần mềm thiết kế mạnh như Pro/ Engineer, Catia, SolidWork rồi liên kết với Ansys để đưa mô hình hình học vào

Ưu điểm của phương pháp này là có thể dựng được những mô hình rất phức tạp nhưng trong quá trình chuyển đổi lại gây ra một sai số nhất định, đặc biệt rất khó điều khiển toạ độ cũng như tương quan vị trí giữa các bộ phận

+ Dạng giả thiết của trường chuyển vị: bậc nhất hoặc bậc hai

Ansys có một thư viện gồm hơn 150 kiểu phần tử để người dùng lựa chọn

* Phân loại phần tử:

+ Các phần tử một chiều:

- Phần tử thanh (Spar): LINK8, LINK180…

- Phần tử dầm (Beam): BEAM4, BEAM23, BEAM54…

- Phần tử lò xo (Spring)

+ Các phần tử vỏ: SHELL51, SELL61, SELL163

+ Các phần tử khối 2D: PLANE25, PLANE42,

- Dùng để tạo mô hình mặt cắt ngang của những đối tượng khối 3D

- Phải được mô hình hoá trong mặt phẳng X-Y của hệ toạ độ Đề các tổng thể

- Tất cả các tải đều nằm trong mặt phẳng X-Y, và các ứng xử (các chuyển vị) cũng nằm trong mặt phẳng X-Y

- ứng xử của phần tử có thể thuộc một trong các bài toán sau: ứng suất phẳng, biến dạng phẳng, đối xứng trục, điều hoà đối xứng trục

+ Các phần tử khối 3D: SOLID92, SOLID95,SOLID164, SOLID185,

- Dùng cho những kết cấu mà do mô hình hình học, vật liệu, tải, hoặc do yêu cầu kết quả chi tiết không thể mô hình hoá bằng những phần tử đơn giản hơn

- Dùng để khi mô hình hình học được nhập từ các hệ CAD 3D, mà nếu chuyển sang mô hình 2D hoặc vỏ thì sẽ mất nhiều thời gian

+ Một số dạng phần tử đặc biệt: COMBIN14, MASS21, MATRIX50,

ANSYS còn có khả năng cho phép người dùng định nghĩa phần tử riêng tuỳ từng trường hợp cụ thể Ngoài ra đối với từng bài toán ANSYS phân chia thành các lớp phần

tử riêng như lớp phần tử dùng cho bài toán cấu trúc, lớp phần tử dùng cho bài toán phân tích dòng chảy, lớp phần tử dùng cho bài toán nhiệt, Phần tử dùng trong mỗi lớp bài toán có những yêu cầu riêng cũng như các thông số đầu vào và đầu ra khác nhau

Mỗi phân tích đòi hỏi nhập vào một vài thuộc tính vật liệu: Mô đun đàn hồi Ex

đối với những phần tử kết cấu, độ dẫn nhiệt Kxx đối với những phần tử nhiệt

ANSYS cung cấp cho người dùng thư viện vật liệu với rất nhiều mô hình vật liệu khác nhau ứng dụng trong các bài toán khác nhau: mô hình vật liệu đẳng hướng, dị hướng, đàn hồi phi tuyến, dẻo phụ thuộc tốc độ biến dạng, siêu đàn hồi

+ Một số qui tắc chia lưới phần tử:

- Hạn chế dạng phần tử: dạng tứ giác cho diện tích và dạng lục giác cho thể tích

- Có một mẫu đều đặn với những dãy phần tử rõ ràng

- Thích hợp duy nhất cho những thể tích hoặc diện tích "đều đặn" ví dụ như hình chữ nhật hay hình hộp

b) Phương pháp chia lưới có qui tắc

Tuỳ từng bài toán và đặc điểm cụ thể người dùng có thể quyết định chia lưới theo một trong hai kiểu trên Kiểu chia lưới tự do thường được áp dụng trong bài toán kết cấu, kiểu chia lưới có qui tắc thường được áp dụng trong bài toán phân tích biến dạng lớn

Nguyên tắc cơ bản của FEA là khi số phần tử (mật độ lưới) tăng lên, thì lời giải FEA càng tiến gần đến lời giải chính xác Tuy nhiên, khi số phần tử tăng lên thì thời gian tính toán và nhu cầu về tài nguyên máy tính cũng tăng lên

(2) Modul giải (Solution)

* Tải trọng áp đặt vào mô hình trong ANSYS được chia thành một số dạng cơ bản như sau:

- Những ràng buộc DOF: áp đặt bằng DOF, ví dụ như chuyển vị trong một phân tích ứng suất, hoặc nhiệt độ trong một phân tích nhiệt

- Tải tập trung (Concentrated load): Tải đặt vào điểm, ví dụ như lực hoặc tiêu thụ dòng nhiệt

- Tải bề mặt (Surface load): Tải phân bố trên toàn bộ một bề mặt

- Tải vật thể (Body load): Tải thể tích hoặc tải trường, ví dụ nhiệt độ (gây nên giãn nở nhiệt) hoặc sự sinh nhiệt bên trong

- Tải quán tính (Inertia load): Tải khối lượng kết cấu hoặc tải quán tính, ví dụ trọng lực hoặc vận tốc quay

* Với mỗi kiểu bài toán khác nhau sẽ có loại tải khác nhau:

- Đối với bài toán phân tích cấu trúc, tải có thể là: chuyển vị theo các phương, lực tác dụng theo các phương ( bao gồm lực khối , lực mặt), áp suất, nhiệt độ (cho trường hợp biến dạng nhiệt) và gia tốc trọng trường…

Có thể đặt tải trên mô hình hình học hoặc trực tiếp trên mô hình FEM (các nút và các phần tử) Dù cho cách đặt tải như thế nào, thì FEM cũng cần có tải trên mô hình phần tử hữu hạn Vì thế, tải đặt trên mô hình hình học sẽ được tự động chuyển đổi đến các nút và phần tử trong quá trình giải

* Các phân tích tĩnh và động lực học:

- Một phân tích tĩnh được giả thiết rằng chỉ có các lực liên quan đến độ cứng là quan trọng Một phân tích động lực học tính đến cả ba dạng lực, thường sẽ phải tính

đến lực quán tính và lực cản nếu tải áp đặt thay đổi nhanh theo thời gian

- Vì vậy có thể dùng tính chất phụ thuộc thời gian của tải để chọn giữa hai kiểu phân tích tĩnh và động lực học Nếu tải là hằng số trong một khoảng thời gian tương

đối dài, thì chọn phân tích tĩnh, còn không thì chọn phân tích động lực học

* Phân tích tuyến tính và phi tuyến:

+ Một phân tích tuyến tính với giả thiết rằng tải áp đặt vào làm thay đổi không

đáng kể đến độ cứng của kết cấu Các dấu hiệu điển hình:

- Chuyển vị nhỏ

- Biến dạng và ứng suất nằm trong miền đàn hồi

- Không có những thay đổi đột ngột trong độ cứng, ví dụ như hai vật thể vào hoặc

ra khỏi tiếp xúc

+ Một phân tích phi tuyến là cần thiết nếu tải áp đặt làm thay đổi nhiều độ cứng của kết cấu Các nguyên nhân cơ bản dẫn đến sự thay đổi độ cứng của kết cấu là:

- Biến dạng ra khỏi vùng đàn hồi (dẻo)

- Chuyển vị lớn, ví dụ như tải áp đặt trên một cần câu

- Tiếp xúc giữa hai vật thể

(3) Modul hậu xử lí (Postprocessing)

Hậu xử lí là khâu quan trọng trong các bước phân tích bài toán ANSYS cung cấp hai mô đun hậu xử lí để lưu trữ kết quả phân tích tính toán Đó là modun xử lí kết quả tổng quát POST1 và mô đun xử lí kết quả theo thời gian POST26

Modun POST1 cho phép hiển thị kết quả dưới dạng: Các đường đồng mức (thể hiện sự thay đổi ứng suất, biến dạng ), biến dạng (mức độ và phân bố biến dạng dưới tác dụng của tải trọng), véc tơ (véc tơ chuyển vị, xoay ), phản lực, dòng chảy và chuyển đổi dòng chảy

Sử dụng modun POST26 để hiển thị kết quả phân tích dưới dạng hàm của thời gian, có thể xây dựng các dạng của đồ thị như đồ thị ứng suất tại nút theo thời gian

1.2.3 Cấu trúc tệp dữ liệu vào và dạng dữ liệu ra của ANSYS

Trong phần này trình bày sơ lược cấu trúc tệp dữ vào của ANSYS, chi tiết xem trong tài liệu [22] Dữ liệu vào của sơ đồ kết cấu được tổ chức thành tệp dạng văn bản (text), trong đó có thể sử dụng sự lựa chọn tự sinh và các kỹ thuật nhập số liệu khác cho phép nhập dữ liệu rất nhanh và tiện lợi Tệp dữ liệu đưa vào của ANSYS được tổ chức dưới dạng văn bản bao gồm 15 khối dữ liệu độc lập theo kiểu riêng biệt với dòng ngăn cách cho từng khối Các khối dữ liệu của ANSYS được trình bày trong bảng 1

Bảng 1 Các khối dữ liệu của ANSYS

Định nghĩa thuộc tính vật liệu Xây dựng mô hình cơ bản Các toán tử lôgic hoặc kéo dãn phần tử Chia lưới các phần tử

Dữ liệu tải trọng tại nút (lực tập trung và mô men tập trung)

Dữ liệu tải trọng phân bố hoặc áp suất Dữ liệu về tải trọng nhiệt

1.3 Cơ sở thiết lập mô hình PTHH của vỏ xe

1.3.1 Đặc điểm, phân loại và tải trọng tác dụng lên khung vỏ xe

(1) Phân loại và yêu cầu đối với khung vỏ xe

Khung vỏ xe là phần tử chịu lực chính của xe, là cơ sở lắp đặt các cụm, hệ thống của xe Khung vỏ xe có kết cấu khá đa dạng và phức tạp, do vậy việc phân loại khung

vỏ xe có tính tương đối Phụ thuộc vào công dụng, bố trí chung của các loại xe và đặc

điểm chịu lực, khung vỏ xe có thể được chia làm ba loại: Khung chịu lực; vỏ chịu lực

và loại hỗn hợp

Khung vỏ xe cần bảo đảm độ cứng vững cao, độ biến dạng nhỏ, độ bền và độ bền lâu Muốn vậy, khi thiết kế cần xác định các ứng suất, nội lực trong khung vỏ xe dưới tác dụng của các tải trọng Các giá trị này phải phải nằm trong giới hạn cho phép và không gây ra sự phá huỷ kết cấu do mỏi trong toàn bộ thời gian sử dụng xe Đối với vỏ

xe kín, độ cứng vững của nó cần phải đảm bảo tránh được các hiện tượng: Nứt vỡ kính lái, kính hậu khi khung vỏ xe chịu xoắn, kẹt cửa xe và biến dạng gây kẹt kính cửa xe, hư hỏng bề mặt vỏ xe hoặc cộng hưởng dao động riêng

(2) Đặc điểm kết cấu khung vỏ xe

Về kết cấu khung vỏ xe có thể chia làm hai phần chính: Phần trên (vỏ riêng), tạo không gian cho người lái, hành khách và hàng hoá; phần dưới (phần cơ sở), gồm sàn

xe, các gân tăng cứng, đà ngang và khung xe (nếu có) là cơ sở để lắp ráp hệ thống truyền lực và phần vận hành Liên kết hai phần nói trên có thể là tháo rời (bu lông kẹp) hoặc không tháo rời (hàn, dập mép)

Phần trên của vỏ xe gồm khung xương và các tấm ốp, phụ thuộc vào dạng chịu lực của các tấm ốp, vỏ xe được chia làm ba loại: khung xương, tấm vỏ và khung xương tấm vỏ kết hợp

• Vỏ xe dạng khung xương bao gồm khung xương làm bằng phần tử thanh có thiết diện hộp kín hoặc hở, các tấm ốp làm bằng kim loại nhẹ hoặc chất dẻo lắp đặt trên khung xương

• Vỏ xe dạng khung xương - tấm vỏ kết hợp, tải trọng được truyền qua khung xương và một phần qua tấm ốp ngoài Vỏ xe loại này không cho phép sử dụng hai loại vật liệu

• Vỏ xe dạng tấm chỉ bao gồm các tấm ngoài và trong được liên kết với nhau để có khả năng chịu lực Vỏ loại này cho phép chế tạo bằng phương pháp dập các mảnh nhỏ

và hàn lại thành tấm có thiết diện kín phức tạp

Vật liệu làm khung vỏ xe phải đảm bảo các yêu cầu sau:

Giới hạn chảy dẻo cao, ít nhạy cảm với hiện tượng tập trung ứng suất, có thể sử dụng để gia công bằng các phương pháp dập nguội, hàn Do vậy khi chế tạo khung vỏ

xe thường sử dụng dạng thép hợp kim có hàm lượng các bon thấp và trung bình Khung

xe du lịch được chế tạo bằng thép kết cấu 20 dầy 3,0 - 4,0 mm Khung xe tải sử dụng thép 25, 30T, 15ҐЮT có chiều dầy 5,0 - 9,0mm

Vật liệu làm vỏ xe, do yêu cầu khi dập, vật liệu chế tạo vỏ xe thường là thép chuyên dụng như 08KП, 08Ю của Liên xô (cũ) và thép kết cấu 08, CT15 Các chi tiết chịu tác động ăn mòn cao như sàn xe, nóc xe, hộp chắn bùn dùng thép mạ kẽm Các tấm lớn như nắp ca-pô, cửa xe, sàn xe dùng thép lá dày 0,6 - 0,8 mm Các chi tiết phần khung xương có chiều dày 1,0 - 1,3 mm

(3) Tải trọng tác dụng lên khung vỏ xe

Tính toán độ bền khung vỏ xe có nhiều phương pháp và phụ thuộc nhiều vào đặc

điểm kết cấu của khung vỏ, chế độ tải trọng, vật liệu và phương pháp chế tạo Các loại khung vỏ xe có kết cấu rất đa dạng do khung xe, đặc biệt là vỏ xe còn phải đáp ứng nhiều yêu cầu về bố trí chung, tạo dáng khí động học, thẩm mỹ nên việc tính toán nó

đòi hỏi phải sử dụng các phương pháp số với các công cụ mạnh như máy tính kết hợp với các kết quả thử nghiệm thực tế để hoàn thiện kết cấu

Khung vỏ ô tô được tính toán theo hai bài toán tĩnh và động tương ứng với hai loại tải trọng: Tải trọng tĩnh và tải trọng động

Tải trọng tĩnh tác động lên khung vỏ xe có thể phân thành hai nhóm: Tải trọng tác động lên khung xe và tải trọng tác động lên vỏ xe

* Tải trọng tĩnh tác động lên vỏ gồm có:

• Trọng lượng bản thân vỏ xe

• Người lái, hành khách, hàng hoá

• Các cụm hệ thống lắp đặt trực tiếp với vỏ xe

Ngoài ra còn phải kể đến các tải trọng động như lực cản của không khí, các lực quán tính khi xe chuyển động không đều và khi xe chuyển động trên quĩ đạo cong

1.3.2 Kỹ thuật phân mảnh cấu trúc ô tô

Phân mảnh cấu trúc nhằm mục đích giảm khối lượng nhập dữ liệu, dễ xử lý số liệu và kết quả tính toán, đồng thời giảm thời gian tính toán Phân mảnh cấu trúc được dựa trên phương pháp bề mặt kết cấu đơn nguyên hay còn gọi là phương pháp SSS (Simple Structural Surface), có nghĩa là một bề mặt kết cấu đơn là một phần tử kết cấu phẳng hoặc là một cụm có thể được nghiên cứu như phần tử cứng chỉ ở dạng mặt phẳng Việc phân mảnh cấu trúc phải dựa trên các nguyên tắc chính sau[48]:

• Một kết cấu SSS có thể chỉ chịu được lực kéo, nén và lực cắt trong mặt phẳng của nó (In - plane)

• Các phần tử tăng cứng phải chịu được các lực nén trong mặt phẳng của SSS Các phần tử tăng cứng phải đủ lớn để chịu được các lực phân bố vuông góc

• Các lực tập trung lớn cần phải truyền tới mặt phẳng của một SSS lân cận

• Khi một lực tập trung lớn tác dụng trong mặt phẳng của SSS, một phần tử tăng cứng có thể được coi như là thành phần để phân chia lực

• Mô tả được đặc điểm cấu trúc chịu lực của kết cấu, phản ánh được sự phân mảnh cấu trúc theo qui trình công nghệ chế tạo