LỰA CHỌN VẬT LIỆU ĐA RÀNG BUỘC ĐA MỤC TIÊU

LỰA CHỌN VẬT LIỆU ĐA RÀNG BUỘC ĐA MỤC TIÊULỰA CHỌN VẬT LIỆU ĐA RÀNG BUỘC ĐA MỤC TIÊULỰA CHỌN VẬT LIỆU ĐA RÀNG BUỘC ĐA MỤC TIÊULỰA CHỌN VẬT LIỆU ĐA RÀNG BUỘC ĐA MỤC TIÊULỰA CHỌN VẬT LIỆU ĐA RÀNG BUỘC ĐA MỤC TIÊULỰA CHỌN VẬT LIỆU ĐA RÀNG BUỘC ĐA MỤC TIÊULỰA CHỌN VẬT LIỆU ĐA RÀNG BUỘC ĐA MỤC TIÊU

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

Môn: CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY

VÀ THIẾT BỊ HÓA HỌC

GVHD: Thầy: Hoàng Trung Ngôn

Sinh viên : Nguyễn Chí Đạt 61000631

Hoàng Ngọc Thiện 61003146 Đoàn Thị Thanh Huyền 61201426 Lâm Huỳnh Như 6120 Nguyễn Du 61000532

LỰA CHỌN VẬT LIỆU ĐA RÀNG BUỘC & ĐA MỤC TIÊU

Trang 2

I Giới thiệu và tóm tắt

Trang 3

Cốc giấy xài một lần: Trọng lượng - giá thành

Trang 4

Trình tự:

-Giải quyết vấn đề theo từng bước riêng

-Loại bỏ bước đó nếu gặp lỗi

-Trình tự được chọn là trình tự không có vấn đề xấu xảy ra

Trang 6

Nhiệm vụ

Nhiều ràng buộc, 1 mục tiêu:

-Xác định thông số giới hạn tới đối tượng.

-Sàng lọc các thông số.

-Đánh giá những thông số quan trọng nhất.

Nhiều ràng buộc, 1 mục tiêu:

-Xác định thông số giới hạn tới đối tượng.

-Sàng lọc các thông số.

-Đánh giá những thông số quan trọng nhất.

Nhiều ràng buộc, 2 mục tiêu -Xác định các thông số giới hạn của từng đối tượng -Sàng lọc các thông số.

-Cân nhắc tính kinh tế cho các đối tượng đó.

-Nếu cần thiết thì thiết kể hệ thống đánh giá thiệt hai.

Nhiều ràng buộc, 2 mục tiêu -Xác định các thông số giới hạn của từng đối tượng -Sàng lọc các thông số.

-Cân nhắc tính kinh tế cho các đối tượng đó.

-Nếu cần thiết thì thiết kể hệ thống đánh giá thiệt hai.

Nhiều ràng buộc, nhiều mục tiêu -Xác định các thông số giới hạn từng đối tượng -Sàng lọc thông số.

-Cân nhắc tính kinh tế cho các đối tượng -Thiết kế biểu đồ so sánh.

Nhiều ràng buộc, nhiều mục tiêu -Xác định các thông số giới hạn từng đối tượng -Sàng lọc thông số.

-Cân nhắc tính kinh tế cho các đối tượng -Thiết kế biểu đồ so sánh.

Trang 7

Tìm kiếm thông tin nào lá tối ưu và sử dụng nó cho lựa chọn cuối.

Đánh giá, sử dụng các số liệu mô tả đối tượng (khối lượng, thể tích, chi phí) hoặc đơn giản là giá trị của vật liệu để đưa

vào phương trình tính toán.

Lập bảng sàng lọc: xem xét mỗi hạn chế ở từng bước cụ thể.

II Lựa chon với nhiều ràng buộc

Giải quyết bằng cách xác định các yếu tố ảnh hưởng và các yêu cầu đề ra Theo trình tự sau:

Trang 9

a Phương pháp phân tích số liệu:

Là một phương pháp mạnh để giải quyết các vấn đề liên quan tới min-max của số liệ u.

b Phương pháp đồ thị

Trang 10

III Lựa chon vật liệu phù hợp với lợi ích

Trên thực tế, vật liệu được lựa chọn phải đảm bảo việc thỏa mãn được sự hài hòa giữa các mục đích khác nhau

Giảm thiểu khối lượng- một mục tiêu chung trong việc thiết kế những thiết bị di chuyển hoặc có thể di chuyển,

dao động nhưng vẫn đảm bảo chịu đựng được những tác động bên ngoài (dùng trong hàng không vũ trụ và vận tải trên mặt đất)

Trang 11

Giảm thiểu thể tích- bởi vì tiết kiệm được vật liệu, đồng thời không gian càng ngày càng quý( như là các ổ đĩa

di động mỏng hơn bao giờ hết, điện thoại di động, máy tính xách tay….và các thiết bị nhỏ hơn, dễ dàng đóng g

ói và có nhiều chức năng hơn trong một thể tích nhất định)

Trang 12

Giảm thiểu chi phí- lợi nhuận phụ thuộc vào sự chênh lệch giữa chi phí và giá trị (xét tại một thời đi

ểm), cách thiết thực nhất để tăng sự khác biệt này là giảm chi phí

Trang 13

Giảm thiểu tác động môi trường- các thiệt hại do môi trường xung quanh chúng ta g

ây ra

Trang 14

Chiến lược thương mại: hãy xem xét các lựa chọn để giảm thiểu cả về khối lư

ợng lẫn chi phí trong khi cũng gặp một số ràng buộc như là yêu cầu về nhiệt độ, chống ăn mòn trong một số môi trường nhất định chúng ta xác định một dung d ịch là lựa chọn khả thi của các vật liệu , đáp ứng tất cả các ràng buộc nhưng khô

ng phải tối ưu hóa theo một trong các mục tiêu

Trang 15

IV Nghiên cứu trường hợp –

Đa ràng buộc và xung đột giữa các mục tiêu

Trang 16

Thanh truyền là chi tiết quan trọng nếu bị hỏng sẽ gây tai nạn phải bền nhưng phải nhẹ

1 Đa ràng buộc: thanh truyền (tay dên) của động cơ công năng cao

Trang 17

Ràng buộc

• Chịu đượchiện tượng mỏi

• Chịu được hiện tượng oằn

Trang 18

Hàm mục tiêu:

Ràng buộc của sự mỏi:

Khối lượng vừa gặp giới hạn mỏi :

Gọi M1=ρ/σe hệ số thứ nhất của vật liệu

Trang 19

Ràng buộc của sự oằn:

Với là moment quán tính; Có

Khối lượng vừa gặp hiện tượng oằn: :

Gọi M2=ρ/E1/2 hệ số thứ hai của vật liệu

Trang 20

Cho m1 và m2 bằng nhau ta được:

Với giá trịn F/L2 là hệ số tải trọng cấu trúc

Trang 22

 Vấn đề:

• Sự thu nhỏ các thiết bị điện tử của người tiêu dùng như ĐTDĐ, PDAs mp3, máy nghe đĩa mini…đang là mục tiêu chín

h cho các nhà thiết kế sản phẩm

• Ý tưởng là thiết bị có thể thu nhỏ để bỏ vào túi áo, quần…

• Một số thiết bị chỉ dày chưa đến 12mm

• => Vỏ phải đủ cứng và bền để bảo vệ thiết bị, màn hình, các chi tiết trong thiết bị đó

2 Mục tiêu đối lập : vỏ của máy nghe đĩa mini

Trang 24

• Vỏ thông thường được làm bằng khuôn nhựa ABS , để đủ cứng, chúng phải dày tối thiểu 1mm

•  vỏ sẽ chiếm 20% thể tích thiết bị

• Đặc biệt đối với điện thoại di dộng và laptop, mỏng và nhẹ là 2 yếu tố quan trọng làm nên giá trị của thiết bị

– Nhưng hậu quả của vỏ quá mỏng rất nghiêm trọng: nếu ko đủ cứng, khi chịu lực uốn , nó sẽ làm hỏng màn hình của thiết bị

Trang 25

 Thách thức:

– Xác định vật liệu bền + nhẹ nhưng phải đủ cứng, ít nhất cứng bằng nhựa ABS

– Thiết bị mỏng nhất nhưng chưa chắc sẽ nhẹ nhất và ngược lại

=> lựa chọn các phương án cho phù hợp

Trang 28

• S ≥ S* :độ bền thực tế ≥ độ bền khi thiết kế

• 

⇒ độ dày t nhỏ nhất khi giá trị 1/E1/3 nhỏ nhất

 Khối lượng bảng trên 1 đơn vị diện tích : ma = ρt (ρ là khối lượng riêng)

 bảng nhẹ nhất sẽ được làm từ vật liệu có giá trị

(2) nhỏ nhất

(1)

Trang 29

• Dùng bảng ABS, độ cứng là S* để làm tiêu chuẩn so sánh

• Bảng ABS có modul E0 và khối lượng riêng ρ0

• 1 bảng khác làm từ vật liệu có modul E và ρ

Theo (1) và (2)

Trang 30

• Lựa chọn

Trang 31

• Đồ thị giới hạn 1 vài loại vật liệu đơn giản phổ biến

• Chia thành 4 khu vực với vật liệu ABS ở trung tâm (1 :1)

• => vật liệu gần đường nét đứt (trade-off) là lựa chọn tốt nhất

•  phần lớn vật liệu trong khu vực A

 Muốn chi tiết hơn, xác định hàm Z*, đơn vị tiền tệ

Trang 33

3 Mục đích mâu thuẫn: nguyên liệu cho caliper của thắng đĩa

• Mô hình

• Các caliper phanh có thể được lý tưởng hóa như hai dầm với chiều dài L, chiều sâu b và độ dày h, có ngàm hai đầu

Trang 34

• Mỗi dầm chịu tải trong uốn khi phanh được hoạt động, và vì phanh tạo nhiệt, nó nóng lên.

• Chiều dài của nó L và chiều sâu b và bề dày h

• Các độ cứng chống uốn S : nếu S nhỏ caliper sẽ bị cong, làm giảm hiệu quả phanh và làm phanh rung

• Khả năng truyền nhiệt: phần lượng nhiệt sinh ra trong qúa trình phanh phải được dẫn ra ngoài qua các caliper

Trang 35

• Bắt đầu với hai mục tiêu đầu tiên: giảm thiểu khối lượng và tối đa hóa truyền nhiệt

– Khối lượng của các caliper tỉ lệ với một trong các dầm Khối lượng của nó trên một đơn vị diện tích:

(10.21)– Lượng nhiệt truyền qua một đơn vị diện tích:

•

(10.22)

Trang 36

Với ràng buộc của độ cứng để caliper không bị cong và rung ta có điều kiện:

 Trong đó hằng số C1 phụ thuộc vào sự phân bố tải trọng

Suy ra bề dày h phải thỏa:

(10.23)

(10.24)

Trang 37

Thay h vào (10.21) và (10.22) ta có:

(10.25)

(10.26)

Trang 38

Dùng gang ( có ma0, ρ0, E0 và λ0) để làm tiêu chuẩn so sánh:

(10.27)

và

(10.28)

Trang 39

Dùng gang ( có ma0, ρ0, E0 và λ0) để làm tiêu chuẩn so sánh:

(10.27)

và

(10.28)

Trang 41

Để tìm hiểu sâu hơn ta thiết lập hàm bổ sung:

Với αm* và αq* phần tiết kiệm khối lượng và phần tăng sự trao đổi nhiệt so với gang

(10.30)

Trang 42

Thank you for listening!

Định dạng
Số trang	42
Dung lượng	2,86 MB