PHÂN TÍCH TÍNH AN TOÀN kết cấu KHUNG XE KHÁCH sàn THẤP sản XUẤT tại VIỆT NAM THEO TIÊU CHUẨN ECE r66

Đây là tìa liệu nghiên cứu về khảo sát độ bền kết cấu khung xe khác sàn thấp cùa Samco theo tiêu chuẩn châu Âu ECE r66. Tài đề hoàn thành nghiêng cứu này tối mất khoảng nữa năm để đo đạt vẽ và mô phỏng tính toán. Hy vọng tài liệu này giúp it cho những bạn chuẩn bị tốt nghiệp và theo hướng thiết kết tính toán

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN TÍCH TÍNH AN TOÀN KẾT CẤU KHUNG XE KHÁCH SÀN THẤP SẢN XUẤT TẠI VIỆT NAM THEO TIÊU CHUẨN CHÂU

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

PHÂN TÍCH TÍNH AN TOÀN KẾT CẤU KHUNG XE KHÁCH SÀN THẤP SẢN XUẤT TẠI VIỆT NAM THEO TIÊU CHUẨN CHÂU

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho giáo vên hướng dẫn)

Tên đề tài:

Sinh viên thực hiện: MSSV:

MSSV:

Giáo viên hướng dẫn:

Cơ quan công tác : ĐT:

PHẦN NHẬN XÉT Tinh thần và thái độ thực hiện đồ án của sinh viên:

Kết quả thực hiện đồ án: Ưu nhược điểm :

Điểm mới:

Tồn tại nếu có:

KẾT LUẬN

… ngày… tháng… năm…

GVHD

KHOA CÔNG NGHỆ ĐỘNG LỰC

LỜI CAM KẾT

Chúng tôi, Lê Quang Nghiêm và Phạm Trương Công cam đoan rằng những công

việc trình bày trong đồ án “PHÂN TÍCH TÍNH AN TOÀN KẾT CẤU KHUNG XE

KHÁCH SÀN THẤP SẢN XUẤT TẠI VIỆT NAM THEO TIÊU CHUẨN CHÂU

ÂU – ECE R66” là tác phẩm gốc của chúng tôi và đã không được trình bày ở bất kỳ nơi

nào khác cho bất kỳ cấp bậc học Trong trường hợp các tài liệu tham khảo đã được sử

dụng từ sách, báo được công bố, báo cáo và các trang web, nó là hoàn toàn công nhận

phù hợp với các thông lệ tham khảo tiêu chuẩn của ngành

Ngày 20 tháng 04 năm 2016 Sinh viên ký tên

LÊ QUANG NGHIÊM PHẠM TRƯƠNG CÔNG

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Nhận thấy những lợi ích mà xe khách sàn thấp mang lại cho hệ thống giao thông nước ta và mức độ nghiêm trọng trong các vụ tại nạn lật xe, chúng tôi thực hiện đề tài phân tích tính anh toàn kết cấu khung xe khách sàn thấp sản xuất tại Việt Nam theo tiêu chuẩn châu Âu ECE R66 Đề tài sử dụng phần mềm hỗ trợ xây dựng phần tử hữu hạn HyperMesh, phần mềm hỗ trợ tính toán như LS-DYNA và phần mềm hiển thị kết quả

mô phỏng HyperView Trên cơ sở tính toán, phân tích độ biến dạng, khả năng chịu va đập, sự phân bố ứng suất trên khung xe khi xảy ra lật nghiêng theo tiêu chuẩn an toàn châu Âu ECE R66, đề tài đề xuất phương án cải tiến tăng độ dày các thanh chịu ứng suất lớn để đảm bảo an toàn cho kết cấu khung xe khách sàn thấp khi xảy ra lật nghiêng, biến dạng khung xe không xâm phạm vào không gian an toàn của hành khách, thỏa mãn các yêu cầu của tiêu chuẩn châu Âu ECE - R66

MỤC LỤC

LỜI CAM KẾT I TÓM TẮT ĐỀ TÀI II MỤC LỤC III DANH MỤC HÌNH ẢNH VI DANH MỤC BẢNG BIỂU X

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Đối tượng và mục đích nghiên cứu 2

1.2.1 Đối tượng nghiên cứu 2

1.2.2 Mục đích nghiên cứu 2

1.3 Phương pháp nghiên cứu 2

1.4 Phạm vi nghiên cứu 2

1.5 Giá trị khoa học và thực tiễn của đề tài 3

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4

2.1 Lý thuyết về phương pháp phần tử hữu hạn [4] 4

2.1.1 Quy tắc chia miền thành các phần tử 4

2.1.2 Các dạng phần tử hữu hạn 5

2.2 Giới thiệu các phần mềm hỗ trợ nghiên cứu 6

2.2.1 Phần mềm HyperWorks 6

2.2.2 Hypermesh 7

2.2.3 HyperView 9

2.2.4 Phần mềm LS-DYNA 9

2.3 Lý thuyết vật liệu kim loại 11

2.3.1 Mạng tinh thể của kim loại [5] 11

2.3.2 Phân loại các sai lệch trong mạng tinh thể: 12

2.3.3 Lệch và tác dụng của lệch trong tinh thể: 13

2.3.4 Cơ tính của vật liệu 15

2.4 Giới hạn lật đổ của ô tô trên mặt phẳng nghiêng [7] 17

2.5 Tiêu chuẩn ECE R66 18

2.5.1 Tiêu chuẩn không gian an toàn trong tiêu chuẩn ECE R66 19

2.5.2 Bố trí thử nghiệm và xác định vận tốc góc khi bắt đầu va chạm 20

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN KHUNG XE KHÁCH SÀN THẤP 23

3.1 Quy trình nghiên cứu 23

3.2 Xây dựng mô hình 3D 24

3.2.1 Khung xương mặt trước (đầu xe) 24

3.2.2 Khung xương mặt sau: 28

3.2.3 Khung xương hông trái 29

3.2.4 Khung xương hông phải 30

3.2.5 Khung xương mui 31

3.2.6 Khung xương sàn 32

3.3 Chia lưới mô hình khung xe 33

3.4 Kiểm tra, chỉnh sửa lưới và gắn kết những khung xương với nhau 34

3.4.1 Kiểm tra và chỉnh sửa lưới 35

3.4.2 Gắn kết khung xương 37

3.5 Thiết lập vật liệu, thuộc tính và gắn điều kiện biên theo tiêu chuẩn ECE R66 37

3.5.1 Thiết lập các thông số cho vật liệu ( Material) 38

3.5.2 Thiết lập thuộc tính vật liệu trong mô hình khung xe (Property) 39

3.5.3 Gán khối lượng (tải) các chi tiết lên mô hình 43

3.5.4 Xuất trọng tâm và tính khối lượng toàn tải của xe 45

3.5.5 Xây dựng mô hình thử nghiệm 47

3.5.6 Tạo các thẻ điều khiển 55

CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 57

4.1 Mô phỏng 57

4.2 Phân tích kết quả 57

4.2.1 Hiện thị mô hình trên phần mềm HyperView 57

4.2.2 Phân tích mô hình khung xương sau khi xảy ra va chạm 59

4.3 Phương án cải tiến 63

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 67

5.1 Kết luận chung 67

5.2 Hướng phát triển đề tài 67

LỜI CẢM ƠN 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1: Các dạng biên chung giữa hai phần tử 4

Hình 2.2: Dạng phần tử hữu hạn một chiều 5

Hình 2.3: Dạng phần tử hữu hạn hai chiều 5

Hình 2.4: Dạng phần tử ba chiều kiểu tứ diện 5

Hình 2.5: Phần tử hữu hạn ba chiều lăng trụ 5

Hình 2.6: Phần mềm HyperWorks 6

Hình 2.7: Giao diện HyperMesh 7

Hình 2.8: Khả năng giao tiếp của HyperMesh và các phần mềm khác 8

Hình 2.9: Tài liệu hướng dẫn trực tuyến 8

Hình 2.10: Giao diện phần mềm HyperView 9

Hình 2.11: Hộp thoại Start Input anf Output trên giao diện LS-DYNA 10

Hình 2.12: Giao diện chạy chương trình của LS-DYNA 11

Hình 2.13: Mô hình đơn tinh thể (a), đa tinh thể (b) và ảnh tế vi mẫu đa tinh thể sau tẩm thực (c) 11

Hình 2.14: Sai lệch điểm trong mạng tinh thể Nút trống Frenkel (a), Nút trống chottky (b) Nguyên tử xen kẽ (c) và thay thế (d) 12

Hình 2.15: Mô hình tạo lệch đường trong mạng tinh thể 13

Hình 2.16: Lệch xoắn 14

Hình 2.17: Vectơ trượt (Burgers) 14

Hình 2.18: Đường cong ứng suất - biến dạng 15

Hình 2.19: Lực tác dụng lên vật rắn khi nén 16

Hình 2.20: Sơ đồ lực và momen tác dụng lên xe 18

Hình 2.21: Không gian an toàn theo mặt cắt ngang 19

Hình 2.22: Không gian an toàn theo mặt cắt dọc 19

Hình 2.23: quá trình thử nghiệm lật nghiêng 20

Hình 2.24: Xe trên mặt phẳng nằm ngang 21

Hình 2.25: Xe bắt đầu lật 21

Hình 2.26: Bắt đầu xảy ra va chạm 22

Hình 3.1: Bản vẽ 2D mặt trước 24

Hình 3.2: Hộp thoại User Profiles 25

Hình 3.3: Tạo Components 25

Hình 3.4: Nhập tên components 26

Hình 3.5: Công cụ tạo node của HyperMesh 26

Hình 3.6: Công cụ Translate 26

Hình 3.7: Chức năng tạo mặt phẳng 26

Hình 3.8: Thanh thép mới được tạo 27

Hình 3.9: Các thanh thép cản trước 27

Hình 3.10: Mô hình khung xương mặt trước xe 27

Hình 3.11: Bản vẽ 2D mặt sau xe 28

Hình 3.12: Mô hình khung xương xương mặt sau 28

Hình 3.13: Bản vẽ 2D khung xương hông trái 29

Hình 3.14: Mô hình khung xương hông trái 29

Hình 3.15: Bản vẽ 2D khung xương hông phải 30

Hình 3.16: Mô hình khung xương hông phải 30

Hình 3.17: Bản vẽ 2D khung xương mui 31

Hình 3.18: Mô hình khung xương mui 32

Hình 3.19: Bản vẽ 2D sàn xe 32

Hình 3.20: Mô hình khung xương sàn xe 32

Hình 3.21: Mô hình khung xương xe 33

Hình 3.22: Công cụ chia lưới trong HyperMesh 33

Hình 3.23: Chia lưới mô hình khung xương hông phải 34

Hình 3.24: Mô hình trước khi chia lưới (a) và sau khi chi lưới (b) 34

Hình 3.25: Kiểm tra lỗi lưới mô hình 35

Hình 3.26: Lưới trước (a) và sau (b) khi chỉnh sửa 36

Hình 3.27: Tìm và liên kết các nút lưới bị hở 36

Hình 3.28: Công cụ hàn gắn các phần tử 37

Hình 3.29: Hàn hông trái và mặt sau xe 37

Hình 3.30: Tạo vật liệu thép Q235 38

Hình 3.31: Cập nhật thông số cho vật liệu 39

Hình 3.32: Phân loại độ dày hông trái 41

Hình 3.33: Tạo thuộc tính vật liệu 41

Hình 3.34: Cập nhật vật liệu và thuộc tính 41

Hình 3.35: Tạo biểu đồ trọng lực 42

Hình 3.36: Cập nhật đường cong trọng lực 42

Hình 3.37: Thiết lập đường cong ứng suất 43

Hình 3.38: Cập nhật đường cong vật liệu 43

Hình 3.39: Gán khối lượng 45

Hình 3.40: Gán khối lượng của sổ bên phải 45

Hình 3.41: Công cụ tính trọng tâm và khối lượng xe 45

Hình 3.42: Trọng tâm xe 47

Hình 3.43: Mặt lật và mặt phẳng va chạm theo tiêu chuẩn ECE R66 48

Hình 3.44: Không gian an toàn 48

Hình 3.45: Liên kết không gian an toàn với sườn xe 49

Hình 3.46: Liên kết mâm bánh xe với cầu xe 49

Hình 3.47: Liên kết động cơ với sườn xe 50

Hình 3.48: Liên kết mâm bánh xe với lốp xe 50

Hình 3.49: Liên kết cầu xe và sườn xe 50

Hình 3.50: Mô hình thử nghiệm 51

Hình 3.51: Xe bắt đầu lật 52

Hình 3.52: Xe bắt đầu va chạm với mặt đường 52

Hình 3.53: Cô định mặt lật và mặt phẳng va chạm 53

Hình 3.54: Tạo tiếp xúc xe với mặt đường và mặt lật 53

Hình 3.55: Liên kết toàn bộ xe để đặt vận tốc 54

Hình 3.56: Xuất giá trị động năng 54

Hình 3.57: Đặt vận tốc đầu cho mô hình 55

Hình 3.58: Các thẻ điều khiển 55

Hình 3.59: Kiểm tra lỗi trước khi mô phỏng 56

Hình 4.1: Kết thúc quá tình phân tích 57

Hình 4.2: Mô hình được thể hiện trên HyperView 58

Hình 4.3: Trạng thái khi bắt đầu va chạm 58

Hình 4.4: Trạng thái sau va chạm 58

Hình 4.5: Không gian an toàn bị xâm phạm 59

Hình 4.6: Sự phân bố ứng suất trên khung xe sau khi lật 59

Hình 4.7: Sự biến dạng ở hông trái 60

Hình 4.8: Sự phân bố ứng suất ở hông tráí 60

Hình 4.9: Sự biến dạng mặt trước và mặt sau 61

Hình 4.10: Sự phân bố ứng suất mặt trước 61

Hình 4.11: Vị trí tập trung ứng suất khung xương mui 62

Hình 4.12: Vị trí tập trung ứng suất ở sàn xe 62

Hình 4.13: Tách những thanh chịu ứng suất lớn và bị biến dạng nhiều 63

Hình 4.14: Tạo thuộc tính mới với độ dày được tăng thêm 0,5mm 63

Hình 4.15: Khung xe trước và sau cải tiến 64

Hình 4.16: Sự phân bố ứng suất trên khung xe trước (a) và sau cải tiến (b) 65

Hình 4.17: Khung xương hông trái trước (a) và sau (b) cải tiến 65

Hình 4.18: Khung xương mặt đầu trước (a) và sau (b) cải tiến 66

Hình 4.19: Đồ thị lực va đập 66

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1: Tiêu chuẩn chất lượng lưới 35

Bảng 3.2: Đơn vị tiêu chuẩn theo LS-DYNA [8] 38

Bảng 3.3: Thông số cơ tính thép Q235 và Q345 [9] 38

Bảng 3.4: Thông số vật liệu sử dụng 39

Bảng 3.5: Độ dày thép 40

Bảng 3.6: Thông tin các bộ phận và thuộc tính 42

Bảng 3.7: Khối lượng các bộ phận khảo sát trên xe [11] 44

Bảng 3.8: Thông tin về trọng tâm và khối lượng xe 46

Bảng 3.9: Kích thước cơ bản của mô hình 51

Bảng 4.1: Sự thay đổi khối lượng và chiều cao trọng tâm xe sau cải tiến 64

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề

Ngày nay, trong hệ thống giao thông Việt Nam cũng như trên thế giới, xe khách đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu đi lại, vận chuyển hàng hóa hàng ngày Theo tờ trình phê duyệt Cơ chế, chính sách ưu tiên, khuyến khích phát triển vận tải hành khách gửi chính phủ năm 2014, ở Việt Nam có khoảng 106.876 xe ô tô khách các loại, chủ yếu là loại xe sử dụng khung xe sàn cao, với các loại hình vận tải: hành khách liên tỉnh, nội tỉnh, vận tải hành khách đô thị (taxi, xe bus, xe khách…) Đáp ứng nhu cầu với tổng sản lượng vận tải hành khách trên toàn quốc đạt trên 2.950,1 triệu lượt khách Trong đó thị phần vận tải hành khách đường bộ chiếm 91,98% [1] Có thể nhận thấy rằng chất lượng phương tiện, cũng như dịch vụ vận tải ngày càng nâng cao rõ rệt Tuy nhiên trong quá trình vận hành, khai thác xe khách, đặt biệt là xe khách sàn cao (xe bus, giường nằm, ) còn tồn tại nhiều bất cập Thứ nhất là tình hình kẹt xe, do chất lượng đường xá còn kém, phương tiện cơ giới không đồng bộ, mật độ dân cư và lưu lượng phương tiện quá lớn, thêm vào đó việc xe khách đặc biệt là xe bus phải dừng đổ lâu để đón khách làm vấn đề ùn tắc giao thông thêm trầm trọng Thứ hai, trọng tâm cácxe còn cao làm xe dễ mất tính ỗn định ngang khi đi qua những đoạn đường nghiêng ngang, gồ ghề hay đường

có bán kính quay vòng nhỏ Thứ ba, thiệt hại về người sau các vụ lật xe còn rất nghiêm trọng, một phần nguyên nhân là do kết cấu khung xương chưa được đảm bảo Vì vậy, việc đưa ra một mẫu xe khách mới thay thế cho xe khách truyền thống phải được xem xét nghiêm túc Điều này trở thành một vấn đề đối với những nhà sản xuất xe khách hiện nay, đặc biệt là trong nước chúng ta phần lớn khung xe khách nhập từ nước ngoài vấn đề chỉ tiêu an toàn cho khung xương xe khách chưa được rõ ràng

Ở các nước châu Âu hiện nay, xe khách sàn cao truyền thống dần được thay thế bởi mẫu xe sàn thấp Mẫu xe này sẽ là lựa chọn tối ưu đối với tình trạng giao thông ở nước

ta vì rút ngắn được thời gian lên xuống xe của hành khách đặc biệt là người khuyết tật, người cao tuổi, trẻ em, … Bên cạnh đó, trọng tâm xe giảm xuống làm tăng tính ổn định cho xe khi vận hành góp phần giảm các vụ tai nạn giao thông, đặc biệt là tai nạn lật xe Tuy nhiên, trước khi sản xuất và đưa vào sử dụng, ngoài đảm bảo những yêu cầu về

kỹ thuật, thẩm mỹ, … khung xe cần được kiểm nghiệm mức độ an toàn và bền vững theo

các tiêu chuẩn an toàn trên thế giới trong đó có tiêu chuẩn châu Âu (ECE R66) về an toàn kết cấu ô tô khi xảy ra lật nghiêng

Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về kết cấu xe sàn thấp khi xảy ra lật nghiêng như nghiên cứu về đặc tính xe bus sàn thấp làm bằng vật liệu tổng hợp nhiều lớp

khi xảy ra lật nghiêng và va chạm trực diện “A study on the crashworthiness and

rollover characteristics of low-floor bus made of sandwich composites” của

Hee-Young Ko, Kwang-Bok Shin, Kwang-Woo Jeonvà Seo-Hyun Cho[2] Hay phân tích

tính bền vững khi lật nghiêng của xe buýt trong công trình nghiên cứu “Rollover and

roof crush analysis of low-floor mass transis bus” của Pankaj S Deshmukh năm 2002

[3] Ở Việt Nam, công trình nghiên cứu về kết cấu khung xe sàn thấp rất hiếm Vì vậy, việc đưa xe sàn thấp vào hoạt động còn nhiều khó khăn

Thấy được vấn đề trên, chúng tôi đưa ra ý tưởng phân tích tính an toàn kết cấu khung

xe khách sàn thấp sản xuất tại Việt Nam theo tiêu chuẩn ECE R66 Dựa vào các mẫu khung xe do nhà sản xuất SAMCO cung cấp thông qua việc sử dụng các phần mềm mô phỏng, hỗ trợ tính toán theo phương pháp phần tử hữu hạn như HyperWork, LS-DYNA,

…

1.2 Đối tượng và mục đích nghiên cứu

1.2.1 Đối tượng nghiên cứu

Mô hình phần tử hữu hạn khung xương xe bus sàn thấp khi đầy tải được xây dựng dựa trên khung xe thực tế của nhà sản xuất Samco

1.2.2 Mục đích nghiên cứu

Phân tích tính an toàn kết cấu khung xe khách sàn thấp được khi xảy ra lật nghiêng theo tiêu chuẩn Châu Âu - ECE R66

1.3 Phương pháp nghiên cứu

Tính toán lý thuyết kết hợp với mô phỏng trên mô hình 3D

1.4 Phạm vi nghiên cứu

Phân tích, đánh giá độ bền của khung xe khi xảy ra lật nghiêng theo tiêu chuẩn châu

Âu – ECE R66

1.5 Giá trị khoa học và thực tiễn của đề tài

Để hạn chế những thiệt hại khi tai nạn xảy ra và đáp ứng nhu cầu nội địa hóa sản xuất khung xương ô tô khách đặc biệt đối với ô tô sàn thấp, thì việc nghiên cứu phân tích tính an toàn kết cấu khung xe khi xảy ra lật nghiêng theo tiêu chuẩn châu Âu là rất quan trọng Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở tham khảo cho các nhà máy sản xuất trong nước đề

ra những giải pháp hoàn thiện khung vỏ xe theo hướng tăng cường an toàn cho người ngồi trên xe khi xảy ra tai nạn lật nghiêng Ngoài ra việc ứng dụng tiêu chuẩn châu Âu vào tính toán và phân tích sẽ là bước đi quan trọng để chuyên nghiệp hóa ngành công nghiệp sản xuất khung xe ở nước ta

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Lý thuyết về phương pháp phần tử hữu hạn [4]

Phương pháp phần tử hữu hạn là phương pháp số đặc biệt có hiệu quả đề tìm dạng gần đúng của một hàm chưa biết trong miền xác định V

Phương pháp phần tử hữu hạn không tìm dạng xấp xỉ của hàm trên toàn miền xác định V mà chỉ trong những miền con Ve (phần tử) thuộc miền xác định của hàm Trong phương pháp phần tử hữu hạn miền V được chia thành một số hữu hạn các miền con, gọi

là phần tử Các phần tử này liên kết với nhau tại các điểm định trước trên biên của phần

tử gọi là nút Các hàm xấp xỉ này được biểu diễn qua các giá trị của hàm (hoặc giá trị của đạo hàm) tại các điểm nút trên phần tử Các giá trị này được gọi là bậc tự do của phần tử

và được xem là ẩn số cần tìm của bài toán

Phương pháp phần tử hữu hạn là phương pháp rất tổng quát và hữu hiệu cho lời giải

số nhiều lớp bài toán kỹ thuật khác nhau, từ việc phân tích trạng thái ứng suất, biến dạng trong các kết cấu cơ khí các chi tiết trong ô tô, máy bay, tàu thủy, khung nhà cao tầng, dầm cầu, … đến những bài toán lý thuyết trường như: lý thuyết truyền nhiệt, cơ học chất lỏng, thủy đàn hồi, khí đàn hồi, điện từ trường, … Với sự trợ giúp của ngành Công nghệ thông tin và hệ thống CAD, nhiều kết cấu phức tạp đã được tính toán và thiết kế chi tiết một cách dễ dàng

2.1.1 Quy tắc chia miền thành các phần tử

Việc chia miền V thành cách phần tử Ve phải thỏa mãn hai quy tắc sau:

 Hai phần tử khác nhau chỉ có thể có những điểm chung nằm trên biên của chúng Điều này loại trừ khả năng giao nhau giữa hai phần tử Biên giới giữa các phần tử có thể

là các điểm, đường hay mặt

 Tập hợp các phần tử Ve phải tạo thành các miền càng gần với miền V cho trước càng tốt Tránh không được tạo lỗ hỏng giữa các phần tử

Hình 2.1: Các dạng biên chung giữa hai phần tử

2.1.2 Các dạng phần tử hữu hạn

Có nhiều dạng phần tử hữu hạn: phần tử một chiều, phần tử hai chiều, phần tử ba chiều Trong mỗi dạng đó, đại lượng khảo sát có thể biến thiên bậc nhất (gọi là phần tử bậc nhất) bậc hai hoặc bậc ba, … Một số dạng phần tử hữu hạn thường gặp:

Phương pháp phần tử hữu hạn được thực hiện qua ba giai đoạn:

Giai đoạn 1: Tiền xử lý (Pre-Processing)

Tiền xử lý là giai đoạn chuẩn bị (chia lưới) một chi tiết để phân tích Dạng hình học phức tạp được chia nhỏ thành các hình dạng đơn giản (phần tử) trong hành động chia lưới Điều này cho phép việc xử lý trong bước tiếp theo dự đoán được tác động bởi những phần tử này và phân tích phản ứng của một phần phức tạp các lực và sự tương tác bên ngoài Phần được chia lưới sẽ được gán vật liệu, thuộc tính vật liệu, các điều kiện biên để chuẩn bị thông tin cho giai đoạn xử lý

Giai đoạn 2: Xử lý (Solving)

Phần xử lý thực hiện phân tích phần tử hữu hạn (FEA-Finite Element Analysis) Các phần mềm phổ biến như Radioss, Natran, LS-Dyna, Abaqus, Ansys,…Bộ xử lý lấy thông tin được cung cấp trong tập tin (input desk) được tạo ra trong HyperMesh ở bước 1 và tính toán Kết quả thu được là chuyển vị, ứng suất, biến dạng và gia tốc

Giai đoạn 3: Hậu xử lý (Post-Processing)

Hậu xử lý là giai đoạn mà kết quả trong quá trình xử lý có được hiển thị trên HyperView Các đường biểu đồ màu và hình ảnh động sẽ được hiển thị làm nổi bật kết quả, thông tin có thể được xem xét, thay thế và hiển thị dạng đồ thị

2.2 Giới thiệu các phần mềm hỗ trợ nghiên cứu

2.2.1 Phần mềm HyperWorks

HyperWorks là một trong những phần mềm CAE (Computer Aided Engineering: Ứng dụng việc hỗ trợ tính toán phân tích trong bài toán kỹ thuật) nổi tiếng và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực với khả năng phân tích chính xác dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn Phần mềm phục vụ cho việc tính toán, mô phỏng, tối ưu hóa chi tiết, kết cấu nhằm giảm chi phí, giảm thời gian khi sản xuất sản phẩm ra thị trường, đồng thời tăng độ tin cậy của sản phẩm

Hình 2.1: Phần mềm HyperWorks Hình 2.6: Phần mềm HyperWorks

Hyperworks bao gồm 3 mảng: Mô phỏng (HyperMesh, Hyperview, Hyperview player, Hypergraph, Hypercrash, Motionview, Hypermath), phân tích (Radioss,

Optistruct, Hyperstudy, Hypersolve, Hypershape/catia, HyperXtrude, Hyperform), kinh doanh (Altair data manager: (ADM), Altair process manager)

Trong đề tài “Phân tích tính an toàn kết cấu khung xe khách sàn thấp sản xuất tại Việt Nam khi xảy ra lật nghiêng theo tiêu chuẩn châu Âu ECE R66”, chúng tôi ứng dụng HyperMesh trong việc xây dựng mô hình phần tử hữu hạn Sau quá trình phân tích tính toán mô hình trên LS-Dyna, kết quả sẽ được hiển thị trên giao diện phần mềm HyperView

2.2.2 Hypermesh

Hình 2.7: Giao diện HyperMesh

Phần mềm HyperMesh nằm trong bộ 17 module của HyperWorks là một phần mềm chuyên dụng giúp xây dựng mô hình phần tử hữu hạn, đặt điều kiện biên để tính toán và phân tích các đối tượng HyperMesh có giao diện trực quan với cách chia và chỉnh sửa lưới dễ dàng giúp người dùng xây dựng mô hình tính toán một cách nhanh chóng với chất lượng lưới tốt từ đó làm tăng hiệu quả và tính chính xác cũng như độ tin cậy của quá trình tính toán

Để hỗ trợ cho việc phân tích tính toán mô hình phần tử hữu hạn, trong HyperMesh tích hợp sẵn khả năng trao đổi với các phần mềm phân tích phần tử hữu hạn phổ biến trên

thế giới như: LS-Dyna, Madymo, Ansys, Actran, … (Hình 2.8) Sau khi hoàn thiện, mô

hình phần tử hữu hạn trong HyperMesh có thể dễ dàng chuyển sang các phần mềm trên

để tính toán

Hình 2.8: Khả năng giao tiếp của HyperMesh và các phần mềm khác

Ngoài ra, để giúp người dùng dễ dàng sử dụng, HyperMesh cung cấp tài liệu hướng dẫn toàn diện trong mục hỗ trợ trực tuyến (online help) Trợ giúp có thể truy cập thông

qua Menu sổ xuống hoặc sử dụng phím “H” trên bàn phím Tài liệu hướng dẫn cung cấp

thông tin về cách sử dụng phần mềm từ cơ bản (giao diện, mở và lưu tập tin, … ) đến chuyên sâu (tạo mặt phẳng, mặt giữa, chia lưới, kiểm tra lưới, chỉnh sửa lưới, ….)

Hình 2.9: Tài liệu hướng dẫn trực tuyến

2.2.3 HyperView

Hình 2.10: Giao diện phần mềm HyperView

Phần mềm HyperView, một mô đun của HyperWorks, là phần mềm sử dụng để hiển thị, phân tích kết quả, cho phép xuất ra các thông tin, dữ liệu trong quá trình mô phỏng dưới dạng đồ thị, hình ảnh hay video Kết quả tính toán được thể hiện một cách trực quan

và dễ hiểu cho người dùng Với HyperView, người dùng có thể nhanh chóng xem kết quả

mô phỏng tính toán thông qua hiển thị bằng hình ảnh về quá trình chịu tải, đồng bộ với

đồ thị về ảnh hưởng của các yếu tố ngoại lực đến sản phẩm tính HyperView ghi lại quá trình mô phỏng dưới định dạng H3D – định dạng có thể xem lại bằng chương trình Altair Hyper View miễn phí Các công cụ nâng cao trong HyperView còn cho phép tự động hoá việc hiển thị kết quả mô phỏng và lập báo cáo

2.2.4 Phần mềm LS-DYNA

LS - DYNA là phần mềm đa năng mô phỏng tiên tiến được phát triển bởi Công ty

Cổ phần Công nghệ phần mềm Livermore (Livermore Software Technology Corporation_LSTC) Chương trình phần tử hữu hạn được sử dụng để phân tích phản ứng

động phi tuyến của cấu trúc ba chiều LS - DYNA có thể dự đoán một nguyên mẫu sẽ

phản ứng với các sự kiện thực tế, giảm thiểu thời gian dành cho thiết kế Khả năng phân tích tiếp xúc hoàn toàn tự động và các tính năng kiểm tra lỗi đã kích hoạt LS-DYNA đang được sử dụng bởi các ngành ô tô, hàng không vũ trụ, xây dựng, quân sự, sản xuất

và công nghệ sinh học công nghiệp Sự tương thích và hỗ trợ hoàn toàn tự động với phần

mềm HyperMesh và phát hiện lỗi của LS-DYNA cho phép người dùng trên toàn thế giới

để giải quyết thành công các bài toán khó về thiết kế, bao gồm cả vụ tai nạn phức tạp Kết quả mô phỏng sau khi sử dụng LS-DYNA được so sánh với dữ liệu thực nghiệm liên tục cho khách hàng khác nhau Những thử nghiệm rộng rãi cho người sử dụng ở một mức

độ cao và phần mềm hữu dụng trong việc sử dụng chương trình phân tích đưa ra một kết quả mô phỏng chính xác LS - DYNA được sử dụng để giải quyết vấn đề đa vật lý bao gồm cơ khí, truyền nhiệt và chất lỏng hoặc là hiện tượng riêng biệt ví dụ như ứng suất nhiệt, tương tác cấu trúc chất lỏng

Một số hình ảnh về phần mềm LS-DYNA

Hình 2.11: Hộp thoại Start Input anf Output trên giao diện LS-DYNA

Bước 1: Tại mục Input File I =, Click chuột Browse để tìm đường dẫn, chọn file định dạng đuôi k, dyn, dat; key, d để đăng nhập file LS – DYNA

Bước 2: Tại mục Output Print File O =, Click chuột Browse để chọn đường dẫn và

lưu các file sau khi chạy xong chương trình LS – DYNA

Bước 3: Chọn Run để chương trình trong LS-DYNA bắt đầu chạy, đợi sau một thời

gian Chú ý trong thời gian chạy có thể sẽ gặp vấn đề về lỗi, chương trình sẽ dừng, người

sử dụng cần tìm và sửa lỗi, rồi sau đó lại tiếp tục thực hiện theo bước 1

Hình 2.12: Giao diện chạy chương trình của LS-DYNA

2.3 Lý thuyết vật liệu kim loại

2.3.1 Mạng tinh thể của kim loại [5]

Khái niệm mạng tinh thể: trong kim loại các nguyên tử sắp xếp có trật tự, tức là

chúng đều nằm trên những mặt phẳng song song và cách đều nhau gọi là mặt tinh thể Tập hợp vô số các mặt như vậy gọi là mạng tinh thể

Tuy nhiên, trong kim loại thực tế các nguyên tử không hoàn toàn nằm ở các vị trí có trật tự mà luôn có một số ít nguyên tử nằm sai vị trí gây nên sai lệch mạng Trong thực

tế, không có kim loại nguyên chất tuyệt đối mà luôn tồn tại các tạp chất Do vậy xuất hiện các nguyên tử lạ, các nguyên tử lạ này có kích thước không tương đồng với nguyên tử kim loại nên gây ra các sai lệch trong mạng tinh thể Sai lệch mạng tinh thể chiếm số lượng rất thấp (1-2% tinh thể mạng) nhưng ảnh hưởng rất lớn đến cơ tính của kim loại

Hình 2.13: Mô hình đơn tinh thể (a), đa tinh thể (b) và ảnh tế vi mẫu đa tinh thể

sau tẩm thực (c)

2.3.2 Phân loại các sai lệch trong mạng tinh thể:

Theo kích thước của sự sắp xếp không trật tự ta phân chia sai lệch ra thành ba loại : sai lệch điểm, sai lệch đường và sai lệch mặt

 Các sai lệch điểm: là các sai lệch có kích thước bé theo ba chiều đo (vài thông số

mạng), có dạng điểm hay bao quanh một điểm Gồm các loại sau đây:

 Nút trống: là các nút mạng không có nguyên tử chiếm chỗ

 Các nguyên tử nằm xen giữa các nút mạng

 Các nguyên tử lại nằm trên các nút mạng hay xen giữa các nút mạng

Do các sai lệch mạng nên nguyên tử nằm xung quanh sai lệch nằm không đúng vị trí quy định Ví dụ : nút trống làm các nguyên tử xung quanh nó có xu hướng xích lại gần nhau, nguyên tử xen giữa nút mạng làm các nguyên tử xung quanh có xu hướng bị dồn

ép lại

Số lượng các nút trống và nguyên tử xen giữa nút mạng có xu hướng phụ thuộc vào nhiệt độ Nhiệt độ càng tăng số lượng của chúng càng nhiều, tuy nhiên không vượt quá 1-2% Kim loại càng bẩn thì khả năng nguyên tử lạ chui vào mạng tinh thể càng nhiều và

do đó số lượng sai lệch điểm tăng

 Các sai lệch đường: là các sai lệch có kích thước lớn theo một chiều đo và bé theo

hai chiều đo còn lại Nó có dạng đường thẳng, đường cong, đường xoắn ốc Lệch là dạng sai lệch đường quan trọng nhất và có tính ổn định cao

 Các sai lệch mặt: là các sai lệch có kích thước lớn theo hai chiều đo và bé theo

chiều đo còn lại Nó có dạng mặt cong, mặt phẳng Gồm các loại sau: biên giới giữa các hạt, các mặt trượt, các mặt song tinh, mặt ngoài tinh thể

Hình 2.14: Sai lệch điểm trong mạng tinh thể Nút trống Frenkel (a), Nút trống

chottky (b) Nguyên tử xen kẽ (c) và thay thế (d)

2.3.3 Lệch và tác dụng của lệch trong tinh thể:

Lệch:

Nhờ sự phát triển của lý thuyết lệch cho phép giải thích nhiều vấn đề như cơ cấu trượt, sự sai khác nhau giữa độ bền lý thuyết và độ bền thực tế, sự kết tinh… Theo hình dáng hình học lệch được phân ra thành ba loại: lệch đường, lệch xoắn và lệch hỗn hợp

Lệch đường (lệch thẳng, lệch biên)

Ta có thể hình dung lệch đường như sau: ta có môt mạng tinh thể hoàn chỉnh gồm nhiều mặt tinh thể song song và cách đều nhau hợp thành Giả sử rằng ta gài vào đó thêm một bán mặt tinh thể ABCD, phần trên của mạng tinh thể như bị nén lại còn phần dưới của nó như bị kéo ra tương đối Vùng xung quanh AB ( mép của bán mặt) mạng tinh thể

bị xô lệch nhiều nhất và do đó sai lệch có dạng đường AB gọi là trục của lệch đường, nó

có thể dài đến hàng nghìn hàng vạn thông số mạng Trong khi tiết diện của sự xô lệch chỉ khoảng vài thông số mạng Nếu bán mặt được gài từ trên xuống gọi là lệch đường dương (), gài từ dưới lên gọi là lệch đường âm (ký hiệu T)

Lệch xoắn: Ta có thể hình dung lệch xoắn như sau: cắt mạng tinh thể hoàn chỉnh

bằng bán mặt ABCD Sau đó xê dịch hai phần của mạng tương đối với nhau theo mặt cắt

đi một thông số mạng ( các nguyên tử nằm trong vùng từ B đến A dịch đi một khoảng nhỏ hơn một thông số mạng, tại A dịch chuyển bẳng không) Lúc này mạng tinh thể không phải gồm nhiều mặt song song và cách đều nhau nữa mà như gồm bởi một mặt cong quấn quanh trục AD có dạng mặt vít và ta có lệch xoắn AD gọi là trục của lệch xoắn có thể dài đến hàng nghìn hàng vạn thông số mạng, còn tiết diện của sự xô lệch chỉ vài thông số mạng

Hình 2.15: Mô hình tạo lệch đường trong mạng tinh thể

Lệch hỗn hợp: là loại lệch có dạng tổng hợp của hai loại lệch trên, có dạng hình học

phức tạp

Hình 2.16: Lệch xoắn a) Mô hình tạo thành b) Mô hình không gian c) Sự sắp xếp nguyên tử trong vùng lệch

Tác dụng của lệch:

Lệch có vai trò rất lớn trong tinh thể, nó ảnh hưởng rất nhiều đến quá trình chuyển biến pha, quá trình trượt của kim loại Sự có mặt của lệch làm cho kim loại dễ trượt, làm cho độ bền thực tế của nó giảm đi rất nhiều so với tính toán

Ví dụ: sắt có 𝜎𝑏 𝐼𝑡 = 13000𝑀𝑁/𝑚2, trong khi đó 𝜎𝑏 𝑡𝑡 = 250𝑀𝑁/𝑚2

Hình 2.17: Vectơ trượt (Burgers) a) Tinh thể hoành chỉnh b) Trong lệch đường c) Trong lệch xoắn

2.3.4 Cơ tính của vật liệu

𝜀 – độ biến dạng, không có đơn vị;

∆𝑙 – sự thay đổi kích thước vật liệu, m;

𝑙0 – kích thước ban đầu của vật liệu, m;

Hình 2.18: Đường cong ứng suất - biến dạng

Quá trình biến dạng của vật liệu gồm các giai đoạn sau:

Từ A đến B: đây là giai đoạn biến dạng đàn hồi Ứng suất tỉ lệ với độ biến dạng

Từ B đến C: giai đoạn biến dạng dẻo

Từ C: giai đoạn phá hủy

Biến dạng đàn hồi là biến dạng mất đi khi bỏ tải trọng Giới hạn đàn hồi là vị trí mà tại đó vật liệu bắt đầu biến dạng dẻo

Biến dạng dẻo là biến dạng mà vật thể không thể trở lại hình dạng ban đầu sau khi

bỏ tải trọng

Hệ số Poisson [6]

Hệ số Poisson hay tỉ số Poisson (kí hiệu là v) được đặt theo tên nhà vật lí

Siméon-Denis Poisson là tỉ số giữa độ biến dạng hông (độ co, biến dạng co) tương đối và biến dạng dọc trục tương đối (theo phương tác dụng lực)

Hình 2.19: Lực tác dụng lên vật rắn khi nén

Khi một đối tượng được kéo dài, độ dài của các đối tượng có xu hướng tăng trong khi độ dày của đối tượng giảm Tương tự như vậy, khi một đối tượng bị nén chiều dài thì khi đó độ dày của đối tượng tăng lên Tỷ lệ giữa sự co lại và kéo dài của một đối tượng được gọi là tỷ lệ Poisson

Khi một mẫu vật liệu bị kéo (hoặc nén) theo một phương thì nó thường có xu hướng

co lại (hoặc giãn ra) tương ứng theo phương vuông góc với phương tác dụng lực nhưng cũng có trường hợp vật liệu nở ra khi bị kéo và co lại khi bị nén Hệ số Poisson là để miêu

tả cho xu hướng này

Hệ số Poisson của vật liệu thông thường nằm trong khoảng (-1,0 ÷ 0,5) Hệ số Poisson của phần lớn vật liệu nằm trong khoảng (0 ÷ 0,5) Hệ số Poisson của thép là 0,3

Mô-đun đàn hồi [6]

Khi chịu tác động của một ứng suất kéo hoặc nén (lực tác động trên một đơn vị diện tích), một vật phản ứng bằng cách biến dạng theo tác dụng của lực giãn ra hoặc nén lại Trong một giới hạn biến dạng nhỏ, độ biến dạng này tỷ lệ thuận với ứng suất tác động

Hệ số tỷ lệ này gọi là mô đun đàn hồi.Mô đun đàn hồi của một vật thể được xác định bằng độ dốc của đường cong ứng suất - biến dạng trong vùng biến dạng đàn hồi:

𝑠𝑡𝑟𝑎𝑖𝑛 – độ biến dạng của vật liệu, không có đơn vị;

Mô đun Young (E): mô tả đàn hồi dạng kéo, hoặc xu hướng của một vật thể bị biến dạng dọc theo một trục khi các lực kéo được đặt dọc theo trục đó; nó được định nghĩa bằng tỷ số giữa ứng suất kéo cho biến dạng kéo Nó cũng thường được kể đến một cách đơn giản bằng tên mô đun đàn hồi

𝐸 = 𝜎

Mô đun đàn hồi của thép thông thường là 2,07.108N/m2

2.4 Giới hạn lật đổ của ô tô trên mặt phẳng nghiêng [7]

Giả thiết xe đang nằm trên mặt phẳng nghiêng và không xảy ra sự trượt giữa bánh

xe và mặt đường như Hình 2.20 Khi mặt phẳng này nghiêng đến một góc 𝛽 nhất định xe

sẽ tự động lật đổ xoay quanh điểm A

Phương trình cân bằng moment tại điểm A:

c

2 hg

Hay:

tanβ = c

2 hgGóc giới hạn lật đổ:

𝛽𝑡𝑚𝑎𝑥 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛 (2.ℎ𝑐

Trong đó:

βtmax - Góc nghiêng giới hạn

c − Chiều rộng cơ sở 2 bánh sau của xe

hg− Chiều cao trọng tâm xe

Hình 2.20: Sơ đồ lực và momen tác dụng lên xe

2.5 Tiêu chuẩn ECE R66

Quy định ECE R66 được ban hành ngày 30 tháng 1 năm 1987 và được thực thi bởi

Ủy ban Kinh tế của châu Âu Các quy định này được tạo ra do tính chất nghiêm trọng của những vụ tai nạn lật xe Nó áp dụng cho tất cả các xe đơn tầng chở hơn 22 hành khách (kể cả đứng và ngồi), không tính lái xe và phụ xe “Khung xương” đề cập đến các bộ phận cấu thành làm tăng độ bền vững của xe trong các trường hợp xảy ra tai nạn lật nghiêng Quy định này không chỉ liên tục cập nhật dựa trên yêu cầu thực tế mà còn được

sử dụng như một quy định quốc tế về thử nghiệm lật nghiêng của xe khách Phiên bản hiện tại được ban hành ngày 22 tháng 02 năm 2006 [8]

2.5.1 Tiêu chuẩn không gian an toàn trong tiêu chuẩn ECE R66

Không gian an toàn chính là không gian tự do bên trong xe của tất cả hành khách

cũng như tài xế Nội dung chính của việc thiết lập không gian an toàn theo tiêu chuẩn

ECER66 là: Khi xảy ra va chạm, mọi biến dạng của khung xương xe không xâm phạm

vào không gian an toàn và các phần tử nằm bên trong không được vượt qua không gian

an toàn, nếu xảy ra điều ngược lại thì sự va chạm đã làm ảnh hưởng và gây tổn thương

con người Do đó, nó là cơ sở để xem xét tính an toàn khi xảy ra va chạm và kết luận kết

cấu khung xương xe có đạt bền chắc hay không

Dựa theo tiêu chuẩn ECE R66, không gian an toàn được thiết lập trên mô hình với

các kích thước như Hình 2.21 và Hình 2.22 [9]:

Hình 2.21: Không gian an toàn theo mặt cắt ngang

Hình 2.22: Không gian an toàn theo mặt cắt dọc

2.5.2 Bố trí thử nghiệm và xác định vận tốc góc khi bắt đầu va chạm

Tiêu chuẩn ECE R66 quy định rằng xe đứng yên trên mặt phẳng ngang cao hơn mặt phẳng va chạm một khoảng là 800(mm) và trọng tâm là G của xe không chịu tác dụng của ngoại lực [9]

Hình 2.23: Quá trình thử nghiệm lật nghiêng

Trong đó:

hg− Chiều cao trọng tâm so với mặt phẳng lật khi xe đứng yên, (mm);

h1− Chiều cao trọng tâm so với mặt phẳng lật khi xe bắt đầu lật, (mm);

h2− chiều cao trọng tâm so với mặt phẳng lật khi xe va chạm, (mm);

H − Chiều cao xe, (mm);

B − Chiều rộng xe, (mm);

d − Khoảng cách giữa mặt phẳng lật và mặt đường, (mm);

t − Khoảng cách giữa trọng tâm so với mặt phẳng dọc của xe, (mm);

𝐺, 𝐺′, 𝐺′′ - lần lượt là trong tâm của xe tại các vị trí xe trên mặt phẳng ngang, xe bắt đầu lật và xe vửa va chạm với mặt đường

Hình 2.24: Xe trên mặt phẳng nằm ngang

Cho xoay mặt phẳng nằm ngang quanh một trục quay đi qua điểm tiếp xúc bánh xe với mặt đường với vận tốc góc 0,087 (rad/s), làm trọng tâm xe di chuyển từ G đến vị trí G’, tương ứng với góc nghiêng β Lúc này xe ở trạng thái cân bằng không ổn định và bắt đầu xảy ra sự lật suy ra vận tốc góc ban đầu ω0 ≈ 0(rad/s) như Hình 2.25 Lúc này, xe

chỉ chịu tác dụng của gia tốc trọng trường Năng lượng sinh ra khi trọng tâm nằm tại vị

trí G’ chỉ bao gồm thế năng (Chọn gốc thế năng tại điểm trên trục quay):

𝐸𝐺′ = 𝑀𝑔ℎ1+1

2𝐽𝜔02 = 𝑀𝑔ℎ1 ( 𝑣ớ𝑖: 𝜔0 = 0) (2.6)

Hình 2.25: Xe bắt đầu lật

Khi khung xe vừa tiếp xúc với mặt phẳng va chạm, trọng tâm xe dịch chuyển từ vị trí G’ đến vị trí G’’ Vận tốc góc sẽ tăng dần từ 𝜔0 đến 𝜔 theo sự thay đổi trọng tâm Khi xảy ra va chạm với mặt đường lúc này ngoài tác động của gia tốc trọng trường

xe còn chịu tác động của vận lực quán tính Năng lượng sinh ra khi trọng tâm nằm tại vị trí G’’ bao gồm thế năng và động năng

Năng lượng tại vị trí bắt đầu xảy ra va chạm được tính theo công thức:

𝐸𝐺′′ = 𝑀𝑔ℎ2+12𝐽𝜔2 (2.7)

Hình 2.26: Bắt đầu xảy ra va chạm

Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng cho hai trạng thái bắt đầu lật và khi xảy ra

va chạm với mặt đường Từ phương trình (2.6) và (2.7) ta có:

∆h = h1− h2 sự thay đổi trọng tâm khi xảy ra lật nghiêng, (mm);

J – Mô mem quá tính chuyển động quay, (kg.mm2);

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN KHUNG XE

KHÁCH SÀN THẤP 3.1 Quy trình nghiên cứu

Gán khối lượng

Tính toán và gán điều kiện ban đầu

Tạo liên kết, tiếp xúc cho các bộ phận

Kiểm tra lỗi và

xuất file *.k

Mô phỏng

Hiển thị kết quả trên HyperView

Phân tích

3.2.1 Khung xương mặt trước (đầu xe)

Bản vẽ 2D mặt trước:

Hình 3.1: Bản vẽ 2D mặt trước

Thiết lập mô hình 3D mặt trước

Sử dụng công cụ vẽ mặt phẳng của HyperMesh, tiến hành vẽ từng thanh một của trên mặt trước

Khởi động HyperMesh: Vào Start menu, chọn All program, chọn Altair

HyperWorks v9.0, chọn HyperMesh

Xuất hiện thẻ User Profiles, chọn LsDyna, bấm Ok Hình 3.2

Hình 3.2: Hộp thoại User Profiles

Đầu tiên tạo Components “mat truoc” để quản lý

 Tạo Components: Click chuột vào Collectors trên thanh menu sổ xuống, chọn

Create, chọn Components

 Nhập tên “mat truoc”

 Click Create để tạo components

 Click return quay lại

Tham khảo Hình 3.3, Hình 3.4

Hình 3.3: Tạo Components

Hình 3.4: Nhập tên components

Sau khi tạo Components, tiến hành tạo từng thanh trong mặt trước của xe

Tạo mặt phẳng cấu thành của thanh thép

Tạo node

Trong menu Geom chọn node xuất hiện bảng điều khiển như hình 3.5

Hình 3.5: Công cụ tạo node của HyperMesh

Dựa vào kích thước trong bản vẽ 2D, lần lượt tạo thêm các Node bằng công cụ

Translate trong Menu Tool

Hình 3.6: Công cụ Translate

Trong Menu Geom, chọn Surface tạo 4 mặt phẳng:

Hình 3.7: Chức năng tạo mặt phẳng

Hình 3.8: Thanh thép mới được tạo

Lần lượt tạo các thanh thép còn lại trên mặt trước bằng các công cụ hỗ trợ trong HyperMesh Một số hình ảnh về mặc trước xe:

Hình 3.9: Các thanh thép cản trước

Hình 3.10: Mô hình khung xương mặt trước xe