Hồ Chí Minh TÓM TẮT Nghiên cứu này xây dựng mô hình phần tử hữu hạn ô tô khách, dùng phần mềm Madymo mô phỏng phân tích tính an toàn hành khách khi xảy ra va chạm trực diện.. Xây dựng
Trang 1NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG TÍNH AN TOÀN CỦA HÀNH KHÁCH TRÊN ÔTÔ KHI
XẢY RA VA CHẠM TRỰC DIỆN Simulation research the safety of passengers on cars frontal on impact
TS Nguyễn Thành Tâm
Trường Đại học Công nghiệp TP Hồ Chí Minh
TÓM TẮT
Nghiên cứu này xây dựng mô hình phần tử hữu hạn ô tô khách, dùng phần mềm Madymo
mô phỏng phân tích tính an toàn hành khách khi xảy ra va chạm trực diện Phân tích kết quả mô phỏng cho thấy mức độ tổn thương của hành khách và tài xế ở các trường hợp khác nhau Từ những đánh giá tổn thương đó chúng ta lựa chọn và đưa ra phương pháp tối ưu nhất để đảm bảo tính an toàn cho hành khách cũng như tài xế Kết quả mô phỏng còn cho thấy việc kết hợp nhiều hệ thống
an toàn sẽ đảm bảo tính an toàn trên xe một cách tuyệt đối
Từ khóa: tính an toàn, va chạm trực diện, phân tích mô phỏng, tối ưu hóa
ABSTRACT
In this paper, build model the finite element for passenger car, use Madymo software to
simulating safety passenger when frontal crash Analyzing simulation results show that the level
of vulnerability of passengers and drivers in different cases From vulnerability assessments that
we choose and offer the most optimal method to ensure the safety of passengers and drivers The simulation results also show that the combination of multiple safety systems to ensure safety in
absolute car
Keywords: simulating safety, frontal crash, analysis simulation, optimization
1 Lời nói đầu
Hiện nay, nghiên cứu tính an toàn ô tô
trên thế giới (bao gồm an toàn chủ động và
an toàn bị động) là khâu nghiên cứu quan
trọng không thể thiếu trong chuỗi nghiên cứu
thiết kế ô tô, nhằm đảm bảo an toàn theo tiêu
chuẩn quy định Đối với nghiên cứu an toàn
bị động, các nhà nghiên cứu thiết kế chế tạo
ô tô dựa vào tiêu chuẩn an toàn của nhà chức
trách thực hiện nghiên cứu thiết kế và thử
nghiệm tính năng an toàn trước khi sản xuất
hàng loạt Tiêu chuẩn đánh giá tổn thương
của người ngồi trong ô tô khi xảy ra tai nạn
(Châu Âu ECE R94.01[2], Mỹ FMVSS
208[3], Trung Quốc GB 11551-2003[4]), tiêu chuẩn đánh giá tổn thương người đi bộ EC[5]
2 Xây dựng mô hình phân tích phần tử hữu hạn kết cấu xe
1.1 Cơ sở lý thuyết Euro-Ncap
Mức độ tổn thương được xác định và dựa trên chỉ số tổn thương những vùng nguy hiểm như đầu, ngực được đưa ra khi xảy ra tai nạn
Kết cấu khung sương biến dạng sẽ làm tổn thương lên con người, sự va chạm giữa khung xương xe và con người tạo nên những điểm, vùng nguy hiểm và mức độ nguy hiểm hày phụ thuộc vào tính an toàn trên xe Cụ
Trang 2thể là việc sử dụng dây đai an toàn và túi khí
sẽ làm giảm phần nào tổn thương lên con
người cũng như là những vùng nguy hiểm
Hình 1 Tiêu chuẩn một số nước
Hình 2 Tiêu chuẩn Euro - Ncap
2.2 Tiêu chuẩn ECE R95
Hình 3 Bảng thông số tổn thương
2 Xây dựng mô hình khung xe trên phần mềm Madymo
Dựa trên phần mềm Hypermes để xác định trọng tâm, khối lượng và toạ độ
Hình 4 Mô hình xe khách trên phần mềm
Hypermes
Xây dựng khung xe trên phần mềm Madymo
Trang 3
Hình 5 Khung xe khách xây dựng trên
phần mềm Madymo
Xây dựng hệ thống dây đai
Vị trí dây đai bao gồm tọa độ các
điểm cố định dây đai vào khung xe
Phần tử hữu hạn dây đai bao gồm dây
đai bắt chéo qua vai và dây đai bắt ngang
hông người nộm
Đặc tính dây đai bao gồm vật liệu, bề
dày, hàm đặc tính khi chưa va chạm và
khi có va chạm
Xây dựng trên phần mềm Madymo
Hình 7 Hệ thống dây đai an toản trên
phần mềm
Xây dựng hệ thống túi khí
Hình 8 Xây dựng hệ thống túi khí
Sau khi xây dựng tất cả các nhân tố cần thiết như: người nộm, dây đai an toàn, túi khí chúng ta sẽ thiết lập chúng thành từng nhóm khác nhau Giữa các nhóm này hình thành các mối liên kết như về vận tốc, gia tốc
3 Mô phỏng tổn thương
Mô phỏng lại các trường hợp như: Trường hợp hành khách và tài xế không có dây đai an toàn
Trường hợp tài xế và hành khách có dây đai ann toàn
Trường hợp tài xế có túi khí Trường hợp hành khách chỉ có lapbelt
Và trường hợp hành khách chỉ có Shoulderbelt
Trang 4Hình 9 Va chạm khi hành khác và tài xế
không có dây đai an toàn
Hình 10 Va chạm khi hành khách và tài xế
có dây đai an toàn
Hình 11 Va chạm khi tài xế có dây đai an
toàn và túi khí
Đánh giá tổn thương
Việc đánh giá tổn thương dựa trên thông
số tổn thương vùng đầu và ngực của tài xế và hành khách Từ những mô phỏng trên phần mềm sẽ đưa ra bảng thông số đánh giá như sau
Hình 12 Thông số đánh giá tổn thương trường hợp hành khách và tài xế không có
dây đai an toàn
Từ bảng đánh giá bên trên ta dựa vào chỉ
số HIC để đánh giá cho vùng đầu, CTI cho vùng ngực
HIC là thông số tổn thương vùng đầu phụ thuộc vào thời gian, gia tốc thay đổi
Trang 5CTI là thông số đánh giá tổn thương cho
vùng ngực, phụ thuộc và thông số này phụ
thuộc vào độ dịch chuyển của vùng ngực
cũng như là gia tốc của xe
Bảng đánh giá chung cho tất cả các trường
hợp như sau
Hình 12 Bảng tổng hợp thông số tổn thương
các trường hợp
So Sánh giá trị HIC, CTI trong các trường hợp với tiêu chuẩn ECE R95 ta nhận thấy rằng trường hợp có dây đai an toàn và túi khí là trường hợp được đảm bảo an toàn nhất
Qua quá trình nghiên cứu ta thu được kết quả như sau:
Phần mềm Madymo có thể hỗ trợ chúng
ta thực hiện việc mô phỏng, đưa ra được thông số tổn thương từ những tình huống va chạm giống như ngoài thực tế
Đánh giá được thông số tổn thương, vị trí tổn thương như ngực, đầu
Việc mô phỏng sẽ giúp chúng ta quan sát lại thực tế hơn, đánh giá được tình huống nguy hiểm khi xảy ra tai nạn
Thấy được tầm quang trọng của dây đai
an toàn và hệ thống túi khí khi xe xảy ra tai nạn
Trang 6TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]: Theo Trung tâm Nghiên cứu An toàn Giao thông, căn cứ vào số liệu từ website của Cục Cảnh sát Giao thông đường bộ - đường sắt ( vietnamplus.vn)
[2] ECE R94 Uniform provisions concerning the approval of vehicles with regard to the protection of the occupants in the event of a frontal collision 2010, Official Journal of the European Union L130/50-L130/100
[3] DOT and NHTSA, 49 CFR Part 571-Federal Motor Vehicle Safety Standards No.208 Occupant Crash Protection 1971, Department of Transportation, National Highway Traffic Safety Administration
[4] GB 11551-2003 The protection of the occupants in the event of a frontal collision for passenger car 2003, Standardization Administration of China
[5] 2003/102/EC Protection of pedestrians and other vulnerable road users before and in the event of a collision with a motor vehicle and amending Directive 70/156/EEC 2003, Official Journal of the European Union