Nghiên cứu ứng dụng Ansys trong tinh toán sản phẩm nón bảo hiểm

luận văn nghiên cứu ứng dụng Ansys

ĐAI HOC QUÔC GIA THANH PHÔ HÔ CHI MINH ̣ ̣ ́ ̀ ́ ̀ ́

TR ƯỜ NG ĐAI HOC BACH KHOA ̣ ̣ ́

NGHIÊN C U T NG QUAN V ANSYS Ứ Ổ Ề

2

NG D NG TÍNH TOÁN M T S K T C U C KHÍ

TÍNH TOÁN CHO S N PH M NÓN B O HI M Ả Ẩ Ả Ể

m m đ ho ề ồ ạ

ng d ng trong

nhi u lĩnh v c : ề ựthi t k máy, ế ếhàng không,

đi n t , xây ệ ử

d ng,…ự

2.1  T m ph ng  ấ ẳ có l  b  kéo ỗ ị

2 NG D NG TÍNH TOÁN M T S K T C U C Ứ Ụ Ộ Ố Ế Ấ Ơ KHÍ

Mô hình tính toán

Bi n d ng khi ch u kéo ế ạ ị

ng su t sinh ra

2.2  Tính s c b n u n cho l ứ ề ố ưỡ i khoan  

Mô hình tính toán

K t qu :ế ả

Bi n d ng khi ch u l c ế ạ ị ự

ng su t sinh ra khi ch u u n

2.3  Phân tích ti p xúc ghép ch t gi a  ế ặ ữ

tr c và l ụ ỗ

Mô hình tính toán

ng su t sinh ra khi rút tr c kh i l

2001

Hai lo i nón thông d ng t i th tr ạ ụ ạ ị ườ ng Vi t Nam c a hãng Protec : ệ ủ

Nón n a đ u ử ầ

Nón che c đ u và tai ả ầ

Hi n t i ch t l ệ ạ ấ ượ ng nón b o hi m r t khó ki m soát ả ể ấ ể

3.1 Gi i thi u chung v nón b o hi m ớ ệ ề ả ể

3.2 Tiêu chu n Vi t Nam TCVN 5756-2001 cho mũ b o hi m ẩ ệ ả ể

khi th đ b n va đ p và h p th xung đ ng ử ộ ề ậ ấ ụ ộ

Kh i l ố ượ ng mũ :

- Đ i v i mũ che c hàm: ≤ 1.5 kg ố ớ ả

- Đ i v i mũ che c đ u và tai, mũ che n a đ u : < 1kg ố ớ ả ầ ử ầ

Mũ ph i ch u đ ả ị ượ c va đ p và h p thu xung đ ng khi th nghi m cho va ậ ấ ộ ử ệ

đ p Sau khi th mũ không đ ậ ử ượ c n t, v và gia t c d i l i khi b va đ p ứ ỡ ố ộ ạ ị ậ không đ ượ c v ượ t quá :

+ Gia t c t c th i : 300g ( 2942 m/s2 ) ố ứ ờ

+ Gia t c d sau 3 ms : 200g ( 1961 m/s2 ) ố ư

V i g = 9.80665 m/s2 ớ

Quy trình tính toán và k t qu phân tích ế ả

Quy trình ng d ng ph n m m ứ ụ ầ ề Ansys

Thi t l p mô ế ậ hình b ng CAD ằ

S n ph m ả ẩ

Dùng ANSYS

t o l ạ ướ i PTHH

Dùng LS-DYNA thi t l p đi u ki n ế ậ ề ệ biên, v t li u ậ ệ

So sánh v i ớ TCVN 5756- 2001

Gi i ả

Không đ t ạ

Đ t ạ

Nhu c u ầ

T ừ  mô hình th c t  ta  o  ự ế đ đạ c và th c  ự

M t  ặ đượ c mô hình c ng tuy t  ứ ệ đố i và c   ố

nh trong không gian.  i u ki n ti p 

v t li u ABS là  ậ ệ

MAT_PIECEWISE_PLASTICITY _LINEAR và cho 

v t li u m t va ch m là   ậ ệ ặ ạ

MAT_RIGID_RIGIDBODY. Thông s  v t li u  ố ậ ệ

c trình bày trong b ng :

Mô hình va đ p c a nón che c đ u và taiậ ủ ả ầ

Mô hình va đ p c a nón n a đ uậ ủ ử ầ

ng su t Von Mises khi x y ra va ch m Ứ ấ ả ạ Ứ ng su t l n nh t là 1,81 ấ ớ ấ Mpa

K t qu tính toán ế ả cho nón n a đ u ử ầ

ng su t Von Mises sau va ch m 3 ms

Ứ ấ ạ Ứ ng su t l n nh t là 3,78 Mpa ấ ớ ấ

ng su t Von Mises sau va ch m 5 ms

Ứ ấ ạ Ứ ng su t l n nh t là 5,3 Mpa ấ ớ ấ

Gia t c d i l i t i tr ng tâm ố ộ ạ ạ ọ

nón :

Gia t c d i l i lúc v a va ch m là 2030 ố ộ ạ ừ ạ

m/s2

Gia t c d i l i sau lúc va ch m 3 ms là 1280 m/s2 ố ộ ạ ạ

ng su t Von Mises khi x y ra va ch m

Ứ ấ ả ạ Ứ ng su t l n nh t là 3.24 Mpa ấ ớ ấ

Tính toán cho nón che c đ u và tai ả ầ

ng su t Von Mises sau va ch m 3 ms

Ứ ấ ạ Ứ ng su t l n nh t là 4,53 Mpa ấ ớ ấ

ng su t Von Mises sau va ch m 5 ms

Ứ ấ ạ Ứ ng su t l n nh t là 4,94 Mpa ấ ớ ấ

Gia t c d i l i t i tr ng tâm ố ộ ạ ạ ọ

nón :

Gia t c d i l i lúc v a va ch m là 1080 ố ộ ạ ừ ạ

m/s2

Gia t c d i l i sau lúc va ch m 3 ms là 527,4 m/s2 ố ộ ạ ạ

B ng so sánh gia t c d i l i tr ng tâm nón v i tiêu chu n TCVN ả ố ộ ạ ọ ớ ẩ

L c  ự đượ c  đặ t t i v  trí  nh nón ạ ị đỉ

L c  ự đượ c tính toán trên c  s  là tr ng  ơ ở ọ

l ượ ng c a  ủ đầ u ng ườ i

Kh i l ố ượ ng t ng c ng c a  ổ ộ ủ đầ u ng ườ i và  nón là 5 kg. Gia t c tr ng tr ố ọ ườ ng l y  ấ

là 10 m/s2 => L c F = 50 N ự   

K t qu tính cho bài toán tĩnh ế ả

ng su t l n nh t sinh ra là 65,9 Mpa

Bi n d ng khi ch u l c ế ạ ị ự

ng su t l n nh t sinh ra là 171,2 Mpa

Bi n d ng khi ch u l c ế ạ ị ự

4.K T LU N Ế Ậ

+ C hai lo i nón hi n có trên th trả ạ ệ ị ường của Protec đ t ạ

ch t lấ ượng theo TCVN 5756-2001

+ Khi cùng m t v n t c r i thì lo i nón che c đ u và ở ộ ậ ố ơ ạ ả ầtai có kh năng b o v t t h n so v i lo i nón n a ả ả ệ ố ơ ớ ạ ử

đ u ầ

+ ng d ng k t qu bài toán là có th ki m tra ch t Ứ ụ ế ả ể ể ấ

lượng nón b o hi m mà không c n ph i ti n hành cho ả ể ầ ả ế

TÍNH TOÁN S N PH M B NG PH N M M  Ả Ẩ Ằ Ầ Ề

MOLDFLOW

-Moldflow là m t ph n m m ộ ầ ề CAE ( Computer Aided Engineering)

chuyên dùng, dùng đ mô ph ng quá trình ép phun nh a.ể ỏ ự

- Xác đ nh v đị ị ược v trí ị mi ng phun ệ h p lý,d đoán các khuy t ợ ự ế

t t có th x y ra cho s n ph m: ậ ế ả ả ẩ co ngót và cong vênh, đ ườ ng hàn, l khí ổ , cách b trí ố các s n ph m h p lý… ả ẩ ợ

B ướ c 2: Chia l ướ i mô hình

B ướ c 3: Ch n ki u phân tích ọ ể

B ướ c 4: Ch n lo i v t li u ọ ạ ậ ệ

B ướ c 5: Ch n thông s ép phun ọ ố

B ướ c 6: Ch n v trí mi ng phun và s a l i mô ọ ị ệ ử ỗ

hình l ướ i chia

B ướ c 7: Ch y phân tích và xem k t qu phân ạ ế ả

tích

K t thúc quá ế trình phân tích

Đ t ạ

Không

đ t ạ

B ướ c 1: Nh p mô hình CAD ậ

-Ch n v trí đ t mi ng phun Theo kinh nghi m, ta ch n v trí là đ nh nón ọ ị ặ ệ ệ ọ ị ỉ -Chia l ướ i

-Ta ti n hành s a l i mô hình ế ử ỗcho đ n khi nào mô hình t t ế ố

h n thì công vi c s a l i hoàn ơ ệ ử ỗthành

-Thông báo v tình tr ng lề ạ ưới

nh hình bên là khá t t.ư ố

4.11 Th i gian đi n đ y ờ ề ầ

Ch y phân tích Analysis và xem k t qu phân tích ạ ế ả

V i nón che c đ u và ớ ả ầ

tai

Hình 4.12 R khí ỗ

Hình.4.13 Áp su t phun t i v trí mi ng ấ ạ ị ệ

phun

Hình 4.14 L c k p khuôn ự ẹ

Hình 4.15 Phân b nhi t đ cu i quá trình phun ép ố ệ ộ ố

Hình 4.16 Phân b áp su t cu i quá trình phun ố ấ ố

ép

Hình 4.17 Ph n trăm đ co rút t i v trí miêng ầ ộ ạ ị

phun

Hình 4.19 Th i gian đi n đ y ờ ề ầ

Đ i v i nón n a đ u ố ớ ử ầ

Hình 4.20 Áp su t phun t i v trí mi ng phun ấ ạ ị ệ

Hình 4.22 Ph n trăm đ co rút t i v trí miêng ầ ộ ạ ị

phun

Hình 4.23 R khí ỗ

Hình 4.24 Phân b nhi t đ cu i quá trình phun ép ố ệ ộ ố

Hình 4.25 Phân b áp su t cu i quá trình phun ố ấ ố

ép

Hình 4.26 L c k p khuôn ự ẹ

Thông số Nón n a đ u ử ầ Nón che c đ u và tai ả ầ

K t lu n: ế ậ

D a vào b ng k t qu phân tích trên ta th y:ự ả ế ả ở ấ

+ cùng m t nhi t đ nh a và khuôn, kh năng đi n đ y lo i nón Ở ộ ệ ộ ự ả ề ầ ở ạ

n a đ u x y ra nhanh h n.Đi u này hoàn toàn phù h p v i th c t , vì ử ầ ả ơ ề ợ ớ ự ế

lo i nón che c đ u và tai có kích thạ ả ầ ước và kh i lố ượng l n h n so v i ớ ơ ớ

lo i nón n a đ u ạ ử ầ

+ N u k t h p gi a ch c năng T i u hoá hình d ng s n ph m trong ế ế ợ ữ ứ ố ư ạ ả ẩANSYS ( LS-OPT) và ch c năng phân tích quá trình phun ép c a Mold ứ ủFlow, chúng ta s tìm ra đẽ ược nh ng k t c u nón v a nh g n, ti t ữ ế ấ ừ ỏ ọ ế

ki m v t li u, thu n l i cho quá trình ép phun s n ph m, m u mã ệ ậ ệ ậ ợ ả ẩ ẫ

phong phú nh ng v n đ m b o tính an toàn cho ngư ẫ ả ả ườ ử ụi s d ng Đây

th t s là m t hậ ự ộ ướng k t h p có nhi u ý nghĩa trong s n xu t.ế ợ ề ả ấ

Ti p t c ti n hành các nghiên c u khác  ế ụ ế ứ

+ Ki m tra v i các tiêu chu n khác  ể ớ ẩ

nhau  

Ti p t c nghiên c u thêm ch c n ng LS­ ế ụ ứ ứ ă OPT trong tính toán  để  có th   ể đư a ra 

nh ng k t c u t i  u nh t ữ ế ấ ố ư ấ  

Thi t k  ra m t ph n m m tính toán,  ế ế ộ ầ ề

thi t k  nón b o hi m d a trên m t s   ế ế ả ể ự ộ ố

b o hi m hay các c  quan th m tra nón  ả ể ơ ẩ

b o hi m c a nhà n ả ể ủ ướ c. 

Mô hình ch ươ ng trình mô ph ng, tính toán nón b o hi m ỏ ả ể

Không đ t ạ

Thông s ban ố

đ u ầ ANSYS