(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu nâng cao tính an toàn con người trong ô tô khách giường nằm xảy ra va chạm trực diện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN CƠNG THÀNH NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TÍNH AN TỒN CON NGƯỜI TRONG Ơ TƠ KHÁCH GIƯỜNG NẰM XẢY RA VA CHẠM TRỰC DIỆN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116 S K C0 8 Tp Hồ Chí Minh, tháng 05/2018 Luận văn cao học GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm s s s i =1 i =1 i j y = a0 +  xi +  aii xi2 +  aij xi x j (2) i = 1,2 , j Trong đó: - y hàm số hồi quy mặt phản ứng bậc - a0, ai, aii, aij hệ số hồi quy - x1,x2,…,xj biến thiết kế Bảng 4.5: Bảng thiết lập hồi quy mặt phản ứng bậc biến x32 x42 64,00 8100 2500 0,0009 81,00 9025 4900 x12 x22 x1 x2 x1 x3 x1 x4 x2 x3 720 400 0,24 0,0016 855 630 90,25 10000 8100 0,0025 950 56,25 11025 1600 0,0009 72,25 12100 3600 49,00 13225 6400 x2 x4 x3 x4 4500 2,7 1,5 0,36 6650 3,8 2,8 855 0,475 9000 4,5 787,5 300 0,225 4200 3,15 1,2 0,0025 935 510 0,425 6600 5,5 0,0016 805 560 0,28 9200 4,6 3,2 Nhập giá trị liệu từ bảng 4.5 trực tiếp vào SPSS thông qua thẻ DataView Hình 4.20: Dữ liệu tính tốn đưa vào SPSS Thực tính tốn hồi quy: Trong Analyze → chọn Regression → chọn Linear, xuất hộp thoại, đưa biến phụ thuộc vào ô Dependent biến độc lập ô Independent → Ok HVTH: Nguyễn Công Thành MSHV: 1680515 90 Luận văn cao học GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm Hình 4.21: Đưa biến x vào để phân tích hồi quy 4.4.1 Kết hồi quy số HIC36 theo biến X1; X2; X3; X4 Hệ số tương quan R, Phương sai theo Anova tham số hồi quy thể sau HVTH: Nguyễn Công Thành MSHV: 1680515 91 Luận văn cao học GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm Hình 4.22: Kết phân tích hồi quy theo số HIC36 Từ tham số hồi quy thu phương trình hồi quy số HIC sau: HIC=6420.626 - 97.578x3 + 0.023x22 + 331067.457x42 -6.576x1x2 +2091.447x3x4 4.4.2 Kết hồi quy số a3ms theo biến X1; X2; X3; X4 HVTH: Nguyễn Công Thành MSHV: 1680515 92 Luận văn cao học GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm Hình 4.23: Kết phân tích hồi quy theo số a3ms Từ tham số hồi quy thu phương trình hồi quy số a3ms sau: a3ms = 180.66-2.387x3 +0.001x2 +34282.986x42 -0.177x1x2 +52,618x3x4 4.4.3 Kết hồi quy số ép lồng ngực theo biến X1; X2; X3; X4 HVTH: Nguyễn Công Thành MSHV: 1680515 93 Luận văn cao học GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm Hinh 4.24: Kết phân tích hồi quy theo số ép lồng ngực Từ tham số hồi quy thu phương trình hồi quy số ép lồng ngực sau: achest = -75.621+0.062x3+0.003x22-18014.226x42 +0.0124x1x2 -0.633x3x4 Để đánh giá độ tin cậy phương trình hồi quy ta quan sát hệ số tương quan R Kết R xuất từ SPSS phương trình HIC36, a3ms Do phương trình hồi quy số đáng tin cậy 4.5 Tiến hành tối ưu hóa biến Bằng phương pháp thuật tốn di truyền GA sử dụng Matlab 4.6 Mô kiểm nghiệm q trình tính tốn tối ưu HVTH: Nguyễn Cơng Thành MSHV: 1680515 94 Luận văn cao học GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm Bằng phương pháp giải thuật di truyền GA MatLab tiến hành tối ưu hóa biến lượng thiết kế theo thuận tốn Hình 4.25: Thuật tốn di truyền GA MatLab Kết giá trị biến x1, x2, x3, x4 sau tiến hành tối ưu HVTH: Nguyễn Công Thành MSHV: 1680515 95 Luận văn cao học GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm Hình 4.26: Kết hiển thị 4.7 Mô kiểm nghiệm kết tối ưu Từ giá trị biến tìm trên, thiết lập thuộc tính độ dày Hypermesh chạy lại mơ tối ưu để kiểm nghiệm Hình 4.27: Kết mô tối ưu HVTH: Nguyễn Công Thành MSHV: 1680515 96 Luận văn cao học GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm Hình 4.28: Biểu đồ gia tốc đầu tài xế xảy va chạm tối ưu Bảng 4.6: Đánh giá tổn thương tài xế hành khách trường hợp tối ưu Tiêu chuẩn Tài xế HIC36 1000 463 gia tốc đầu (g) 80 56.52 + Fx (kN) - Fx (kN) Fz (kN) Momen uốn theo phương y (Nm) Ép lồng ngực (mm) Vận tốc ép lồng ngực (m/s) Độ trượt khớp gối trái (mm) Lực nén xương đùi trái (kN) Độ trượt khớp gối phải (mm) Lực nén xương đùi phải (kN) Chỉ số xương ống đầu bên trái Chỉ số xương ống đầu bên trái 3,1 3,1 3,3 0.11 0.75 2.17 57 50.79 50 34.8 0.28 15 8.4 9,07 11.83 15 15.3 9,07 11.78 1,3 2.74 1,3 5.94 Chỉ số Đầu Cổ Ngực Đầu gối đùi Chân HVTH: Nguyễn Công Thành MSHV: 1680515 97 Luận văn cao học GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm Lực nén đầu xương ống trái (kN) Lực nén đầu xương ống trái (kN) Chỉ số xương ống đầu bên phải Chỉ số xương ống đầu bên phải Lực nén đầu xương ống phải (kN) Lực nén đầu xương ống phải (kN) 23.74 33.80 1,3 2.74 1,3 5.94 23.71 33.79 Hình 4.29: Khối lượng phần khung hấp thụ thay HVTH: Nguyễn Công Thành MSHV: 1680515 98 Luận văn cao học GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm Hình 4.30: Khối lượng khung gầm nguyên dày 11mm Kết phân tích tổn thương cho thấy phận hấp thụ lượng phía đầu xe số tổn thương phần đầu ngực tài xế cải thiện rõ rệt nằm mức an toàn giảm thiểu khả tử vong Đồng thời thay phần khung hấp thụ lượng khối lượng tương đương Kết đem lại phù hợp tính tổn thương tài xế nâng cao, giảm thiểu tối đa nguy tử vong xảy va chạm HVTH: Nguyễn Công Thành MSHV: 1680515 99 Luận văn cao học GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm Chương KẾT LUẬN 5.1 Tổng kết Nghiên cứu hoàn thành mục tiêu đề Cụ thể, đề tài đạt kết sau: Lựa chọn tiêu chuẩn phù hợp để đánh giá khả an toàn hành khách xe xảy va chạm trực diện ECE R94, tiêu chuẩn khơng gian an tồn cho tài xế hành khách ECE R66 Xây dựng mơ hình xe khách giường nằm phần mềm MADYMO với khung đầu xe phần tử hữu hạn, phần cịn lại dạng đa thể cứng Mơ phân tích cải tiến kết cấu khung đầu xe đảm bảo khơng gian an tồn cho tài xế hành khách theo tiêu chuẩn ECE R66 Mô phân tích tổn thương hành khách tài xế xe xảy va chạm trực diện Đề xuất phương án cải tiến, thử nghiệm đánh giá hiệu phương án việc giảm thiểu chấn thương cho hành khách tài xế Lựa chọn phương án tối ưu phù hợp để đảm bảo an toàn cho tài xế hành khách xe theo tiêu chuẩn ECE R94 Từ kết mô cho thấy sau cải tiến thông số thuộc phận dây đai, túi khí kết cấu đầu xe Tổn thương tài xế cải thiện rõ rệt giảm thiểu khả tử vong thông số tổn thương lên tài xế phận đầu ngực ln nằm khoảng giá trị an tồn mà tiêu chuẩn ECE R94 quy định 5.2 Hạn chế hướng phát triển đề tài Vấn đề nghiên cứu va chạm xe khách từ nghiên cứu tổn thương người Đây vấn đề nghiên cứu rộng Có nhiều liên quan thơng số kết cấu hệ thống an toàn đặt loại xe khách Trong đề tài tập trung nghiên cứu nâng cao tính tổn thương người phương pháp mơ q trình xảy va chạm Tiến hành phân tích đưa phương án nhằm mục đích giảm thiểu nguy hại đến người Đề tài dừng lại mức mô thiết kế HVTH: Nguyễn Công Thành MSHV: 1680515 100 Luận văn cao học GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm phần mềm chuyên dụng kết Nghiên cứu dừng lại việc đưa ý kiến đề xuất chưa tiến hành thực nghiệm Thông qua trình mơ phân tích nhận thấy ảnh hưởng kết cấu phần khung đầu xe trang bị an tồn bị động dây đai, túi khí đến thể hành khách tài xế to lớn Do để tăng tính an tồn người xảy va chạm, địi hỏi phải có đầu tư đáng, nghiên cứu thử nghiệm phương án xây dựng phần mềm chuyên dụng uy tín sau tiến hành thực nghiệm để đánh giá khả đáp ứng đưa vào thực tế Do thời gian kiến thức có hạn nên mơ hình xây dựng cịn nhiều hạn chế xây dựng mơ hình phần tử hữu hạn cho đầu xe, chưa xây dựng mô hình phần tử hữu hạn cho phận cịn lại khung xe Vì xảy va chạm, có đầu xe bị biến dạng, dẫn đến kết q trình mơ chưa hồn tồn xác Do tác giả kiến nghị nhà nghiên cứu xây dựng mơ hình phần tử hữu hạn cho tồn xe để mơ đạt kết xác so với thực tế Bên cạnh đó, đề tài dừng lại việc nghiên cứu tổn thương người xe xảy va chạm trực diện với vật cản chiếm 100% diện tích đầu xe Trong tương lai đề xuất nhà nghiên cứu tiến hành thực thử nghiệm tổn thương hành khách cho trường hợp sau: - Trường hợp va chạm với xe khác ngược chiều - Va chạm trực diện 40% - Va chạm lật nghiêng - Trường hợp va chạm bên hông - Trường hợp xe va chạm trực diện vào trụ điện HVTH: Nguyễn Công Thành MSHV: 1680515 101 Luận văn cao học GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Minh Châm tháng đầu năm, 16.000 vụ tai nạn giao thông nước Internet : http://vovgiaothong.vn/duong-tin/9-thang-dau-namhon-16-000-vu-tai-nangiao-thong-tren-ca-nuoc/134145 [2] Hoàng Trường, Hiện trường nát vụn sau cú đấu đầu xe khách Bình Thuận Internet http://vnexpress.net/photo/thoi-su/hien-truong-nat-vun-sau-cu-dau-dau-cua2-xe-khach-o-binh-thuan-3145222.html [3] TS.Nguyễn Thành Tâm Thiết kế tối ưu kết cấu khung xương sát-xi ô tô khách, 2015 [4] TS.Nguyễn Khắc Huân Nghiên cứu tính bền kết cấu khung xương ô tô chở khách theo tiêu chuẩn E/ECE/TRANS/505/66, 2010 [5] NCS Nguyễn Quang Anh Nghiên cứu động lực học độ bền khung vỏ ô tô va chạm trực diện, 2007 [6] GVC.MSc Đặng Quý Nghiên cứu tính tốn động lực học va chạm tơ, biện pháp giảm tổn thất va chạm [7] Ths Đỗ Huyền Trang Nghiên cứu, thiết kế tính an tồn kết cấu tơ khách xảy va chạm trực diện, 2015, [8] Đỗ Kim Hoàng Nghiên cứu, thiết kế, cải tiến tính an tồn lật nghiêng tô khách sở tiêu chuẩn Châu Âu ECE R66, 2014 [9]Dương Chí Thiện Thiết kế tối ưu an tồn kết cấu tơ khách xảy va chạm lật nghiêng theo tiêu chuẩn Châu Âu, 2015 [10] “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng an tồn kỹ thuật bảo vệ mơi trường tô“ [11] Cao Libo, Nguyễn Thành Tâm, Huang Xingang, Pang Jiniun, Study on Bus Rollover Crashwordthiness Based on Tube Filling Method, 2011 HVTH: Nguyễn Công Thành MSHV: 1680515 102 Luận văn cao học GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm [12] Muhammad Aamir Hassan Comparison of structural damage and occupant injuries corresponding to a vehicle collision onto a pole versus a flat barrier, University of Engineering and technology Karachi, Pakistan, 2002 [13] Liu, C.K., Song, X.P and Wang, J (2014), Simulation Analysis of Car Front Collision Based on LS-DYNA and Hyper Works Journal of Transportation Technologies, 4, 337-342 [14] Zhang Weigang Simulation of bus safety body structure, 2006, [15] Liu Jiang, Gui Liangjin, Wang Qingchun & Fan Zijie Multi-objective Optimization on the Body Structure of Integral Bus Automotive Engineering 30 (2), 170-173, 2008 [16],[18],[19],[20],[21] EURO NCAP Internet: https://en.wikipedia.org/wiki/Euro_NCAP [17] Carhs Empowering Engineers, Safety Companion, 2016 [22] E/ECE/324 Regulation No.66, Uniform technical prescriptions concerning the approval of large passenger vehicles with regard to the strength of their superstructure, 1995 HVTH: Nguyễn Công Thành MSHV: 1680515 103 S K L 0 ... Đặng Quý, Nghiên cứu tính tốn động lực học va chạm tô, biện pháp giảm tổn thất va chạm Nghiên cứu tính tốn động lực học ô tô biện pháp giảm tổn thất khơng thực mơ q trình va chạm ô tô với dãy... -Ths Đỗ Huyền Trang – Trường ĐH SPKT Tp Hồ Chí Minh, năm 2015, Nghiên cứu, thiết kế tính an tồn kết cấu tô khách xảy va chạm trực diện, từ kết mô không đạt yêu cầu không gian an toàn Tác giả cải... văn cao học GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm 1.2.2 Nghiên cứu ngồi nước Hiện nay, nghiên cứu tính an tồn ô tô giới (bao gồm an toàn chủ động an toàn bị động) khâu nghiên cứu quan trọng thiếu chuỗi nghiên