Nghiên cứu phương pháp mô phỏng kiểm bền hệ thống khung gầm xe ô tô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu phương pháp mô kiểm bền hệ thống khung gầm xe ô tô NGUYỄN MINH TIẾN Tien.NM202844M@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật ô tô Giảng viên hướng dẫn: TS Trần Thanh Tùng Chữ ký GVHD Viện: Cơ khí động lực HÀ NỘI, 1/2022 Lời cảm ơn Trong trình nghiên cứu hồn thành luận văn, em ln thầy Bộ mơn Ơ tơ xe chun dụng nói riêng Viện Cơ khí động lực nói chung giúp đỡ tận tình khơng việc tìm kiếm tài liệu mà cịn cung cấp kiến thức đề tài em Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy, cô hướng dẫn em thời gian qua Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy TS Trần Thanh Tùng, thầy giúp em nhiều khoảng thời gian học tập nghiên cứu hoàn thành luận văn Tóm tắt nội dung luận văn Hiện nay, có số phương án để kiểm nghiệm đánh giá độ bền hệ thống xe ô tô, tính tốn lý thuyết dựa cơng thức, ứng dụng cơng nghệ máy tính thực nghiệm kiểm tra Với phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ, phần mềm mô hỗ trợ tính tốn kiểm nghiệm ngày tối ưu xác, thực nhanh chóng cho kết trực quan so với tính tốn lý thuyết tiết kiệm so với thực nghiệm Vì vậy, đề tài luận văn này, em đưa trình kiểm bền tĩnh với tải trọng tối đa cho khung xe, kiểm nghiệm sử dụng phần mềm Hyperworks Sau đó, xây dựng sơ đồ Động lực học cho xe tải, sử dụng phần mềm Amesim, tính tốn tải trọng động từ mặt đường mấp mô theo tiêu chuẩn ISO 8608:1995 đánh giá kết nhận từ phần mềm Các mấp mô mặt đường sử dụng địa hình xe thường xuyên phải di chuyển: AB (loại đường tốt), BC (đường tốt) CD loại đường có mấp mơ mức trung bình Bài toán kiểm nghiệm bền mỏi quay lại thiết lập Hyperworks để đánh giá chu kỳ mỏi tổn thương khung chịu tải trọng thay đổi tính tốn phía Tiếp đó, dựa kết đánh giá chu kỳ khả chịu mỏi, em đưa số biện pháp cải tiến, thay Các kết tính tốn, đánh giá cụ thể thực phần luận văn Trong trình triển khai luận văn, em chưa thể khảo sát, đánh giá hết trường hợp mà khung xe tải phải chịu di chuyển đường thực tế đưa phương pháp tối ưu hóa Vì vậy, tương lai, em nghiên cứu trường hợp bền khung xe chuyển động thẳng có lực kéo cực đại, xe phanh với lực phanh cực đại,… đồng thời đưa thêm phương pháp tối ưu hóa HỌC VIÊN Nguyễn Minh Tiến MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Xe tải 1.2.1 Khái niệm 1.2.2 Phân loại 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Các phương pháp tính tốn độ bền khung 1.4.1 Phương pháp truyền thống 1.4.2 Phương pháp phần tử hữu hạn 1.5 Mục tiêu đề tài 1.6 Kết luận chương 10 CHƯƠNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH 11 2.1 Xây dựng mơ hình 3D 11 2.2 Xây dựng mơ hình Phần tử hữu hạn 11 2.3 2.2.1 Giả thiết mơ hình phần tử hữu hạn 11 2.2.2 Dựng mơ hình 12 Kết luận chương 23 CHƯƠNG BÀI TOÁN KIỂM BỀN TĨNH 24 3.1 Sơ lược giả Optistruct 24 3.2 Cơ sở lý thuyết 24 3.2.1 Ứng suất 24 3.2.2 Bài toán tuyến tính tĩnh 25 3.3 Thiết lập toán 27 3.4 Kết 28 3.5 Kết luận chương 30 CHƯƠNG BÀI TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC 31 4.1 Giới thiệu phần mềm 31 4.2 Xây dựng mơ hình mơ hệ thống 33 4.2.1 Cụm trục trước 33 4.2.2 Cụm điều khiển vận tốc 34 4.2.3 Cụm cảm biến 34 4.2.4 Cụm hệ thống lái 35 4.2.5 Sơ đồ hệ thống hoàn chỉnh 35 4.3 Thiết lập mơ hình mặt đường 35 4.4 Một số thông số cần thiết 37 4.5 Kết 39 4.6 4.5.1 Kết tải trọng động 39 4.5.2 Đánh giá kết 42 Kết luận chương 46 CHƯƠNG BÀI TOÁN KIỂM BỀN MỎI 47 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 Phương pháp đánh giá độ bền mỏi 47 5.1.1 Tải trọng từ mặt đường mấp mô 47 5.1.2 Đánh giá độ bền mỏi 48 Những nhân tố ảnh hưởng đến độ bền mỏi chi tiết 51 5.2.1 Vật liệu 51 5.2.2 Kết cấu chi tiết 51 5.2.3 Kích thước chi tiết 52 5.2.4 Công nghệ gia công bền mặt chi tiết 52 5.2.5 Trạng thái ứng suất 52 Thiết lập toán mỏi Hypermesh 52 5.3.1 Xác định điều kiện biên 52 5.3.2 Nhập thông số mỏi 54 Kết phân tích tốn mỏi 55 5.4.1 Xe chạy đường A – B 56 5.4.2 Xe chạy đường B – C 57 5.4.3 Xe chạy đường C – D 58 Một số phương án kiểm tra nâng cao tuổi thọ khung 58 5.5.1 Thêm chi tiết gia cố vị trí khung 58 5.5.2 Thay vật liệu 59 5.5.3 Cải tiến chi tiết xe 61 Kết luận chương 62 KẾT LUẬN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Hình ảnh xe TMT mã TT1105T Hình 1.2 Phương pháp phần tử hữu hạn áp dụng cho vật thể mẫu Hình 1.3 Ví dụ minh họa Hình 1.4 Phần tử 1D Hình 1.5 Phần tử 2D Hình 1.6 Phần tử 3D Hình 2.1 Mơ hình khung 3D hồn thiện 11 Hình 2.2 Tạo mặt cho chi tiết 12 Hình 2.3 Mơ hình ví dụ 13 Hình 2.4 Điều kiện biên mơ hình 3D (trên) 2D (dưới) 13 Hình 2.5 Sự khác biệt mơ hình lưới 2D 3D 13 Hình 2.6 Kết chuyển vị mơ hình 3D 14 Hình 2.7 Kết ứng suất mơ hình 3D 14 Hình 2.8 Kết chuyển vị mơ hình 2D 14 Hình 2.9 Kết ứng suất mơ hình 2D 14 Hình 2.10 Phần tử CQUAD4 15 Hình 2.11 Phần tử TRIA3 15 Hình 2.12 Tiêu chuẩn chia lưới mơ hình 16 Hình 2.13 Lỗi thâm nhập chi tiết 16 Hình 2.14 Một ví trí mơ hình 3D chuyển sang mơ hình phần tử hữu hạn 17 Hình 2.15 Chỉnh sửa phần tử 18 Hình 2.16 Một lỗi sử dụng cơng cụ kiểm tra chất lượng phần tử lưới 18 Hình 2.17 chỉnh sửa lỗi phần tử 19 Hình 2.18 Tổng quan mơ hình lưới phần tử khung xe 19 Hình 2.19 Ví dụ khác RBE2 RBE3 19 Hình 2.20 Sự khác RBE RBE3 chuyển vị 20 Hình 2.21 Sự khác RBE2 RBE3 ứng suất 20 Hình 2.22 Vị trí lắp bulong mơ hình 3D 21 Hình 2.23 Trường hợp BRE2 sử dụng thay cho liên kết bu lông 21 Hình 2.24 RBE3 xác định vị trí đặt lực lên khung 21 Hình 2.25 Phương pháp mơ mối hàn đường với CQUAD4 22 Hình 2.26 Cách tạo mesh cho mối hàn đường hai bên 22 Hình 2.27 Hình ảnh chi tiết trước sau thêm mối hàn 22 Hình 3.1 Kiểm bền giải Optistruct 24 Hình 3.2 Đồ thị ứng suất- biến dạng vật liệu dẻo 26 Hình 3.3 Vị trí đặt lực 27 Hình 3.4 Vị trí đặt ngàm 28 Hình 3.5 Chi tiết đặt ngàm 28 Hình 3.6 Chuyển vị đầy tải 28 Hình 3.7 Ứng suất đầy tải 28 Hình 3.8 Vị trí chuyển vị cực đại 29 Hình 3.9 Vị trí ứng suất cực đại thứ 29 Hình 3.10 Vị trí ứng suất cực đại thứ 29 Hình 4.1 Mơ hình xe tải sở 33 Hình 4.2 Cụm trục trước 33 Hình 4.3 Sơ đồ cụm điều khiển vận tốc 34 Hình 4.4 Sơ đồ cụm cảm biến 34 Hình 4.5 Cụm hệ thống lái 35 Hình 4.6 Sơ đồ hệ thống hồn chỉnh 35 Hình 4.7 Mấp mơ mặt đường theo tiêu chuẩn ISO 8680:1995 36 Hình 4.8 Mơ hình mấp mô mặt đường AB 36 Hình 4.9 Mơ hình mấp mơ mặt đường BC 36 Hình 4.10 Mấp mô mặt đường CD 37 Hình 4.11 biên dạng tổng quát mặt đường AMESIM 37 Hình 4.12 Tải trọng động treo trước (AB) 40 Hình 4.13 Tải trọng động treo sau (AB) 40 Hình 4.14 Tải trọng động treo trước (BC) 41 Hình 4.15 Tải trọng động treo sau (BC) 41 Hình 4.16 Tải trọng động treo trước (CD) 42 Hình 4.17 Tải trọng động treo sau (CD) 42 Hình 4.18 Hệ số tải trọng động xe di chuyển với vận tốc 20 km/h 44 Hình 4.19 Hệ số tải trọng động xe di chuyển với vận tốc 40 km/h 44 Hình 4.20 Hệ số tải trọng động xe di chuyển với vận tốc 60 km/h 45 Hình 4.21 Hệ số tải trọng động xe di chuyển với vận tốc 80 km/h 45 Hình 4.22 Giá trị bình phương trung bình RMS kđ 46 Hình 5.1 Đường cong mỏi thực nghiệm đo từ mẫu théo A517 49 Hình 5.2 kết thí nghiệm thiết bị tiêu chuẩn 49 Hình 5.3 Đường mỏi S-N viết dạng logarit 50 Hình 5.4 Đường đồng thọ theo tiêu chuẩn Gerber Goodman 51 Hình 5.5 Ví dụ ảnh hưởng kết cấu tới độ bền mỏi 51 Hình 5.6 Lực từ treo tác động lên khung 52 Hình 5.7 Minh họa nhập đồ thị lực thi vào Hypermesh 53 Hình 5.8 Tổng hợp lực tác dụng lên khung 53 Hình 5.9 Mẫu đường mỏi dạng gấp khúc sử dụng 54 Hình 5.10 Thơng số đường mỏi 55 Hình 5.11 Các thơng số đánh giá mỏi 55 Hình 5.12 Vị trí chịu tổn thương lớn (A710C - AB) 56 Hình 5.13 Chu kì mỏi thu tồn khung (A710C -AB) 56 Hình 5.14 Vị trí chịu tổn thương lớn (A710C - BC) 57 Hình 5.15 Chu kì mỏi thu tồn khung (A710C -BC) 57 Hình 5.16 Vị trí chịu tổn thương lớn (A710C - CD) 58 Hình 5.17 Chu kì mỏi thu toàn khung (A710C -CD) 58 Hình 5.18 Gia cố thêm cho phần khung 59 Hình 5.19 Kết trường hợp thêm 59 Hình 5.20 Kết trường hợp thêm hai 59 Hình 5.21 Chu kì mỏi thu toàn khung (AISI 4140 – AB) 60 Hình 5.22 Chu kì mỏi thu tồn khung (AISI 4140 – BC) 60 Hình 5.23 Chu kì mỏi thu tồn khung (AISI 4140 – CD) 61 Hình 5.24 Cải tiến chi tiết xe 61 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Doanh số bán hàng tháng 05/2020 thành viên VAMA so với tháng 04/2020, 05/2019 Bảng 1.2 Tổng kết bán hàng thành viên VAMA hết tháng 05/2020 theo chủng loại xe Bảng 2.1 Một số tiêu chuẩn chất lượng lưới 16 Bảng 3.1 Thông số vật liệu A710C đưa vào toán 27 Bảng 3.2 Bảng tổng hợp hết có mối hàn 29 Bảng 4.1 Bảng số liệu 39 Bảng 4.2 Giá trị lớn nhỏ tải trọng động loại đường 43 Bảng 5.1 Mô tả mấp mô loại đường theo tần số không gian 47 Bảng 5.2 Ước lượng thông số đường cong mỏi 54 Bảng 5.3 Thông số đặc tính vật liệu thép AISI 4140 60 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Ý nghĩa VAMA Hiệp hội nhà sản xuất ô tô Việt Nam FEM Phương pháp phần tử hữu hạn 1D, 2D, 3D chiều, chiều, chiều CAD Thiết kế với trợ giúp máy tính CAE Phân tích mơ với trợ giúp máy tính PTHH Phần tử hữu hạn PSD Hàm mật độ phổ lượng ISO Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế RMS Giá trị bình phương trung bình CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu chung Trong giai đoạn phát triển kinh tế Việt Nam, nhu cầu vận chuyển hàng hóa giao lưu ngày cao dẫn đến hoạt động phương tiện tham gia giao thông ngày tăng chủng loại số lượng Để vận chuyển hàng hóa dễ dàng khu vực nội thành, qua ngã tư, ngõ nhỏ, khu vực ngoại thành để nhập xuất hàng, việc sử dụng loại xe tải trở nên cần thiết dần quan trọng Bên cạnh đó, hoạt động cứu hộ xe hư hỏng, cứu hỏa, chăm sóc thị,… cần đến loại xe riêng biệt để thực nhiệm vụ riêng đặc trưng Năm 2020 năm đầy biến động với kinh tế chung ngành xe thương mại nói riêng Tính chung toàn ngành, tổng cầu xe thương mại giảm 9% so với năm 2019 Tuy nhiên, chia tách theo mảng lại có khác biệt Tổng cầu xe tải 2020 (không bao gồm xe tải nhẹ tấn) tăng 4% so với năm 2019 [1] Tháng 5/2020 khoảng thời gian Việt Nam bình phục dần sau dịch Covid19, tất hoạt đông quay trở lại quỹ đạo Người tiêu dùng doanh nghiệp mang tâm lý an tâm, tin tưởng vào phủ, nhu cầu sống cân với mức bình thường Đây lý cho việc bùng nổ doanh số bán xe tháng Sự quay trở lại mạnh mẽ phải nói đến dịng xe tải xe buýt (tăng 76% 98% so với tháng 04/2020), nhiên so sánh với thời gian năm ngoái (tháng 05/2019), xe buýt xe du lịch chịu tổn thất nặng nề Riêng có xe tải giảm 8% (bảng 1.1) so với kỳ năm trước [2] Bảng 1.1 Doanh số bán hàng tháng 05/2020 thành viên VAMA so với tháng 04/2020, 05/2019 5/2020 5/2019 4/2020 Khác 5/2020 5/2019 Khác 5/2020 4/2020 Tổng* 18,571 26,181 10,816 -29% 72% Xe khách 12,865 19,145 7,439 -33% 73% Xe thương mại 5,559 6,681 3,154 -17% 76% 2.1 Xe tải 5,454 5,905 3,101 -8% 76% 2.2 Xe buýt 105 776 53 -86% 98% Xe chuyên dùng 156 355 223 -56% -30% Khung xe buýt 18 12 24 50% -25% *: chưa bao gồm khung xe buýt Tổng doanh số từ đầu năm 2020 đến tháng 5/2020 có suy giảm rõ rệt so với năm 2019 Một lần nữa, xe tải giảm 19% so với kỳ mức thấp dịng xe, mà xe buýt có mức giảm cực lớn 75% (bảng 1.2) lúc mối đồ thị mối quan hệ S N có dạng đường gấp khúc Đường gấp khúc S-N có đoạn dốc, đoạn dốc với độ dốc khác Hình 5.3 hình ảnh ví dụ đồ thị S-N dạng log-log với đường gấp khúc: Hình 5.3 Đường mỏi S-N viết dạng logarit Phương trình quan hệ đoạn dốc: 𝑆 = 𝑆1(𝑁𝑓 )𝑏1 PT 5.8 Trong S khoảng ứng suất danh nghĩa; S1 hệ số bền mỏi, 𝑁𝑓 số chu kỳ xảy mỏi, b1 hệ số độ dốc đường mỏi S-N Tại điểm FL tương ứng số cycle NC1, ta kết luận đối tượng không bị phá hủy mỏi, Diểm FL gọi giới hạn mỏi Tại điểm đầu đồ thị tương ứng với số chu kỳ 103, ta coi điểm phá hủy hoàn toàn, vật liệu bị phá hủy sau thời gian ngắn Với tải trọng biến thiên theo chu kỳ hình sin, khoảng ứng suất danh nghĩa dễ dàng xác định theo cơng thức: Se = 𝜎𝑟 = 𝜎𝑚𝑎𝑥 − 𝜎𝑚𝑖𝑛 Tuy nhiên thực tế tải trọng tác động ngẫu nhiên khoảng ứng suất danh nghĩa thay đổi theo dải biến thiên ứng suất ngẫu nhiên Lúc khoảng ứng suất danh nghĩa Se chịu ảnh hưởng thơng số ứng suất trung bình 𝜎𝑚 𝜎𝑟 Một cách phổ biến để tìm Se từ thơng số sử dụng tiêu chuẩn bền mỏi Những tiêu chuẩn bền mỏi phổ biến kể đến : - Tiêu chuẩn Gerber: 𝜎𝑟 𝑆𝑒 = 𝜎 PT 5.9 (1 − ( 𝑚 ) ) 𝑆𝑢 - Tiêu chuẩn Goodman: 𝜎𝑟 𝑆𝑒 = 𝜎 PT 5.10 (1 − 𝑚 ) 𝑆𝑢 Trong đó: 𝑆𝑢 ứng suất cực đại vật liệu Các tiêu chuẩn thể thông qua dạng đồ thị Những đường đồ thị gọi đường đồng tuổi thọ Những điểm nằm 50 đường đồng tuổi thọ có số chu kỳ mỏi giống Nếu giá trị 𝜎𝑚 𝜎𝑟 tạo thành điểm nằm bên trái đường đồng thọ gây phá hủy mỏi với số chu kỳ tương ứng Hình 5.4 Đường đồng thọ theo tiêu chuẩn Gerber Goodman Tiêu chuẩn Gerber quan tâm đến ảnh hưởng ứng suất âm dương Trong tiêu chuẩn Good Man bỏ qua yếu tố ứng suất âm Tiêu chuẩn Gerber thường sử dụng cho vật liệu mềm dẻo, tiêu chuẩn Good man thường sử dụng cho loại vật liệu giòn dễ vỡ 5.2 Những nhân tố ảnh hưởng đến độ bền mỏi chi tiết [18] 5.2.1 Vật liệu Vật liệu có ảnh hưởng lớn đến độ bền mỏi chi tiết Chi tiết chế tạo vật liệu có tính cao, độ bền mỏi chi tiết cao Vì vật liệu có tính cao, khả xuất vết nứt khó khăn Chi tiết máy thép có độ bền mỏi cao gang Chi tiết máy thép hợp kim có độ bền mỏi cao thép bon thường Trong loại thép thường, chi tiết máy thép có hàm lượng bon cao, độ bền mỏi của chi tiết máy cao 5.2.2 Kết cấu chi tiết Chi tiết máy có kết cấu phức tạp: có bậc thay đổi kích thước đột ngột, có lỗ, rãnh, Hình 5.5, làm giảm độ bền mỏi chi tiết máy Lý do: chỗ có tập trung ứng suất, vết nứt sớm xuất phát triển nhanh Hình 5.5 Ví dụ ảnh hưởng kết cấu tới độ bền mỏi 51 5.2.3 Kích thước chi tiết Qua thí nghiệm người ta thấy rằng: với vật liệu nhau, tăng kích thước tuyệt đối chi tiết máy giới hạn bền mỏi chi tiết máy giảm xuống Lý do: kích thước chi tiết máy lớn, vật liệu không đồng đều, khả xuất khuyết tật lòng chi tiết máy nhiều Những vết nứt, rỗ xỉ, rỗ khí lịng chi tiết máy điểm có tập trung ứng suất, điểm bắt đầu cho phá hỏng mỏi 5.2.4 Cơng nghệ gia cơng bền mặt chi tiết Lớp bề mặt chi tiết máy thường lớp chịu ứng suất lớn nhất, vết nứt hay xảy Những chi tiết máy qua ngun cơng gia cơng tinh, có độ bóng bề mặt cao có độ bền mỏi cao hon chi tiết máy qua nguyên công gia công thô Các bề mặt gia công tăng bền phun bi, lăn ép san nhấp nhô làm chai cứng bề mặt, độ bền mỏi chi tiết máy nâng cao 5.2.5 Trạng thái ứng suất Chi tiết máy chịu ứng suất đơn có độ bền mỏi cao chịu ứng suất phức tạp Trong trạng thái ứng suất đơn, σmax < (trạng thái ứng suất nén) chi tiết máy có độ bền mỏi cao nhất, trạng thái ứng suất kéo (có σmin > 0), trạng thái ứng suất vừa kéo vừa nén (r < 1) có độ bền mỏi thấp 5.3 Thiết lập toán mỏi Hypermesh 5.3.1 Xác định điều kiện biên 5.3.1.1 Xác định lực Tác dụng lực từ mặt đường lên hệ thống treo ảnh hưởng tới khung đặt trọng tâm hệ thống treo phân tới vị trí nối nhíp khung tất vị trí lắp nhíp Tại đây, lực tĩnh có giá trị F = (N) đặt biến thiên theo giá trị thu thập từ trước Hình 5.6 Lực từ treo tác động lên khung Tải trọng mỏi lấy từ việc giải toán Động lực học Chương nhập vào phần mềm thông qua file liệu excel Các đồ thị lực tương tự xuất trên: 52 Hình 5.7 Minh họa nhập đồ thị lực thi vào Hypermesh Ngoài tải trọng động, trình di chuyển, xe tải chịu tải trọng tĩnh, tải tĩnh ảnh hưởng tới độ bền khung xe di chuyển Để đánh giá chi tiết, sử dụng giá trị tải tĩnh lớn xác định chương để kiểm nghiệm độ bền mỏi Đồng thời đặt lực tĩnh với F = (N) xây dựng đường đồ thị lực F khoảng thời gian tương ứng với lực hệ thống treo Hình 5.8 Tổng hợp lực tác dụng lên khung 5.3.1.2 Xác định ràng buộc Vì kiểm tra chi tiết Khung xe, toán tĩnh chương 3, khung cố định vào hệ thống treo, vị trí ngàm, lực từ mặt đường tác dụng lên khung thơng qua hệ thống treo, đó, vị trí khơng cịn cố định, khơng thể đặt ngàm Khung bị tác dụng lực từ phía, để q trình mơ diễn đúng, ta sử dụng khái niệm khác, thay cho việc đặt ngàm, Bù quán tính - “Inertia Relief” Vì hệ khơng chịu liên kết nên ngoại lực tác động làm hệ chuyển động với gia tốc: 53 𝐹 PT 5.11 𝑚 Nếu tùy chọn Inertia Relief, q trình phân tích gặp lỗi (hệ không cân lực) Khi bật tùy chọn Bù qn tính, chương trình tự động áp đặt lên hệ lực quán tính ngoại lực F để đưa hệ trạng thái cân lực 𝑎= Bù quán tính thường thực phận, cụm lắp ráp không cố định điểm khơng gian, ví dụ như: tính tốn tàu thủy, hệ thống treo tơ, tơ chuyển động, tính tốn hàng khơng vũ trụ, vệ tinh,… 5.3.2 Nhập thông số mỏi Việc thiết lập toán mỏi HyperMesh dựa yếu tố: Tải trọng mỏi, thông số mỏi vật liệu mỏi Tải trọng mỏi lấy từ việc giải tốn Động lực học Chương Thơng số mỏi sử dụng tiêu chuẩn Gerber làm tiêu chuẩn để đánh giá dải ứng suất tương đương Vật liệu mỏi gây dựng với thông số tham khảo từ vài nghiên cứu tổng qt có trước Hình 5.9 Mẫu đường mỏi dạng gấp khúc sử dụng Thông thường thông số đường cong mỏi cần thí nghiệm trực tiếp tính tốn điều kiện hạn chế, thông số lấy theo kinh nghiệm [19]: Bảng 5.2 Ước lượng thông số đường cong mỏi Vật liệu SRI1 B1 Nc1 b1 Thép 4,263*UTS -0,125 1E6 0,0 Hợp kim nhôm (UTS < 336MPa) 2,759*UTS -0,062 5E8 0,0 0,131*UTS1,526 0.379-0.175*log(UTS) 5E8 0,0 Hợp kim nhôm UST ≥ 336 MPa Với vật liệu sử dụng A710C, thông số nhập cho vật liệu mỏi sau: 54 Hình 5.10 Thơng số đường mỏi Trong đó: - UNIT đơn vị cho ứng suất, MPa - UTS (ultimate tensile strength): giới hạn bền kéo vật liệu - SRI1: hệ số chịu mỏi Trong phần mềm, hệ số định nghĩa ứng suất mà ứng suất vật liệu chịu tải chu kì - B1: hệ số mũ chịu mỏi, thể độ dốc đường mỏi S-N - NC1: thông số xác định số chu kì giới hạn mỏi mơ hình (tuổi thọ chi tiết) Sau có thông số vật liệu, ta cần xác định thơng số cho tính tốn mỏi, thơng số định nghĩa qua hình bên Hình 5.11 Các thơng số đánh giá mỏi Trong đó: - COMBINE: dùng để xác định loại ứng suất sử dụng cho tính tốn mỏi, ta sử dụng ứng suất tương đương Von Misses - CORRECT: tiêu chuẩn sử dụng cho tính tốn mỏi Ở ta chọn tiêu chuẩn GERBER - STRESSU: đơn vị ứng suất, chọn MPa - RTYPE: Xác định loại tải trọng đặt vào liên tục, dạng tải trọng động (Rainflow type) phần xác định loại LOAD toán mỏi 5.4 Kết phân tích tốn mỏi 55 5.4.1 Xe chạy đường A – B Hình 5.12 Vị trí chịu tổn thương lớn (A710C - AB) Hình 5.13 Chu kì mỏi thu tồn khung (A710C -AB) Vì tải trọng đầu vào thu thập ngẫu nhiên (cực đại cực tiểu ngẫu nhiên), thay tải tuần hoàn tương đương, nên Optistruct tính tốn số Tổn thương tích lũy, dựa lý thuyết tổn thương tích lũy tuyến tính Miner – Palmgren [20] Lý thuyết tổn thương tích luỹ Miner – Palmgren nêu giả thuyết hư hại điểm tính tốn chi tiết tn theo quy luật tuyến tính, tất hư hại cộng tích luỹ theo quy luật tuyến tính xác định thơng qua giá trị tỉ lệ tổn thương tích luỹ D 𝑛𝑖 ∑ 𝐷𝑖 = ∑