Nghiên cứu ứng dụng phương pháp

NGHIÊN CỨU - TRAO ĐỔI NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÀN TỬ HỮU HẠN ĐẾ TÍNH BÈN KHUNG VỎ Õ TÒ CON RESEARCH ON THE APPLICATION OF FINITE ELEMENT METHOD TO ANSLYSE STRENGTH OF CAR BODY STRUCTURE ThS Tạ Thị Thanh Huyền, Ths Nguyễn Quang Cường Bộ môn Cơ khí Ị tơ, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Giao thơng Vận tải TĨM TẮT Trong kết cấu cùa tô, khung vỏ ô tô phận không thiếu để kết phận ô tô, đóng vai trị qut định đên an tồn cảm giác người sử dụng Đe thỏa mãn yêu cáu ỉăp ráp, khả làm việc tuổi thọ sử dụng, kết cấu thân vỏ ô tô cần phải đảm bào độ cứng tĩnh độ bền lâu Bài báo trình bày dùng phtrơng pháp phần tử hữu hạn (PTHH) để xây dựng mơ hình phân tử hữu hạn khung vỏ ô tô con; đưa phương pháp tinh bền chế độ tải trọng tính tốn; tiên hành tỉnh toán bên cho khung vỏ xe chế độ tải trọng khác Từ đó, đảnh giả độ bên khung vỏ sát với điều kiện làm việc thực tế tơ Từ khóa: Kêt cáu thán vỏ ô tô; Độ tĩnh; Độ bền lâu; Phương pháp phần từ hữu hạn; Độ bên khung vỏ ô tô ABSTRACT The chassis is an essential aspect ofthe car's construction, connecting the various components and playing a critical role in the user's safety and satisfaction The car body construction must maintain static rigidity and extended durability in order to meet the requirements of assembly, workability, and service life The paper describes how to develop a finite element model of a car body frame using the finite element method (FEM); give methods for determining durability and load mode; and conduct strength calculations for the chassis under various load modes Assess the chassis's durability in close proximity to the car's real operating circumstances Keywords: Car body structure; Static strength; Long durability; Finite element method; Strength of car body tructure ISSN 2615 - 9910 (bản in), ISSN 2815 - 5505 (online) TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, SỐ 291, tháng năm 2022 cokhivietnam.vn / tapchicokhi.com.vn NGHIÊN CỨU-TRAO ĐỒI l.ĐẬT VÁN ĐÈ Trong tài liệu [8] tiến hành xây dựng mơ hình phần tử hữu hạn cúa khung vỏ ô tô Cùng với phát triển nhanh chóng khoa học kỳ thuật, cơng nghệ sản xuất lắp sau: ráp ô tô không ngừng nâng cao Ngành sản xuất ô tô ngày trọng đến ý tưởng sáng tạo sản phẩm nhằm mục đích nâng cao hon tính năng, chất lượng tính tiện nghi tơ Trong kết cấu ô tô, khung vỏ xe phận không thề thiếu để kết nối phận xe, đóng vai trị định đến an tồn cảm giác người sử dụng Vì vậy, việc nghiên cứu, tính tốn bền khung vỏ xe việc cần thiết cho trình thiết ke kiêm nghiệm chất lượng Trong báo này, tác giả tiến hành xây dựng toán kiểm nghiệm bền khung vỏ xe ba trường hợp có kể đến kích thích động bề mặt đường Hình Mơ hình CAD khung vỏ tơ XÂY DựNG MƠ HÌNH PHẦN TỦ HỬƯ HẠN KHỪNG VỎ Ơ TƠ CON Hình Mơ hình phần tử hữu hạn khung vỏ ô tô sau tạo liên kết Việc xây dựng mơ hình khung vỏ xe cần vào yêu cầu cân đối độ phức tạp mơ hình độ xác mơ Thơng tin mơ hình PTHH khung vỏ ô tô Bảng 1: Bảng Thống kê thơng tin mơ hình Phần tử Tứ giác Số lượng 170860 CWELD Tam giác 5825 650 Phần tử tam giác chiếm: 0,38% RBE2 182 Nút 182762 Sau xây dựng mơ hình phần tử hữu hạn, tiến hành định nghĩa thuộc tính vật liệu kết cấu thân xe Kết cấu thân vỏ xe yếu dùng thép bon thấp, thuộc tính loại vật liệu thép bon thấp sai lệch không nhiều, ảnh hưởng đến kết tính tốn có thê bo qua Áp dụng tham số vật liệu như Bảng Báng Thuộc tính vật liệu mơ hình Tham số Mô đun đàn hồi Hệ số poisson Khối lượng riêng Giá trị 2,06e5 (MPa) 0,3 7,89e3 (kg/m3) ISSN 2615 - 9910 (bản in), ISSN 2815 - 5505 (online) 54 TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, số 291, tháng năm 2022 cokhivietnam.vn / tapchicokhi.com.vn NGHIÊN cứu-TRAOĐỒI Cơ SỞ LÝ THUYẾT BÈN VÀ CÁC CHẾ Độ TÍNH TỐN ứng suất cấu trúc theo thuyết bền ứng suất pháp lớn (thuyết bền thứ nhất); thuyết bền biến dạng dài tương đối lớn (thuyết bền thứ hai); thuyết bền ứng suất tiếp lớn (thuyết bền thứ ba); thuyết bền đổi hình dáng cực đại (thuyết bền thứ tư - Von Mises); thuyết bền Mohr (thuyết bền thứ năm) Trong đó, thuyết bền thứ nhất, thứ hai thứ năm thường sử dụng để phân tích nghiên cứu vật liệu giịn Đe phân tích vật liệu biến dạng dẻo tác động bên ngoài, sử dụng thuyết bền thứ ba thứ tư 3.1 Lý thuyết bền Thuyết bền giả thuyết nguyên nhân phá hoại vật liệu, nhờ đánh giá độ bền vật liệu trạng thái ứng suất biết độ bền vật liệu trạng thái ứng suất đon (do thí nghiệm kéo, nén tâm) Với phân tố trạng thái ứng suất có ứng suất ƠJ, ơ„ ơ,, ta tìm ứng suất tính theo thuyết bền hàm ơp ơ, ơ3 so sánh với [ơ]k_; [ơ]v trạng thái ứng st đon 3.3 Vật liệu tính tốn Điều kiện bền vật liệu biểu diễn dạng tổng quát sau: ứng xử học vật liệu phức tạp, vật liệu khác có phản hồi khác với loại kích thích Khung xe phải tránh phá vỡ cấu trúc, nhiên cần phải xem xét biến dạng lớn (đàn hồi dẻo) Kết cấu thân vỏ xe chủ yếu dùng thép bon thấp, thuộc tính loại vật liệu thép bon thấp sai lệch khơng nhiều, ảnh hưởng đến kết q tính tốn bỏ qua Áp dụng tham sổ vật liệu bảng ơ, = ơtđ = f -> Ket tính đạt yêu cầu độ bền Kết tính đạt yêu cầu độ bền c Kết tính bền khung vỏ xe trường hợp xe qua hố sâu ISSN 2615 - 9910 (bản in), ISSN 2815 - 5505 (online) TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, sổ 291, tháng năm 2022 cokhivietnam.vn / tapchicokhi.com.vn 57 NGHIÊN CỨU-TRAO ĐỔI vị trí bị cộng hưởng cục Do cần phải tiến hành tính tốn rung, ồn cho khung vỏ xe.* Ngày nhận bài: 05/5/2022 Ngày phản biện: 11/5/2022 Tài liệu tham khảo: Hĩnh Chuyển vị khung vỏ xe trường hợp xe qua hổ sâu [1] Altair, OptiStruct for Linear Analysis, Altair HyperWorks, 2013 [2] Anton Fuchs, Eugenius Nijman & HansHerwig Priebsch, Automotive NVH Technology, 2016 [4], Frank Fahy and John Walker; Advanced Applications in Acoustics, Noise and Vibration, 2004 [5] John Wiley & Sons; Noise and Vibration Control in Automotive Bodies, 2019 [6], Nguyền Văn Khang; Dao động kỹ thuật, NXB Khoa Học Kỳ Thuật, (2004) [7] GS,TSKH Võ Như cầu; Tính kết cấu theo phương pháp phần tử hữu hạn, NXB Xây dựng, 2005 [8] ThS Nguyễn Quang Cường; PSG,TS Nguyễn Văn Bang, TS Nguyễn Thiết Lập; Phân tích rung động riêng kết cấu khung Hĩnh ứng suất khung vỏ xe trường hợp xe qua hố sâu - Chuyển vị: ỗmax_ 10,92 [mm]; ủng suất: ơmax= 219,9 [MPa] " vỏ tơ con, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số đặc biệt, 10/2018 [9] Vũ Đình Lai; Sức bền vật liệu, NXB Giao thông Vận tải, 2009 Kết tính đạt yêu cầu độ bền -> KÉT LUẬN Trong trường hợp tính tốn: phanh gấp di chuyển đường thẳng, chuyển động quay vòng bánh xe qua hố sâu, khung vỏ xe vần đảm bảo điều kiện bền Mặc dù đảm bảo điều kiện bền, nhiên xác định vị trí khung vỏ xe rung nhiều hay dần đến xác định vị trí ồn nhiều hay ISSN 2615 - 9910 (bản in), ISSN 2815 - 5505 (online) 58 TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, số 291, tháng năm 2022 cokhivietnam.vn / tapchicokhi.com.vn ... năm 2022 cokhivietnam.vn / tapchicokhi.com.vn NGHIÊN cứu- TRAOĐỒI Cơ SỞ LÝ THUYẾT BÈN VÀ CÁC CHẾ Độ TÍNH TỐN ứng suất cấu trúc theo thuyết bền ứng suất pháp lớn (thuyết bền thứ nhất); thuyết bền... bền vật liệu trạng thái ứng suất biết độ bền vật liệu trạng thái ứng suất đon (do thí nghiệm kéo, nén tâm) Với phân tố trạng thái ứng suất có ứng suất ƠJ, ơ„ ơ,, ta tìm ứng suất tính theo thuyết... thuyết bền thứ nhất, thứ hai thứ năm thường sử dụng để phân tích nghiên cứu vật liệu giịn Đe phân tích vật liệu biến dạng dẻo tác động bên ngoài, sử dụng thuyết bền thứ ba thứ tư 3.1 Lý thuyết bền