Xây dựng mô hình số mô hình đầu người lớn dùng trong kiểm định an toàn ô tô

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN 978 604 82 2548 3 240 XÂY DỰNG MÔ HÌNH SỐ MÔ HÌNH ĐẦU NGƯỜI LỚN DÙNG TRONG KIỂM ĐỊNH AN TOÀN Ô TÔ Ngô Văn Lực Khoa Cơ khí Trường Đại học Thủy lợi,[.]

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 XÂY DỰNG MƠ HÌNH SỐ MƠ HÌNH ĐẦU NGƯỜI LỚN DÙNG TRONG KIỂM ĐỊNH AN TỒN Ơ TƠ Ngơ Văn Lực Khoa Cơ khí - Trường Đại học Thủy lợi, vanlucngo@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG Trong nghiên cứu khoa học, việc sử dụng thử nghiệm mô giúp giảm thiểu thử nghiệm thực, qua tiết kiệm nhiều thời gian chi phí Trong nghiên cứu an tồn tơ, thử nghiệm va chạm ô tô đầu người thực liên quan đến an toàn người Để thực thử nghiệm va chạm Ủy ban an toàn Châu âu (EEVC) sử dụng mơ hình đầu người thay cho đầu người để va chạm Việc thử nghiệm va chạm với mơ hình tốn nhiều thời gian chi phí liên quan đến mẫu xe tơ thực, hệ thống thử nghiệm, không gian Trong nghiên cứu mơ hình đầu người lớn sử dụng kiểm định an tồn tơ EEVC số hóa Mơ hình số sử dụng để mơ q trình thử nghiệm va chạm nghiên cứu an tồn tơ Phần mền Solidworks sử dụng để xây dựng mơ hình, phần mền HyperMesh sử dụng để chia lưới phần mền LS-DYNA sử dụng để kiểm định mặt động học mơ hình số Mơ hình số sử dụng nghiên cứu an toàn ô tô, giúp giảm thiểu thử nghiệm thực Thông qua giảm đến mức tối thiểu thời gian chi phí cho việc thử nghiệm đánh giá mức độ an tồn kết cấu khác Hình Cấu tạo mơ hình đầu người lớn dùng để thử nghiệm an tồn tơ Lớp vỏ bọc lớp nhựa Vinyl có chiều dày 13,9 ± 0,5 mm Tổng khối lượng 4,8 ± 0,1 Kg, gia tốc kế đặt trọng tâm mơ hình dùng để đo gia tốc qua tính giá trị HIC q trình va chạm b) Kiểm định mơ hình thử nghiệm Để sử dụng thử nghiệm va chạm, mô hình đầu người lớn khơng đảm bảo kết cấu mà phải đạt kết kiểm định động học thơng qua phép thử Hình mơ tả sơ đồ phép thử kiểm định mơ hình đầu người lớn PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nghiên cứu quy trình mơ hình thử nghiệm EEVC a) Cấu tạo mơ hình thử nghiệm Mơ hình đầu người lớn dùng để kiểm định an toàn đầu người lớn va chạm mô tả Hình 240 Hình Sơ đồ kiểm định động học mơ hình đầu người lớn sử dụng kiểm định ô tô Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 Mơ hình treo sợi dây có chiều dài tối thiểu 2m, góc xoay điều chỉnh khoảng từ 25o-90o Một vật nhơm có khối lượng kg chuyển động với vận tốc 7m/s theo phương ngang tác động vào mơ hình Mơ hình gọi đạt với góc xoay khoảng 25o -90o giá trị gia tốc lớn mà đồng hồ gia tốc đo nằm khoảng 405g - 495g c) Mục đích quy trình kiểm định an tồn: Mục đích việc kiểm định đánh giá mức độ an ô tô với đầu người lớn va chạm xảy Mức độ chấn thương đánh giá thông qua số HIC:  t2  HIC   adt   t  t t    2.2 Xây dựng mơ hình số Phần mền Solidworks sử dụng để xây dựng mơ hình Mơ hình thiết kế gồm hai phần phần thân phần vỏ Phần lõi phần đế mơ hình thực thiết kế liền khối, thành khối thân đặc, Phần vỏ có kết cấu tương tự mơ hình thực bao phần thân Phần mền HyperMesh sử dụng để chia lưới Mơ hình số mơ hình đầu người lớn mơ tả Hình 2.5 (t  t1 ) a gia tốc trọng tâm mơ hình thử, ∆t= t2 -t1 nhỏ 15ms (1ms=0,001 giây) Giá trị HIC lớn mức độ chấn thương nặng Để thử nghiệm mức độ an tồn tơ với đầu người lớn xảy va chạm, mơ hình đầu người lớn sử dụng để bắn vào tối thiểu 12 điểm vùng có khoảng cách vịng (WAD, Hình 3) từ 1500mm đến 2100 mm Hình Mơ hình số mơ hình đầu người lớn Tất phần tử mơ hình phần tử khối, Mơ hình số đầu người lớn gồm 2021 nút 7032 phần tử Phần thân gán vật liệu nhôm, lớp vỏ gán vật liệu nhựa Vinyl (MAT_VISCOELASTIC) Bề mặt thân lớp vỏ gán liên kết tiếp xúc mặt với mặt Trọng tâm mơ hình số cách 1,8 mm so với tâm cầu vỏ Nút trọng tâm sử dụng để lấy thơng số gia tốc động học để tính giá trị HIC 2.3 Kiểm định mơ hình số Hình Quy trình thử va chạm với mơ hình đầu người lớn kiểm định an toàn Trong kiểm định an toàn va chạm với đầu người lớn, mơ hình đầu bắn với vận tốc 40km/h với góc nghiêng 65o so với phương ngang Một vị trí coi đảm bảo an toàn va chạm với đầu người lớn giá trị HIC đo va chạm nhỏ 1000 Phần mền LS-DYNA sử dụng để mơ q trình kiểm định mơ tả Hình Góc xoay thay đổi theo gia số 5o từ 25o -90o Mỗi lần thay đổi góc xoay thực lần va chạm lấy giá trị gia tốc lớn điểm trọng tâm Nếu gia tốc nằm khoảng 405 g - 495 g vật liệu vỏ điều chỉnh cách chọn vật liệu loại có hệ số đàn hồi khác mơ lại thực lại Quá trình thử tìm vật liệu đảm bảo gia tốc điểm trọng tâm lấy nằm khoảng 405 g - 495 g góc xoay Đối với loại vật liệu vỏ có vật có khối lượng riêng 986 Kg/m3 , hệ số đàn hồi k=680N/mm ta có kết sau 241 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN KẾT LUẬN Bảng thể kết kết thử nghiệm mơ hình số theo tiêu chuẩn kiểm định mơ hình EEVC Các giá trị gia tốc đo nằm khoảng 405 g 495 g, đạt yêu cầu kiểm định Mặc dù dùng mơ hình chày nhơm nặng 3Kg chuyển động với vận tốc 7m/s đập vào mơ hình, điều có nghĩa lượng va chạm khơng thay đổi Tuy nhiên góc xoay khác lại cho kết tương đối khác Điều chứng tỏ điều, gia tốc góc hay xoay mơ hình trình va chạm ảnh hưởng lớn đến giá trị gia tốc hay HIC Mơ hình số đáp ứng tất thẩm định mơ hình theo tiêu chuẩn EEVC, mơ hình hồn tồn sử dụng nghiên cứu an tồn tơ Sử dụng mơ hình số nghiên cứu an tồn giúp tiết kiệm nhiều thời gian chi phí Để sử dụng hiệu quả, bước nghiên cứu không cần thực thực thử nghiệm với mơ hình thực mà mơ Sau có kết nghiên cứu làm mơ hình thực thử nghiệm với mơ hình thực để kiểm nghiệm lại kết Những nghiên cứu cần thiết xây dựng mơ hình số tơ đảm yếu tố kết cấu động học xảy chạm thật Kết hợp mơ hình tơ mơ hình đầu người thực nhiều nghiên cứu khác an toàn Bảng Kết kiểm định mơ hình số Góc Gia tốc TT xoay max(g) TT Góc xoay Gia tốc max(g) 25 460 60 421 30 35 439 465 10 65 70 417 420 40 420 11 75 410 45 430 12 80 436 50 448 13 85 463 55 414 14 90 455 TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình mơ tả đồ thị gia tốc kiểm định góc 65o , biểu đồ gia tốc gần với hình dáng biểu đồ gia tốc va chạm với mơ hình thực Khi thử nghiệm góc khác biểu đồ gia tốc tương tự [1] Directive 2003/102/EC of the European Parliament and of the Council, Nov 17th, 2003 [2] EEVC/WG 17 Report (1998, updated 2002) Improved Test Methods to Evaluate Pedestrian Protection Afforded by Passenger Cars, European Enhanced Vehicle-safety Committee [3] HWA/NHTSA National Crash Analysis Center The G Washington University www.ncac.gwu.edu/vml/models.html [4] Toshihiro Ishikawa, Haruhisa Kore, Arihiro Furumoto, Susumu Kuroda-Evaluation of Pedestrian Protection Structures Using Impactors and Full-Scale Dummy Tests ESV 18th Conference, paper No 271 [5] M Yos hiuki, I Hirotoshi, Summary of IHRA Pedestrian Safety WG ActivitiesProposed Test Methods To Evaluate Pedestrian Protection Afforded by Passenger Cars, Paper Number 280 Hình Quy trình thử va chạm với mơ hình đầu người lớn kiểm định an tồn 242 ... lớn kiểm định an tồn Trong kiểm định an toàn va chạm với đầu người lớn, mơ hình đầu bắn với vận tốc 40km/h với góc nghiêng 65o so với phương ngang Một vị trí coi đảm bảo an tồn va chạm với đầu người. .. điểm vùng có khoảng cách vịng (WAD, Hình 3) từ 1500mm đến 2100 mm Hình Mơ hình số mơ hình đầu người lớn Tất phần tử mơ hình phần tử khối, Mơ hình số đầu người lớn gồm 2021 nút 7032 phần tử Phần... trọng tâm mơ hình thử, ∆t= t2 -t1 nhỏ 15ms (1ms=0,001 giây) Giá trị HIC lớn mức độ chấn thương nặng Để thử nghiệm mức độ an toàn ô tô với đầu người lớn xảy va chạm, mơ hình đầu người lớn sử dụng