ứng dụng phần mềm ls dyna mô phỏng và đánh giá mức độ biến dạng của ô tô khi va chạm

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆUABS Anti-lock Brake System: Hệ thống phanh chống bó cứngAOP Adult Occupant Protection:Bảo vệ an toàn cho người lớnASEAN NCAP Asean New Car Assessment

GIỚI THIỆU

Đặt vấn đề

Ngày nay, do nhu cầu di chuyển ngày càng cao nên việc sử dụng các phương tiện di chuyển ngày càng phổ biến và tăng cao Tuy nhiên, giao thông đường bộ hiện nay là một môi trường hỗn hợp với nhiều loại phương tiện khác nhau vì thế điều này đồng nghĩa với việc người tham gia giao thông luôn đối mặt với nhiều nguy hiểm tiềm ẩn.

An toàn giao thông luôn là một vấn đề cực kỳ quan trọng và nhận được sự quan tâm hàng đầu Mặc dù các nhà sản xuất ô tô đã không ngừng hoàn thiện khung kết cấu sườn xe và trang bị nhiều thiết bị an toàn như hệ thống túi khí, dây đai an toàn và hệ thống phanh ABS,… nhưng không thể phủ nhận rằng không có hệ thống nào hoàn hảo tuyệt đối Tuy đã có sự tiến bộ đáng kể trong việc nâng cao an toàn giao thông, nguyên nhân gây tai nạn vẫn mang tính đa dạng, bao gồm cả yếu tố con người như vi phạm luật giao thông và thiếu ý thức cảnh giác Để đạt được mục tiêu giảm thiểu tai nạn giao thông, cần sự kết hợp của nhiều biện pháp như giáo dục và nâng cao nhận thức, cải thiện hạ tầng giao thông, thực thi luật giao thông, cải tiến công nghệ an toàn và tăng cường ý thức cá nhân Các nhà sản xuất ô tô cũng cần tiếp tục nỗ lực để phát triển công nghệ an toàn và nâng cao chất lượng khung kết cấu xe.

Do kinh phí nghiên cứu về va chạm thực tế còn hạn chế, nhóm nghiên cứu sử dụng phần mềm LS-Dyna để mô phỏng các trường hợp va chạm thường gặp, giúp hiểu rõ hơn về vụ va chạm và từ đó đưa ra phương pháp cải thiện, giảm thiểu mức độ nghiêm trọng của tai nạn giao thông.

Phạm vi nghiên cứu đề tài

Xây dựng tình huống mô phỏng va chạm với vật cản hoặc giữa hai xe ô tô với nhau ở bất kì dòng xe nào Đối tượng có thể là bất kì dòng xe thực tế nào trên đường như xe bán tải,các dòng xe sedan, xe bus,…Trong đề tài nhóm thực hiện xung quanh các dòng xe bán tải và sedan là chủ yếu. Ở trong nước việc ứng dụng phần mềm mô phỏng va chạm đã được áp dụng trong nghiên cứu nhưng chưa được phổ biến rộng rãi trong các trương trình đại học về ngành ô tô từ đó sinh viên gặp khó khăn trong việc sử dụng phần mềm Ở các nước phát triển mạnh về ô tô như Nhật Bản, Ấn Độ, Hàn Quốc,… việc áp dụng các phần mềm mô phỏng để tính mức độ va chạm rất phổ biến từ đó đưa ra những cải tiến cho các dòng xe an toàn và hiệu quả hơn.

1.2.3 Phạm vi nghiên cứu: Đề tài Ứng dụng phần mềm LS – DYNA mô phỏng và đánh giá mức độ biến dạng ô tô khi va chạm nhằm nghiên cứu và phân tích từ mô hình tổng thể các dòng xe ô tô bằng phần mềm phân tích Thông qua ứng dụng phần mềm LS - Dyna tiến hành xây dựng mô hình và mô phỏng phân tích mức độ biến dạng ô tô khi xảy ra va chạm từ các hướng. Nhóm thực hiện đề tài đã tiến hành mô phỏng các va chạm dựa trên các từng huống va chạm có thể xảy ra ở nước ta và cơ sở lý thuyết động lực học khi va chạm Thực hiện mô phỏng và phân tích tính an toàn theo tiêu chuẩn quốc tế, thiết lập các điều kiện biên, xây dựng hoàn chỉnh mô hình thông qua tra cứu số liệu về đặc tính, vật liệu kết cấu đầu xe từ các tài liệu liên quan đã được công bố trên các tạp chí.

Mục tiêu và nhiệm vụ đề tài

- Tìm hiểu và xây dựng mô hình phần tử hữu hạn và khảo sát các bài toán va chạm thực tế của ô tô.

- Thiết lập các điều kiện, mô hình cấu tạo xe, vật liệu va chạm và các thông số va chạm.

- Mô phỏng và đánh giá mức độ biến dạng khi xảy ra va chạm ở ô tô tuỳ thuộc vào từng trường hợp và các mức tốc độ khác nhau.

- Phân tích về các chạm thực tế. xương, tạo gân để gia cố, thay đổi vật liệu, thêm chi tiết và hàn vào khung xương, … ngoài ra cũng cần bố trí thêm các phần tử hấp thu năng lượng khi va chạm nhằm bảo vệ người lái giảm tổn thất về thiệt hại khi xảy ra va chạm.

Các bước thực hiện đề tài

- Thu thập, đọc tài liệu liên quan đến đề tài: Tài liệu học phần mềm LS - Dyna; Các tiêu chuẩn quốc tế về ô tô khi va chạm; Các bài báo, khóa luận, nghiên cứu khoa học, … trên Internet.

- Thường xuyên liên lạc với giảng viên hướng dẫn để được hướng dẫn và duyệt đề cương, nội dung làm đề tài.

- Thực hiện theo đề cương của đề tài, áp dụng phần mềm LS-Dyna.

- Sử dụng phần mềm LS-Dyna để xây dụng mô hình phần tử hữu hạn của khung xe; Thiết lập đặc tính, điều kiện biên (vận tốc, khối lượng, lực tác dụng, thời gian, …) trên mô hình như một vụ va chạm thực tế.

- Mô phỏng, đánh giá, đưa ra giải pháp tối ưu cho kết cấu xe sau khi thực hiện va chạm.

- Đưa ra ý kiến đóng góp, cải tiến về mức độ an toàn của ô tô.

Giá trị thực tiễn

Sử dụng phần mềm có thể xây dựng lại mô hình và mô phỏng được quá trình va chạm trực tiếp dựa trên các thông số mà vẫn đảm bảo an toàn mà tối ưu.

Từ kết quả mô phỏng ta thấy được mức độ biến dạng của ô tô thông qua từng trường hợp mà không phải đưa sản phẩm thật để thử nghiệm, tiết kiệm thời gian và giảm chi phí sản xuất cho nhà chế tạo.

Mở ra nhiều hướng nghiên cứu và thiết kế mới, đóng góp vào sự phát triển nhanh chóng của ngành khoa học kỹ thuật.

Giới thiệu các phần mềm hỗ trợ

Ta có công cụ hỗ trợ giúp hỗ trợ mô phỏng của phần mềm LS-Dyna:

Ls-Dyna, một phần mềm do Livermore Software Technology Corporation (LSTC) phát triển, là một công cụ mô phỏng đa năng được sử dụng rộng rãi để giải quyết các bài toán vật lý cơ bản, đặc biệt là các bài toán động lực học phi tuyến Khả năng mô phỏng đa dạng này đã khiến cho Ls-Dyna trở thành một phần không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, từ ô tô đến tàu thủy, từ ngành xây dựng đến quân sự.

Hình 1 1: Phần mềm mô phỏng LS-Dyna [9]

LS-PrePost là một phần mềm phân tích kỹ thuật được sử dụng rộng rãi trong ngành kỹ thuật cơ khí và kỹ thuật vật liệu LS-PrePost thường được sử dụng để chuẩn bị và hiển thị dữ liệu đầu vào và đầu ra cho các ứng dụng mô phỏng hữu ích, chẳng hạn như mô phỏng động cơ, mô phỏng va chạm, mô phỏng độ bền vật liệu, và nhiều ứng dụng khác trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí Phần mềm này cung cấp một loạt các tính năng cho việc nhập, xuất và xử lý dữ liệu mô phỏng, bao gồm định dạng dữ liệu đa dạng, chế độ xem 3D tương tác, và công cụ phân tích kết quả bằng đồ thị.

LS-Run thường được sử dụng để thiết lập, quản lý và chạy các mô phỏng được tạo ra bằng LS- PrePost:

Thiết lập mô phỏng: LS-Run cho phép người dùng hình thành các thông số của mô phỏng như thời gian chạy, số bước thời gian, thông số thuật toán, và các thông số khác.

- Quản lý tài nguyên tính toán: LS-Run giúp người dùng quản lý việc sử dụng tài nguyên máy tính như CPU và bộ nhớ để chạy mô phỏng hiệu quả.

- Giám sát tiến trình chạy: LS-Run cung cấp các công cụ để theo dõi tiến trình chạy của mô phỏng, bao gồm hiển thị thông tin về trạng thái của mô phỏng, báo cáo lỗi, và thông tin kết quả.

- Quản lý dữ liệu đầu vào và đầu ra: LS-Run hỗ trợ quản lý dữ liệu đầu vào và đầu ra của mô phỏng, bao gồm việc tự động sao lưu và phục hồi dữ liệu.

Hình 1 3: : Các bước thao tác trong giao diện LS-Run

=> Sau khi tiến hành kiểm tra lỗi hoàn tất ta có thể xem được va chạm đã thiết lập mô phỏng mà mình mong muốn bằng cách thực hiện các bước theo hình 1.4 thể hiện chọn file d3plot để mở chương trình mô phỏng trong LS-PrePost

Hình 1 4: Trình tự mở file mô phỏng sau khi kiểm tra file thành công ở Ls-Run

Hình 1 5: Giao diện sau khi chương trình chạy hoàn tất

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Thực tiễn về việc va chạm

Hiện nay, tai nạn giao thông đường bộ là vấn đề nan giải không chỉ của một cá nhân mà là vấn đề của mọi gia đình mọi của quốc gia trên thế giới vì khả năng gây tử vong và để lại thương tật cả đời Vì vậy, vấn đề an toàn giao thông là việc ưu tiên hàng đầu bởi số lượng phương tiện tham gia giao thông ngày càng gia tăng về số lượng cũng như các chủng loại như xe buýt, ô tô, xe máy Cùng với đó đặt ra một thách thức lớn đối với các hãng xe và nhà nghiên cứu rằng khi có xảy ra tai nạn làm sao để có thể hạn chế thương vong tối đa nhất cho người điều khiển.

Theo Tổ chức Y tế thế giới (WHO), con số xảy ra tai nạn, số người tử vong và bị thương vì tai nạn giao thông luôn tăng theo từng giờ, từng ngày Hàng năm có khoảng 1,3 triệu người tử vong và 50 triệu người bị thương tật vĩnh viễn vì tai nạn giao thông trên toàn thế giới Các nhà sản xuất luôn cố gắng hoàn thiện kết cấu khung sườn xe, trang bị nhiều thiết bị an toàn như thiết bị dây đai an toàn giúp giữ chặt khi xe có xảy ra va chạm, hệ thống túi khí giảm mức độ chấn thương cho người điều khiển, hệ thống phanh chống bó cứng ABS (Anti-lock Brake System) để tránh bánh xe bị bó cứng trong các tình huống khẩn cấp cần giảm tốc… Tuy nhiên phải thừa nhận rằng việc này không thể đảm bảo an toàn một cách toàn diện.

Theo Cục Thống kê, chỉ tính trong quý I năm 2024, cả nước đã chứng kiến tới 6.552 vụ tai nạn giao thông nghiêm trọng, khiến 2.723 người không may tử vong và 5.246 người bị thương Tính trung bình, mỗi ngày trong quý I đã xảy ra 72 vụ tai nạn giao thông, cướp đi sinh mạng của 30 người và khiến 58 người khác bị thương.

2024 có 72 vụ tai nạn giao thông, 30 người tử vong và bị thương 58 người Trong số đó có các vụ tại nạn có tính chất nghiêm trọng giữa các xe ô tô, xe bán tải và xe khách Tại hiện trường vụ tai nạn, phần đầu các phương tiện khi va chạm bị biến dạng và hư hỏng hoàn toàn,người lái xe tử vong ngay trên ghế lái, những người ngồi cạnh bị thương năng hoặc mắc kẹt trong cabin.

Hình 2 1: Báo cáo tai nạn giao thông Quý I/2024 [12]

Trong những năm gần đây ngành ô tô tại Việt Nam trở thành một vị trí quan trọng trong nền kinh tế Song song với sự phát triển đó là nhu cầu đi lại ngày càng cao Theo Hiệp hội Các nhà sản xuất Ô tô Việt Nam (VAMA) cho biết doanh số bán hàng của toàn thị trường tính đến hết tháng 12/2023 đạt 301.898 xe giảm 25% so với năm 2022 (404.635 xe).

Hình 2 2: Biểu đồ thể hiện doanh số bán ra của ô tô giai đoạn 2019 - 2023

Hình 2 3: Biểu đồ thể hiện tổng số lượng ô tô đang lưu hành giai đoạn 2019 - 2023

Qua đồ thị hình 1 và hình 2, ta thấy rằng bình quân mỗi năm số lượng ô tô lưu hành tăng, ô tô tăng 365.135 xe (chiếm 7.2% tổng lượng ô tô lưu hành) Giai đoạn 2019 – 2020 doanh số của xe ô tô giảm do ảnh hưởng lớn của đại dịch Covid nhưng sau đó lại được phục hồi và tăng nhanh trở lại bình quân mỗi năm bán 373.800 xe Giai đoạn 2022 – 2023 doanh thu của xe ô tô giảm từ 404.635 xe xuống còn 301.898 xe Sự sụt giảm này do ảnh hưởng của việc diễn biến bất ổn khó lường của kinh tế.

Mặc dù doanh số giảm nhưng tổng số lượng ô tô đang lưu hành vẫn tiếp tục tăng cũng đồng nghĩa với việc số lượng tai nạn giao thông cũng tăng lên Theo số liệu từ Tổng cục thống kê Việt Nam từ năm 2019 đến năm 2023 Giai đoạn từ năm 2019 đến năm 2022 giảm về mọi tiêu chí từ tổng số vụ tai nạn (giảm từ 17.625 vụ xuống còn 11.323 vụ) đến tổng số người chết (giảm từ 7.624 người xuống còn 6.265 người) và số người bị thương (giảm từ 13.624 người xuống còn 7.777 người) do có chỉ thị của chính phủ về việc thực hiện giãn cách phòng chống dịch Covid 19 Tuy nhiên giai đoạn từ năm 2022 đến năm 2023 những con số này lại nhanh chóng tăng lên, toàn quốc xảy ra 21.880 vụ tai nạn giao thông đường bộ, làm chết 11.498 người, bị thương 15.255 người Những con số tăng nhanh chóng này phản ảnh cao tình trạng giao thông nước ta luôn tìm tàng nhiều mối nguy hiểm.

Hình 2 4: Biểu đồ thống kê tai nạn giao thông giai đoạn 2019 - 2023 tử vong trên 100.000 dân Đây là một thực trạng phản ánh hệ thống giao thông tại nước ta còn nhiều vấn đề cần khắc phục để điều giảm thiểu tỉ lệ tử vong và bảo vệ người điều khiển.

Hình 2 5: Biểu đồ thể hiện số lượng tử vong trên 100.000 dân của các nước Đông Nam Á năm 2020

Tiêu chuẩn đánh giá an toàn

2.2.1 Tiêu chuẩn đánh giá an toàn Châu Á:

ASEAN NCAP (Asean New Car Assessment Program) là chương trình đánh giá xe mới trong toàn khu vực Đông Nam Á được thành lập vào ngày 7/12/2011 bởi Viện Nghiên cứu An toàn Đường bộ Malaysia (MIROS) và Chương trình đánh giá xe mới toàn cầu(Global NCAP) ASEAN NCAP là tiêu chuẩn an toàn uy tín nhất khu vực Đông Nam Á,được coi là tiêu chuẩn bắt buộc tại một số quốc gia và được công nhận rộng rãi trên toàn thế giới.

Hình 2 6: Tiêu chuẩn đánh giá an toàn ASIAN NCAP [10]

Mức độ an toàn của các mẫu xe ô tô sẽ được xếp theo tiêu chuẩn từ 1 sao cho đến 5 sao, với mức 5 sao là mức an toàn nhất Bài thử nghiệm và cách thức chấm điểm sẽ dựa 2 hạng mục là bảo vệ an toàn cho người lớn AOP (Adult Occupant Protection) và bảo vệ an toàn cho trẻ em COP (Child Occupant Protection)

 Va chạm trực diện với vật thể chuyển động

Trong bài thử nghiệm này chiếc xe mẫu xe có vận tốc là 50 km/h va chạm với một thanh chắn ngang 1.4 tấn hoặc là một chiếc xe khác đang di chuyển theo hướng ngược lại ở cùng một tốc độ

Hình 2 7: Va chạm trực diện chuyển độn [10]

 Va chạm trực diện với vật thể cứng

Trong bài thử nghiệm này xe mẫu sẽ có vận tốc khoảng 64 km/h, lao trực diện vào một hàng rào cứng Trong xe sẽ có một hình nhân phụ nữ ngồi vị trí lái và trẻ nhỏ ở ghế sau Mục đích nhằm kiểm tra hệ thống an toàn bị động của ô tô như dây an toàn, túi khí và cảm biến túi khí

Hình 2 8: Thử nghiệm va chạm trực diện với vật thể cứng [10]

 Va chạm với vật thể di động theo phương ngang

Bài thử nghiệm va chạm bên được tiến hành bằng cách cho thanh chắn di chuyển với tốc độ 50 km/h và đâm vào bên hông xe theo hướng vuông góc Mục đích của bài thử nghiệm này là để đánh giá khả năng bảo vệ người ngồi trong xe trong trường hợp va chạm bên với một phương tiện khác.

Hình 2 9: Thử nghiệm va chạm với vật thể theo phương ngang [10]

 Va chạm với cột đứng

Bài thử nghiệm mô phỏng va chạm giữa xe và vật thể bên đường như cây cối, cột điện bằng cách đẩy xe thử nghiệm theo phương ngang với vận tốc khoảng 29 km/h va vào một cột cứng, tiết diện nhỏ tạo thành góc vuông.

Hình 2 10: Thử nghiệm va chạm với cột đứng [10]

2.2.2 Tiêu chuẩn đánh giá an toàn Châu Âu:

Euro NCAP (Euro New Car Assessment Programme) Đây là chương trình đánh giá các tính năng an toàn của một chiếc xe ô tô mới được chính thức thành lập năm 1997.

Euro Ncap kiểm tra độ an toàn trên những chiếc xe và mức độ an toàn được đánh giá từ

1 sao cho đến 5 sao, với 5 sao là cao nhất Bài thử nghiệm va chạm bao gồm nhiều tình huống va chạm khác nhau như va chạm trực diện 100%, va chạm bên hông, va chạm vào cột,thử nghiệm tác động với người đi bộ và kiểm tra các tính năng an toàn có trong xe.

Hình 2 11: Tiêu chuẩn đánh giá an toàn EURO NCAP [11]

Bài kiểm tra đầu tiên là tình huống va chạm trực diện 100% được thực hiện trên mẫu xe ở

64 km/h vào tường, bài kiểm tra thứ 2 vật cản được đặt trực diện phía trước xe với 40% tiết diện đầu xe tiếp xúc với vật cản, giả lập cho tình huống 2 xe đi ngược chiều.

Bài kiểm tra va chạm mô phỏng tình huống xe khác đâm ngang xe đang chạy với tốc độ 50 km/h Qua đó đánh giá mức độ bảo vệ người ngồi trong xe tại các vị trí khác nhau Kết quả thu được thể hiện khả năng bảo vệ và chịu đựng va chạm của xe.

Hình 2 13: Thử nghiệm va chạm bên hông [11]

 Va chạm chướng ngại bên hông

Bài thử nghiệm này xe thử nghiệm sẽ di chuyển ngang ở tốc độ 32 km/h và va chạm vào một vật cản dạng cột có tiết diện nhỏ Những va chạm này gần như làm biến dạng hoàn toàn phần hông xe, hậu quả thường rất khủng khiếp Với bài thử nghiệm này để khảo sát trang bị túi khí rèm hay túi khí hông đủ để bảo vệ hành khách lẫn lái xe hay không

Hình 2 14: Thử nghiệm va chạm chướng ngại bên hông [11]

 Va chạm với người đi bộ

Trong bài thử nghiệm này xe thử nghiệm được cho di chuyển ở tốc độ 40 km/h Mục đích của bài đánh giá này nhằm xem được mức thiệt hại của người đi bộ ở phần đầu, phần chân trên và phần chân dưới khi bị va chạm.

 Kiểm tra các trang bị khác

Sau khi trải qua các bài kiểm tra tác động vật lý, Euro Ncap tiếp tục kiểm tra đánh giá độ an toàn khi có trẻ em ngồi trên xe bằng cách kiểm tra chốt an toàn và móc khóa trong trường hợp va chạm từ phía sau Bài thử nghiệm này kiểm tra các hệ thống an toàn có trên xe như các hệ thống cảnh báo tốc độ, hệ thống ổn định điện tử và cuối cùng là chốt an toàn ở mỗi vị trí ghế.

Các phương pháp mô phỏng

2.3.1 Phương pháp phần tử hữu hạn:

FEM (Finite Element Method) là một phương pháp số gần đúng được sử dụng để giải các bài toán mô tả bởi các phương trình vi phân đạo hàm riêng trên một miền xác định. Phương pháp này thường được áp dụng trong lĩnh vực kỹ thuật và khoa học tính toán để giải quyết các bài toán phức tạp mà không thể tìm được nghiệm bằng phương pháp giải tích thông thường.

Quá trình sử dụng FEM bắt đầu bằng việc rời rạc hóa miền xác định của bài toán thành các phần tử nhỏ hơn Các phần tử này được xem như đơn vị cơ bản để xấp xỉ nghiệm của bài toán Chúng được kết nối với nhau tại các điểm gọi là nodes, tạo thành một mạng lưới.

Bằng việc sử dụng nguyên lý cân bằng, ta xây dựng các phương trình chưa biết tại các nodes để cân bằng nội lực của bài toán với các ngoại lực Những phương trình này thường được xấp xỉ bằng hàm xấp xỉ, và nghiệm của chúng được gọi là hàm xấp xỉ Các phần tử kề nhau chia sẻ các nodes và thỏa mãn điều kiện liên tục, tạo thành một hệ phương trình tuyến tính độc lập.

FEM được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực ô tô, hàng hải, hàng không,… để giải các bài toán đem lại hiệu quả về thời gian và chi phí.

Phương pháp FEM có ưu điểm là:

- Linh hoạt và có thể áp dụng cho nhiều loại bài toán khác nhau.

- Nó cho phép chia miền xác định thành các phần tử tùy ý

Hình 2 16: Hình ảnh thực tế và qua mô phỏng bằng FEM

Một bài toán mô phỏng bằng FEM trải qua 3 công đoạn chính:

- Pre-processing: là quá trình tiền phân tích gồm các công việc chia lưới và thiết lập điều kiện biên cho mô hình.

- Solver: là quá trình giải và chạy ra kết quả bài toán

- Post-processing: là quá trình phân tích và xử lí kết quả.

2.3.2 Phương pháp thiết lập bài toán mô phỏng: a) Bài toán tuyến tính:

Theo định luật Hook, biểu thị đàn hồi tuyến tính của vật liệu

� = � � (2.1) Với E= � � = tan�là độ dốc của đường Điều kiện:

- Tải không thay đổi theo thời gian cong, nhiễu loạn hoặc thay đổi hình dạng theo một cách phi tuyến Điều này có thể xảy ra khi chúng ta mô phỏng các vật liệu mềm, đàn hồi cao hoặc các cấu trúc không đồng nhất.

- Phi tuyến vật liệu: Trong quá trình mô phỏng, biến dạng và ứng suất có mối quan hệ phi tuyến với nhau thông qua đường cong vật liệu Khi chúng ta mô phỏng các vật liệu như kim loại, nhựa, gỗ, các đường cong vật liệu cung cấp thông tin về sự thay đổi của ứng suất theo biến dạng Điều này giúp chúng ta mô phỏng chính xác hơn các hiện tượng đàn hồi, nghịch đảo và biến dạng không đồng nhất trong vật liệu.

Trong quá trình mô phỏng tiếp xúc, các tương tác phức tạp giữa các bề mặt tiếp xúc cần được mô phỏng chính xác để nắm bắt hành vi ma sát giữa chúng Mô phỏng tiếp xúc phi tuyến tính giải quyết sự thay đổi lực phản ứng và ma sát theo sự chèn ép, tốc độ trượt và các yếu tố khác, điều này không tuân theo luật tuyến tính Do đó, các bài toán mô phỏng tiếp xúc phi tuyến tính yêu cầu các phương pháp và công cụ giải quyết chuyên biệt để đảm bảo tính chính xác và đáng tin cậy của kết quả mô phỏng.

Yếu tố hưởng đến sự va chạm

2.4.1 Vật liệu ảnh hưởng đến sự va chạm: a Ứng suất Ứng suất là đại lượng thể hiện nội lực phát sinh trong vật bị biến dạng do tác động của ngoại lực hoặc sự thay đổi nhiệt độ.

Công thức tính ứng suất

F: lực tác dụng lên vật

A: diện tích bề mặt tiếp xúc

- Ứng suất kéo là một loại ứng suất xảy ra khi một vật liệu đang bị kéo dãn hoặc bị căng Khi một lực căng được áp dụng lên một vật liệu, nó tạo ra một phản ứng căng theo hướng ngược lại trong vật liệu Điều này dẫn đến tạo ra ứng suất kéo trong vật liệu.

- Ứng suất cắt là một loại ứng suất xảy ra khi một lực tác động song song lên hai mặt phẳng của một vật liệu, tạo ra một sự trượt giữa các lớp phân tách của vật liệu đó Ứng suất cắt xảy ra khi có sự chênh lệch vị trí giữa các phần tử vật liệu bên cạnh nhau.

- Ứng suất nén là một loại ứng suất xảy ra khi một lực tác động áp dụng lên một vật liệu theo hướng ngược lại, làm co lại hoặc ép vật liệu vào bên trong Khi lực nén được áp dụng, các phân tử hay các phần tử cấu trúc của vật liệu được ép lại gần nhau, gây ra một áp lực nội bộ trong vật liệu.

Khi lực tác dụng chưa đạt qua giới hạn :

�:Độ biến dạng b Đường cong vật liệu

Ta có thể phân loại vật liệu làm 2 loại cơ bản:

- Vật liệu dòn dễ bị biến dạng nhỏ: gang, betong, đá,…

- Vật liệu dẻo bị phá huỷ khi biến dạng lớn: thép, đồng, nhôm, Để kiểm tra từ những quy ước về phân loại người ta tiến hành kéo nén mẫu vật liệu trên thiết bị chuyên dụng.

Thí nghiệm được tiến hành đo liên tục các đại lượng: lực kéo nén F ,độ dãn dài ∆L của mẫu thí nghiệm.

Giả thiết ứng suất phân bố đều trên tiết diện A Ta tính được ứng suất σ = F/A.

Ta có biến dạng tương ứng là ε = ∆L / L Với L là chiều dài của mẫu vật liệu ban đầu

Hình 2 17: Đường cong Stress – Strain [4]

Từ kết quả thử nghiệm kéo ta tìm ra mối quan hệ giữa ứng suất và biến dạng σ − ε.

Từ đường cong của đồ thị thể hiện mối liên hệ giữa ứng suất và độ biến dạng ở những vùng chính như sau:

- Đoạn OA là vùng tuyến tính, tỉ lệ biến dạng hầu như bằng 0 (khoảng 0,1%)

- Đoạn BC là vật liệu trong giai đoạn chảy, ứng suất gàn như không đổi khi biến dạng tăng (Ứng suất chảy của vật liệu).

- Đoạn CD được gọi là vùng phi tuyến của vật liệu, biến dạng tỉ lệ thuận với ứng suất.

Point D on the stress-strain curve represents the elastic limit of the material, where necking starts to occur Point E signifies the point of fracture and ultimate failure of the material Beyond point D, the material experiences plastic deformation and exhibits nonlinear behavior The engineering stress-strain curve is commonly used for design purposes, while the true stress-strain curve provides a more accurate representation of the material's behavior under load.

Trong thử nghiệm kéo-nén đồ thị liên hệ giữa ứng suất và biến dạng được xây dựng dựa trên giả thiết tiết diện của mẫu thử không đổi trong quá trình thử nghiệm Đồ thị này được gọi là Engineering stress-strain Thực tế tiết diện mẫu thử thay đổi trong quá trình biến dạng Đường True stress-strain – đường ứng suất biến dạng thực sẽ mô tả chính xác mối quan hệ ứng suất và biến dạng.

Hình 2 18: Hình đồ thị so sánh giữa Engineering và True stress-strain Curve [4]

Bài toán va chạm là diễn ra trong khoảng thời gian rất ngắn (thường nhỏ hơn 1s), các chi tiết bị biến dạng lớn hoặc phá hủy, ứng suất và biến dạng là hàm phi tuyến phụ thuộc vào nhiều yếu tố Vì vậy việc chọn các thông số đặc tính vật liệu cũng khắt khe hơn so với các bài toán thông thường:

+ Ảnh hưởng của biến dạng dẻo: Khi vật liệu biến dạng trong vùng biến dạng đàn hồi lúc này ứng suất là hàm tuyến tính với biến dạng Khi vượt qua vùng đàn hồi sang vùng dẻo

+ Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng: Tốc độ biến dạng là một tác động chính đến đặc tính vật liệu trong va chạm Ứng suất chảy của vật liệu chịu ảnh hưởng trực tiếp từ tốc độ biến dạng được thể hiện qua phương trình sau:

0) (2.5) + Ảnh hưởng của nhiệt độ

Vật liệu được sử dụng trong tính toán là vật liệu dẻo đàn hồi đẳng hướng sử dụng modul vật liệu Johnson-Cook Trong mô hình này ứng suất là một hàm phụ thuộc vào biến dạng, tốc độ biến dạng và nhiệt độ :

0)(1 -� ∗� ) (2.7) Với� : tốc độ biến dạng thực tế

� 0 : tốc độ biến dạng ban đầu

�: modul biến cứng c: hệ số tốc độ biến dạng n: số mũ biến cứng

Tm: nhiệt độ nóng chảy của phôi

Tr: nhiệt độ phòng m: hệ số mềm nhiệt

2.4.2 Động lực học khi xảy ra va chạm ô tô: a Va chạm giữa xe và vật cản Để khảo sát các đặc tính biến dạng của xe, chúng ta đưa ra mô hình động lực học đơn giản như ở hình Giả thiết rằng, khi xe va chạm trực diện với vật cản cứng tuyệt đối và cố định thì xe sẽ dừng lại mà không có hiện tượng dội ngược lại sau khi va chạm Tức là chúng ta đã coi biến dạng của đầu xe khi va chạm là biến dạng dẻo hoàn toàn.

Hình 2 19: Mô hình xe khi va chạm với vật cản [1] Động năng trong thời điểm va chạm đối với va chạm dẻo tuyệt đối sẽ biến đổi thành công biến dạng:

F – lực biến dạng tức thời (lực gây nên biến dạng).

∆x – độ biến dạng tức thời của đầu xe.

∆v – độ giảm vận tốc của xe.

∆xmax – độ biến dạng cực đại của đầu xe sau khi dừng. m – khối lượng toàn bộ của xe.

Phương trình chuyển động của xe trong thời điểm va chạm với vật cản sẽ là: m� + � = 0 (2.9)

+ F = k ∆x (lực biến dạng phụ thuộc tuyến tính vào vận tốc biến dạng, k là hệ số cản biến dạng của xe)

Từ những khả năng có thể xảy ra kết hợp với công thức (2) ta xác định được độ biến dạng cực đại lần lượt là: a) F = const Độ biến dạng cực đại là:

��� (2.10) b) Lực biến dạng phụ thuộc tuyến tính vào độ biến dạng (F = c ∆x) Độ biến dạng cực đại là:

��� (2.11) c) Lực biến dạng phụ thuộc tuyến tính vào vận tốc biến dạng (F = k∆x) Độ biến dạng cực đại là:

��� (2.12) b Cơ học va chạm trực diện của hai ô tô

Giả thuyết hai xe có khối lượng m1 và m2, chúng chuyển động ngược chiều nhau với vận tốc lần lượt là �01 và �02 , khi hai xe va chạm theo định lực bảo toàn động lượng ta có phương trình:

Ta có � 1 ,� 2 là vận tốc dội ngược của hai xe Động năng của các xe trước khi va chạm là

�01 = 0,5�1 �012 ; �02 = 0,5�2 �022 (2.14) Động năng của các xe sau khi va chạm là

XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ

Phương pháp và kết cấu thực hiện

Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn FE được phát triển bởi trung tâm phân tích sự cố quốc gia NCAC, xây dựng mô hình gắn liền với tương quan thực tế của các dòng xe Ở đây nhóm thực hiện đề tài sử dụng mô hình xe Chevrolet C2500 thuộc phân khúc Pickup truck và một số phân khúc xe khác.

IIHS xếp hạng hiệu suất kết cấu

IIHS (Insurance Institute for Highway Safety) là một tổ chức tư vấn và nghiên cứu độc lập tại Hoa Kỳ, chuyên về an toàn giao thông và các vấn đề liên quan đến hiệu suất kết cấu của xe hơi IIHS thực hiện các cuộc thử nghiệm và đánh giá để xác định mức độ an toàn của các phương tiện và hệ thống an toàn được tích hợp trong chúng.

IIHS thường xếp hạng hiệu suất kết cấu của các phương tiện dựa trên kết quả các cuộc thử nghiệm va chạm Các xe được đánh giá dựa trên khả năng bảo vệ lái xe và hành khách trước các va chạm từ các hướng khác nhau, bao gồm va chạm trước, va chạm bên, va chạm từ phía sau và va chạm lật.

IIHS sử dụng một số tiêu chí để đánh giá hiệu suất kết cấu của một xe, bao gồm kết quả va chạm trước, va chạm bên, va chạm từ phía sau và va chạm lật Trong quá trình thử nghiệm, IIHS tạo ra các tình huống va chạm có thể xảy ra trong cuộc sống thực để đánh giá khả năng bảo vệ và giảm thiểu nguy cơ chấn thương cho lái xe và hành khách.

Dựa trên các kết quả thử nghiệm và đánh giá này, IIHS xếp hạng hiệu suất kết cấu của các phương tiện từ "Good (Tốt nhất)  ACCEPTABLE(CHẤP NHẬN ĐƯỢC)

MARGINAL( Cận biên)  Poor (Tệ nhất) " Những xe được xếp hạng cao nhất, có hiệu suất kết cấu tốt, sẽ cung cấp sự bảo vệ tốt nhất cho hành khách trong các tình huống va chạm. cải tiến hiệu suất kết cấu để bảo vệ tốt hơn người sử dụng xe trong các tình huống va chạm.Điều này đóng góp vào mục tiêu chung của IIHS là tạo ra một môi trường giao thông an toàn hơn và giảm thiểu nguy cơ chấn thương trong các tai nạn xe cộ.

Mô hình các dòng xe va chạm

3.3.1 Lý do thiết lập các Model: a Lý do chọn các mẫu xe: Ở Việt Nam, các dòng xe Pickup truck, dòng xe Sedan và dòng xe SUV đều là những dòng xe khá thông dụng Xe Pickup truck được ưa chuộng bởi tính linh hoạt và khả năng vận chuyển hàng hoá và đồ vật Dòng xe Pickup truck thường được sử dụng các công trường xây dựng, nông nghiệp và vận chuyển hàng hoá Dòng xe Sedan là một dòng xe phổ biến nhất và sử dụng rộng rãi ở Việt Nam vì có thiết kế lịch lãm, tiện nghi và vận hành tốt trên đường phố Dòng xe SUV cũng là một dòng xe dần trở thành một lựa chọn phổ biến bởi có sự kết hợp giữa khả năng chuyển hàng hoá và khả năng vượt địa hình tốt.

Vì những lý do đó nhóm thực hiện đã quyết định chọn ba dòng xe trên dùng để mô phỏng va chạm để có cái nhìn thực tiễn hơn khi va chạm Xe Chevrolet C2500 đại diện cho dòng Pickup truck, Toyota Yaris đại diện cho dòng xe Sedan và Toyota RAV4 đại diện cho dòng SUV Mô hình mô phỏng của ba loại phương tiện sử dụng cho bài mô phỏng đã được kiểm chứng và công nhận bởi trường đại học nghiên cứu Geogre Mason University (GMU) tại Hoa Kỳ đảm bảo tính phù hợp với thực tế và cung cấp cái nhìn chính xác nhất về va chạm. b Lý do chọn các trường hợp va chạm

Theo như chúng ta biết Việt Nam là nước đang phát triển với đặc thù giao thông đường sá chật hẹp, số lượng xe ô tô lưu hành tăng nhanh trong những năm gần đây Chính vì lẽ đó sẽ không thể nào tránh khỏi những tình huống tai nạn xảy ra trong khi lưu thông Những trường hợp đáng tiếc thường được thông báo trên các phương tiện truyền thông như báo chí và các trang web tin tức Vì vậy nhóm thực hiện đồ án đã chọn mô phỏng một số trường hợp tai nạn giao thông gần giống với thực tế, chẳng hạn như va chạm giữa ô tô và vật cản, va chạm trực tiếp giữa hai xe ô tô với nhau, va chạm tông hông xe Có một vài lý do để nói tại sao lại chọn những trường hợp mô phỏng này:

- Tính phổ biến : Các trường hợp va chạm giữa ô tô và vật cản, va chạm trực diện giữa hai ô tô với nhau thường sẽ xảy ra trên các đoạn đường không có dãy phân cách, trường hợp va chạm bên hông sẽ thường xảy ra ở các đoạn giao nhau trên các tuyến đường giao thông đường bộ Việc mô phỏng va chạm sẽ đóng góp một phần trong việc nghiên cứu va chạm trong an toàn giao thông và phát triển các biện pháp giảm thiểu tốn thất do va chạm.

- Tính thực tế: Các trường hợp mô phỏng tai nạn thường sẽ dựa trên các trường hợp thực tế mà xây dựng lại giúp mọi người có thể hiểu rõ hơn về các yếu tố gây tai nạn và cách ứng phó khi trong trường hợp đó.

- Khả năng tác động trực tiếp lên người điều khiển: Các trường hợp va chạm giữa ô tô và vật cản, va chạm trực diễn giữa hai ô tô với nhau có thể gây ra nguy hiểm đáng kể cho hành khách Hay trường hợp tông bên hông sẽ là trường hợp nguy hiểm nhất đối với người điều khiển và những người ngồi trong xe vì vùng bên hông xe thường ít được bảo vệ hơn so với phần trước và sau của xe Đây là vùng tác động chính trong va chạm và người điều khiển có thể chịu tổn thương lớn do sự va chạm và lực tác động mạnh Mô phỏng va chạm giữa hai xe sẽ giúp hiểu rõ hơn về cơ chế chấn thương và phát triển các biện pháp an toàn cải thiện cấu trúc xe

- Tính đa dạng của va chạm: Va chạm trực diện giữa hai ô tô khác dòng xe có nhiều biến thể và tình huống khác nhau Có thể có va chạm với tốc độ cao, va chạm với tốc độ thấp, va chạm giữa các loại ô tô khác dòng như va chạm giữa xe Pickup truck và xe Sedan, xePickup truck và xe SUV hay thậm chí là hai xe Pickup truck với nhau Việc mô phỏng va chạm giữa những ô tô khác dòng xe sẽ cho ta thấy việc va chạm sẽ thay đổi khi các yếu tố tốc độ, khối lượng và góc tác động thay đổi.

Hình 3 1: Một số hình ảnh va chạm

3.3.2 Mô hình dòng xe Pickup truck:

Hình 3 2: Mô hình thực tế xe Chevrolet C2500

Hình 3 3: Mô hình thực tế xe Chevrolet C2500 [8]

Mô hình phần tử hữu hạn Chevrolet C2500 là một dòng xe Pickup truck Mô hình được cung cấp bởi NCAC được đánh giá gần với va chạm thực tế đã được chứng minh thông qua các đồ thị so với chỉ số NCAP Mô hình Chevrolet C2500 thực tế có trọng lượng 2467 kg động cơ 5.7L V8 đã được xác nhận bằng cách so sánh mô phỏng NCAP tác động va chạm trực diện ở tốc độ gần 60 km/h với một bức tường cứng thời gian điễn ra trong quá trình va chạm 0.15s

Hình 3 4: So sánh va chạm trực diện thực tế và mô phỏng mô hình va chạm của xe

So sánh sự va chạm trực diện thực tế và mô phỏng mô hình va chạm với rào cản chắn từ biểu đồ chúng ta có thể đi đến kết luận rằng mô hình phần tử hữu hạn hoạt động rất giống với mô hình thực tế trong cùng một điều kiện của kiểm tra va chạm với vật cản.

3.3.3.Mô hình dòng xe Sedan:

Hình 3 5: Mô hình thực tế xe Toyota Yaris 2010

Hình 3 6: Mô hình phần tử hữu hạn so với thực tế của xe Toyota Yaris 2010 [8]

Mô hình Toyota Yaris thuộc dòng Sedan bốn cửa của hãng Toyota, thực tế xe có trọng lượng 1,078 kg động cơ 1.5L I4 Đã được kiểm chứng bằng cách so sánh với mô phỏng NCAP tác động va chạm trực diện ở tốc độ gần 60km/h với một bức tường cứng thời gian điễn ra trong quá trình va chạm 0.15s

Hình 3 7: So sánh sự va chạm trực diện giữa mô hình thực tế và mô hình phần tử hữu hạn thời gian diên ra 0.15s [8]

Hình 3 8: So sánh va chạm trực diện thực tế và mô phỏng mô hình va chạm của xe Toyota

3.3.4 Mô hình dòng xe SUV:

Hình 3 9: Mô hình thực tế xe Toyota RAV4

Hình 3 10: Mô hình phần tử hữu hạn so với thực tế của xe Toyota RAV4 [8]

Mô hình Toyota RAV4 thuộc dòng SUV của hãng Toyota, thực tế xe có trọng lượng

1266 kg động cơ 3.0L V6 Đã được kiểm chứng bằng cách so sánh với mô phỏng NCAP tác động va chạm trực diện ở tốc độ gần 60km/h với một bức tường cứng thời gian điễn ra trong quá trình va chạm 0.15s.

Hình 3 11: So sánh sự va chạm trực diện giữa mô hình thực tế và mô hình phần tử hữu hạn thời gian diên ra 0.15s [8]

Hình 3 12: So sánh va chạm trực diện thực tế và mô phỏng mô hình va chạm của xe Toyota

Thiết lập các chỉ số trước khi thực hiện mô phỏng

Từ những model CAD 3D, thông qua ứng dụng LS-Dyna, ta có thể thiết lập các chỉ số trước khi va chạm của từng xe mà ta mong muốn như vận tốc, tải trọng, góc omega quay vòng, hướng va chạm, thời gian thực hiện,…

Các thông tác tiến hành thiết lập dữ liệu cho mỗi model xe theo từng trường hợp:

Hình 3 13: Tiến hành thiết lập các thông số dữ liệu

- Ta tiến hành mở file model (lưu ý chỉ sử dụng được các file k và dyn)

Để thiết lập tải trọng xe, truy cập phần LOAD trên Keyword Manager, chọn BODY_Z và nhập khối lượng xe nhân với gia tốc trọng trường để chỉ định tải trọng.

Hình 3 14: Thiết lập tải trọng cho thành phẩn ta mong muốn

- Để thiết lập thời gian diễn ra mô phỏng ta có thể sử dụng hai dữ liệu TERMINATION trong CONTROL và BINARY_D3PLOT trong DATABASE

Hình 3 15: Hiệu chỉnh thời gian xuất hình ảnh theo mong muốn

Ta thiết lập phép tính ����� �� để xác định thời gian diễn ra mô phỏng mà ta mong muốn với đơn vị là giây(s).

Hình 3 17: Thiết lập các giá trị vận tốc và góc quay bánh xe

- Để thiết lập vận tốc tịnh tiến của xe ta sử dụng dữ liệu VELOCITY_GENERATION trong phần INTIAL

* Giá trị vận tốc được tính theo đơn vị (mm/s) cụ thể trong hình là 1,778e+04 được hiểu là 1,778 x10 4 (mm/s) sấp sĩ 64 (km/h)

=> Từ những thao tác thiết lập ta lần lượt điều chỉnh các thông số model sao cho gần với giá thị thực tế nhất để tiến hành mô phỏng cho kết quả gần đúng với va chạm ô tô xảy ra trên đường bộ ở các dòng xe khác nhau.

Xây dựng các trường hợp va chạm mô phỏng giữa dòng xe Pickup truck và các dòng phân khúc xe khác nhau

Trong các tai nạn va chạm trực diện, người lái và hành khách phải đối mặt với nguy cơ chấn thương nghiêm trọng Lực va chạm làm biến dạng phần trước của xe và làm giảm không gian an toàn bên trong Trong tình huống tai nạn, cơ thể người lái và hành khách va chạm mạnh vào các bề mặt cứng và sắc nhọn trong phần nội thất phía trước như bảng điều khiển, tay lái, hộp số và cột lái Đây là nguyên nhân chính gây ra thương tích và tổn thương đã áp dụng nhiều biện pháp an toàn Các công nghệ như túi khí, dây an toàn, khung kết cấu chịu lực và vật liệu hấp thụ va đập đã được sử dụng để giảm lực va chạm và hấp thụ năng lượng trong tai nạn, bảo vệ người lái và hành khách.

Dựa trên cơ sở lý thuyết về động học va chạm giữa hai xe trong nhiều trường hợp về năng lượng hấp thụ, động năng và năng lượng biến đổi; các thuyết bền vật liệu, ứng suất vật liệu và các đường cong biến dạng Dựa trên các tiêu chuẩn đánh giá an toàn ASEAN NCAP, Euro NCAP và cấu trúc khung gầm khác nhau của từng loại xe.

Nhằm nâng cao tính an toàn và hiểu rõ hơn về các góc độ va chạm giữa hai xe ô tô thực tế ở từng trường hợp khác nhau sẽ tác động đến người lái như thế nào, ta mô phỏng các trường hợp va chạm chính:

- Va chạm trực diện vào vật cản cố định: các tác động và hậu quả có thể rất nghiêm trọng. Trong tình huống này, xe va chạm trực tiếp vào vật cản mà không có sự di chuyển hoặc biến dạng đáng kể của chướng ngại vật gây ra các lực tác động mạnh lên xe và hệ thống nội thất bên trong Người lái và hành khách trong xe chịu tác động lực đẩy và lực quán tính, khiến cho cơ thể tiếp xúc với các bề mặt nội thất cứng.

Va chạm không cùng phương xảy ra khi hướng va chạm không trùng nhau Lực va chạm được phân thành lực theo hướng tiếp tuyến và lực theo hướng vuông góc Lực tiếp tuyến tác động trực tiếp lên phía trước hoặc sau của xe, trong khi lực vuông góc tác động vào bên hông gây biến dạng, hư hại và nguy cơ chấn thương cho tài xế và hành khách.

- Va chạm trực diện: Trong va chạm trực diện, lực va chạm trực tiếp làm biến dạng phần trước của cả hai xe và giảm không gian an toàn bên trong Người lái và hành khách chịu tác động mạnh từ lực va chạm và có thể va chạm vào các bề mặt cứng và sắc nhọn trong xe như bảng điều khiển, tay lái, hộp số Đây là nguyên nhân chính gây ra chấn thương thể hơn về các va chạm xảy ra giữa hai xe ngoài thực tế Nhóm đã đưa ra các trường hợp như sau:

- Trường hợp 1: Xe Pickup truck va chạm trực diện 100% với tường cố định

- Trường hợp 2: Hai xe Pickup truck va chạm trực diện 100% với nhau ở tốc độ 56km/h

- Trường hợp 3: Hai xe Pickup truck va chạm chòng chéo với phương 90 0 ở tốc độ 56km/h

- Trường hợp 4: Xe Pickup truck va chạm với xe Sedan trực diện 100% với tốc độ 56km/h

- Trường hợp 5: Xe Pickup truck va chạm với xe SUV trực diện 100% với tốc độ 56km/h

3.6 Mô hình mô phỏng va chạm và kết quả thu được từ các trường hợp:

Trường hợp 1: Xe Pickup truck va chạm trực diện 100% với tường cố định

Trường hợp mô phỏng va chạm trực diện với vật cản cố định mô phỏng tình huống khi xe va chạm với vật cứng cố định Mục tiêu của hệ thống khung xe và vỏ xe là chịu được lực tác động trong vụ va chạm Tuy nhiên, khả năng chịu đựng này không phải lúc nào, trong bất kỳ trường hợp nào và ở bất kỳ tốc độ nào cũng có thể chịu đựng được Nhóm nghiên cứu đã mô phỏng va chạm trực diện phía trước 100% với tường cố định ở hai tốc độ khác nhau là 64 km/h và 80 km/h để chứng minh điều này.

Mô phỏng trực diện va chạm trực diện 100% với tường cố định

Trước va chạm Sau va chạm

Mô phỏng khung sườn khi va chạm trực diện 100% với tường cố định

Trước va chạm Sau va chạm

Hình 3 18: Hình ảnh mô phỏng trước và sau khi va chạm trực diện 100% với tường cố định ở tốc độ 64km/h

Hình 3 19: Hình ảnh mô phỏng khung sườn trước va sau khi va chạm trực diện 100% với

0.155s khung sườn phía trước của xe có dấu hiệu uốn cong nhẹ Khi tiếp tục quan sát sẽ thấy rằng phần khung sườn của xe sẽ tiếp tục bị tác động đã bị tác động dẫn đến hư hỏng nhiều bộ phận như động cơ, két nước và hệ thống lái,… Nhưng trong trường hợp này ta có thể thấy rằng phần buồng lái vẫn an toàn đối với người điều khiển và có thể đánh giá mức độ an toàn là ACCEPTABLE (Chấp nhận được).

Sau khi hoàn tất quá trình mô phỏng va chạm ta có thể thu được đồ thị vận tốc và đồ thị gia tốc mô phỏng quá trình va chạm của xe với tường.

Hình 3 20: Biến đổi năng lượng trong va chạm trực diện trực diện 100% với tường cố định ở tốc độ 64km/h

Qua đồ thị vận tốc của xe ta thu được sau khi mô phỏng, ta sẽ thấy ngay tại thời gian 0.155s đồ thị đã có sự biến đổi từ 1.76e+04 (64km/h), thay đổi theo chiều hướng giảm và dần dần tiến về 0 Khi va chạm đã làm hư hỏng động cơ, két nước và các bộ phận khác làm cho xe không thể tiếp tục chuyển động theo đúng như mô hình mô phỏng và thực tế va chạm.

Hình 3 22: Đồ thị gia tốc của va chạm trực diện 100% với tường cố định ở 64 km/h

Qua đồ thị gia tốc của xe thu được sau khi mô phỏng, ta sẽ nhận thấy được ngay tại thời gian va chạm xuất hiện một gia tốc có độ lớn 5.85e+05 (0.585x10 6 mm/s 2 ) Gia tốc này sẽ có hướng ngược chiều với vận tốc.

Mô phỏng trực diện va chạm trực diện 100% với tường cố định

Trước va chạm Sau va chạm

Mô phỏng khung sườn khi va chạm trực diện 100% với tường cố định

Trước va chạm Sau va chạm

Hình 3 23: Hình ảnh mô phỏng trước và sau khi va chạm trực diện 100% với tường cố định ở tốc độ 80km/h

Sau khi thay đổi vận tốc của xe từ 64 km/h thành 80km/h, dựa vào quan sát quá trình mô phỏng va chạm, va chạm trực diện 100% với tường của xe Pickup truck ở vận tốc 80km/h đã có thay đổi Khi xe va chạm ở thời gian 0.06s khung sườn phía trước của xe ó dấu hiệu uốn cong nhẹ Nhưng sau đó xe vẫn tiếp tục tác động mạnh vào tường khiến các bộ phận phía trước biến dạng nặng nề hơn so với trường hợp 64 km/h vì vận tốc quá lớn Trong tình huống này, phần buồng lái đã bị ảnh hưởng và có thể gây nguy hiểm cho người điều khiển.

Hình 3 24: Hình ảnh mô phỏng khung sườn trước và sau khi va chạm trực diện 100% với tường cố định ở tốc độ 80km/h

Hình 3 26: Đồ thị vận tốc của va chạm trực diện 100% với tường cố định ở vận tốc 80 km/h

Qua đồ thị vận tốc của xe ta thu được sau khi mô phỏng, ta sẽ thấy ngay tại thời gian 0.06s đồ thị đã có sự biến đổi từ 2.22e+04 (80km/h), thay đổi theo chiều hướng giảm đã dần dần tiến về 0 Chứng minh khi xảy ra va chạm đã làm hư hỏng các bộ phận như động cơ, két nước và các bộ phận khác làm cho xe không thể tiếp tục chuyển động điều này phản ánh đúng theo mô hình mô phỏng và thực tế va chạm.

Hình 3 27: Đồ thị gia tốc của va chạm trực diện 100% với tường cố định ở 80 km/h

Qua đồ thị gia tốc của xe thu được sau khi mô phỏng, ta sẽ nhận thấy được ngay tại thời gian va chạm xuất hiện một gia tốc có độ lớn 8.05e+05 (0.8x10 6 mm/s 2 ) Gia tốc này sẽ có hướng ngược chiều với vận tốc.

Qua 2 trường hợp khi xe tông trực diện vào tường 100% với hai tốc độ khác nhau ta có thể thấy rằng vận tốc trong một tình huống va chạm có sức ảnh hưởng đáng kể đến kết quả của va chạm Khi vật ở vận tốc cao sẽ tạo ra một tác động mạnh hơn và gây ra sức phá huỷ lớn hơn, gây tổn thương nghiêm trọng.

Trường hợp 2: Hai xe Pickup truck va chạm trực diện 100% với nhau ở tốc độ 56km/h