Báo cáo thực hành ứng dụng máy tính trong thiết kế ô tô

Thực hiện các thao tác và giải thích ý nghĩa các thanh công cụ trong Cửa sổ Front Panel, Thực hiện các thao tác về Các phép toán cơ bản trong LabView... Thực hiện các thao tác và giải t

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ

BÁO CÁO THỰC HÀNH ỨNG DỤNG MÁY TÍNH TRONG THIẾT KẾ Ô TÔ

GVHD: Nguyễn Huy Chiến Lớp: AT6059.7 Khoá: K15

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Thắng

Mã sinh viên: 2020600424

Hà Nội - 2023

MỤC LỤC

BÁO CÁO THỰC HÀNH 1

ỨNG DỤNG MÁY TÍNH TRONG THIẾT KẾ Ô TÔ 1

PHẦN MATLAB 1

1. Cho A = [2 8 1 6]

2. Cho ma trận A = [2 4 1 ; 6 7 2 ; 3 5 9], viết lệnh Matlab để

3. Hãy tạo ra ma trận 4x4 có giá trị nguyên nằm trong khoảng [-10,10] ,

4. Giải các phương trình tuyến tính sau:

5. Tạo các vector:

6. Viết lệnh giải phương trình sau:

7. Cho đa thức : P (x)= x1 3+5x2+6x+2

8. Viết lệnh biện luận nghiệm của phương trình bậc 2 sau:

PHẦN SIMULINK 7

9. Cách khởi tạo Simulink và vẽ sơ đồ mô phỏng mô hình sóng hình sin

10 Cách khởi tạo Simulink và vẽ sơ đồ mô phỏng mô hình ¼ xe ô tô

PHẦN ANSYS 16

11 Trình bày về lựa chọn và thiết lập các thông số vật liệu trong ansys

12 Trình bày về thiết kế và nhập một mô hình 3D vào ansys

13 Trình bày về thiết lập mô hình phần tử hữu hạn cho mô hình 3D trong

ansys

14 Trình bày về thiết lập các ràng buộc và tải cho mô hình 3D trong ansys

15 Trình bày về phân tích và xuất kết quả phân tích bài toán kiểm bền mô

hình 3D trong ansys

PHẦN LABVIEW 24

16 Thực hiện các thao tác và giải thích ý nghĩa các thanh công cụ trong Cửa

sổ Front Panel, Thực hiện các thao tác về Các phép toán cơ bản trong LabView

17 Thực hiện các thao tác và giải thích ý nghĩa các thanh công cụ trong Cửa

sổ Block Diagram, Thực hiện các thao tác về Các phép so sánh trong LabView

18 Thực hiện các thao tác và giải thích ý nghĩa các thanh công cụ trong Cửa

sổ Các Control thường dùng, Thực hiện các thao tác về Vòng lặp For (For Loop) trong labview

19 Thực hiện các thao tác và giải thích ý nghĩa các thanh công cụ trong Cửa

sổ Các Indicator thường dùng, Thực hiện các thao tác về Vòng lặp While (WhileLoop) trong labview

20 Thực hiện các thao tác và giải thích ý nghĩa các thanh công cụ trong Cửa

sổ Các kiểu dữ liệu cơ bản, Các phép toán cơ bản trong LabView

Danh mục hình ảnh

Hình 1.Cách vào Toolbox SIMULINK trong Matlab 8

Hình 2.Màn hình cửa sổ thư viện SIMULINK 9

Hình 3.Cửa sổ thư viện Simulink 9

Hình 4.Cửa sổ mô hình đã được vẽ xong 10

Hình 5.Cửa sổ hiện thị tín hiệu ra của sơ đồ 11,

Hình 6 Cách vào Toolbox SIMULINK trong Matlab 12

Hình 7.Màn hình cửa sổ thư viện SIMULINK 13

Hình 8.Mô hình mô phỏng dao động ¼ xe 14

Hình 9.Kết quả mô phỏng mô hình dao động ¼ xe 15

Hình 10.Sơ đồ tách hệ phương trình thành hai hệ thống 15

Hình 11 Sơ đồ kết nối cho phương trình 1 và phương trình 2 sử dụng Subsystem 16

BÁO CÁO THỰC HÀNH ỨNG DỤNG MÁY TÍNH TRONG THIẾT KẾ Ô TÔPHẦN MATLAB

2 Cho ma trận A = [2 4 1; 6 7 2; 3 5 9], viết lệnh Matlab để

a Gán cho vector x là dòng thứ nhất của A

c Tạo một vector có 10 phần tử có giá trị nguyên được lấy ngẫu nhiên trong khoảng [-20,10]

9 Cách khởi tạo Simulink và vẽ sơ đồ mô phỏng mô hình sóng hình sin

a, Cách khởi tạo Simulink:

Để vào Simulink trong matlab, dùng biểu tượng trên thanh công cụ hoặc từcửa sổ lệnh của Matlab đánh dòng lệnh >> simulink rồi nhấn enter

Khi khởi động Simulink xong ta được màn hình cửa sổ Simulink Cửa sổ này hoạt động liên kết với cửa sổ lệnh Matlab

Ta thấy cửa sổ Simulink có nhiều khối chức năng (blocks library), trong

đó có nhiều khối chức năng cụ thể

Hình 1.Cách vào Toolbox SIMULINK trong Matlab

Từ cửa sổ lệnh ta thấy được các khối thư viện: Khối nguồn (Sources), khốiđầu đo (Sinks), khối phi tuyến (nonlinear), khối tuyến tính (Contunous), khối đầu nối (Signal Routing)

Hình 2.Màn hình cửa sổ thư viện SIMULINK

Thư viện của Simulink bao gồm các khối chuẩn trên, người sử dụng cũng

có thể thay đổi hay tạo ra các khối cho riêng mình Simulink cũng giống như cácphần mềm mô phỏng thiết kế mạch điện tử như: MicroSim Eval, EWB…

b, Vẽ sơ đồ mô phỏng mô hình sóng hình sin

1.Khởi tạo Simulink Cửa sổ thư viện các khối xuất hiện

2 Từ cửa sổ thư viện, nhấp chuột chọn File/New/Model hoặc bấm tổ hợp phím Ctrl + N Màn hình cửa sổ mô hình mới Untitled được mở ra Từ đó bắt đầu xây dựng mô hình

3 Chọn các block ở các thư viện thích hợp:

Hình 3.Cửa sổ thư viện Simulink

Chọn các khối từ các thư viện:

+ Thư viện các nguồn tín hiệu (Sources): Chọn Sin wave

+ Thư viện các khối nhận tín hiệu (Sinks): Chọn Scope

+ Thư viện các hàm tuyến tính (Continuous): Chọn Intergrator

+ Thư viện các đầu nối (Signal Routing): Chọn Mux

Hình 4.Cửa sổ mô hình đã được vẽ xong

Hình 5.Cửa sổ hiện thị tín hiệu ra của sơ đồ

10 Cách khởi tạo Simulink và vẽ sơ đồ mô phỏng mô hình ¼ xe ô tô

a, Cách khởi tạo Simulink:

Để vào Simulink trong matlab, dùng biểu tượng trên thanh công cụ hoặc từcửa sổ lệnh của Matlab đánh dòng lệnh >> simulink rồi nhấn enter

Khi khởi động Simulink xong ta được màn hình cửa sổ Simulink Cửa sổ này hoạt động liên kết với cửa sổ lệnh Matlab

Ta thấy cửa sổ Simulink có nhiều khối chức năng (blocks library), trong

đố có nhiều khối chức năng cụ thể

Hình 6 Cách vào Toolbox SIMULINK trong Matlab

Từ cửa sổ lệnh ta thấy được các khối thư viện: Khối nguồn (Sources), khốiđầu đo (Sinks), khối phi tuyến (nonlinear), khối tuyến tính (Contunous), khối đầu nối (Signal Routing)

Hình 7.Màn hình cửa sổ thư viện SIMULINK

Thư viện của Simulink bao gồm các khối chuẩn trên, người sử dụng cũng

có thể thay đổi hay tạo ra các khối cho riêng mình Simulink cũng giống như cácphần mềm mô phỏng thiết kế mạch điện tử như: MicroSim Eval, EWB…

b, Vẽ sơ đồ mô phỏng mô hình ¼ xe ô tô

Mô hình 1/4 xe được dùng để khảo sát đao động của khối lượng được treo

và không được treo trên một trục khi chúng dao động độc lập, mô hình vật lý dao động 1/4 xe thể hiện trên Hình 7

Có thể chia mô hình dao động 1/4 xe thành các phần tử: bánh xe; khối lượng không được treo; hệ thống treo và phần tử khối lượng được treo

Phần tử bánh xe có hai kích thích đầu vào là dịch chuyển của khối lượng không được treo và chiều cao mấp mô biên dạng đường Đầu ra là lực tương tác với khối lượng không được treo và cũng là lực tương tác với đường.

Để giải hệ phương trình vi phân dùng Simulink có các cách sau:

Cách 1: Dùng kết nối trực tiếp

Hình 8.Mô hình mô phỏng dao động ¼ xe

Kết quả mô phỏng

Hình 9.Kết quả mô phỏng mô hình dao động ¼ xe

Tách hệ phương trình thành hai hệ thống Subsystem

Hình 10.Sơ đồ tách hệ phương trình thành hai hệ thống

Hình 11 Sơ đồ kết nối cho phương trình 1 và phương trình 2 sử dụng

Subsystem

PHẦN ANSYS

11.Trình bày về lựa chọn và thiết lập các thông số vật liệu trong ansys

B1: Chọn dạng mô phỏng

Mô phỏng ứng suất

B2: Click chọn Engineering data

B3: click chọn engneering data sources và chọn vật việu muốn

dùng VD: chọn structural steel

12.Trình bày về thiết kế và nhập một mô hình 3D vào ansys

C1: click chuột phải chọn geometry > replace geometry > browers

-> chon file vật cần mô phỏng

C2: double click vào geometry để vẽ vật mô phỏng

13.Trình bày về thiết lập mô hình phần tử hữu hạn cho mô hình 3D trong

ansys

B1: click chọn model

B2: click chuột phải chọn mesh -> Generate mesh

14.Trình bày về thiết lập các ràng buộc và tải cho mô hình 3D trong ansys

click chuột phải vào static structural -> insert -> chọn các ràng buộc

cần sử dụng -> chọn mặt phẳng, đường điểm cần ràng buộc -> thêm giá trị ràng buộc-> apply

15.Trình bày về phân tích và xuất kết quả phân tích bài toán kiểm bền mô

hình 3D trong ansys

A, Phân tích

Sau khi xác định các thông số vật liệu, xây dựng mô hình hình học, đặt tải, phản lực và các ràng buộc cho bài toán cụ thể, tiến hành phân tích bài toán Việcphân tích này là do phần mềm tự giải quyết, công việc của người sử dụng là chọn kiểu phân tích tương ứng với mục tiêu của bài toán và chờ phần mềm xử lýtrong ít phút để đưa ra kết quả phân tích

Chọn kiểu phân tích và biểu diễn kết quả bằng cách thao tác với dòng lệnh Solution: Nhấp chuột phải vào Solution và chọn Insert để xuất các kết quả phân tích như sau:

+ Stress tool – ứng suất

+ Deformation – Biến dạng

+ Strain – Độ giãn dài

+ Linearized Stress – ứng suất tuyến tính

Trong các bài toán phân tích tĩnh thường chú ý tới biến dạng (Deformation)

và ứng suất (Stress)

B, Kết quả phân tích

Sau khi đã chọn kiểu phân tích và đưa ra kết quả cho bài toán, tiến hành cho phần mềm xử lý bàng thao tác nhấp chuột phải lên dòng Solution (A6) chọn Solve.

Kết quả phân tích của phần mềm ở bước Solution sẽ được thể hiện ở kết quả bài toán (Result) Chọn vào bất cứ dòng nào trong Solution, ví dụ như chọn Total Deformation hay Equivalent Stress… thì phần mềm đêu đưa ra kết quả phân tích kết hợp với hình ảnh trực quan

Chúng ta có thể xem chuyển vị lớn nhất, nhỏ nhất hay chuyển vị bất kỳ ở bất cử vị trí nào trên chi tiết bằng cách sử dụng 3 nút lệnh trên màn hình:

+ Max: chỉ ra nơi mà giá trị là lớn nhất

+ Min: chỉ ra nơi giá trị là nhỏ nhất

+ Probe: chọn vào bất cứ điểm nào trên chi tiết sẽ hiển thị kết quả tại vị trí đó

B1: Click chọn Solution -> insert -> Deformation -> Total -> nhập thời gian mô phỏng -> apply

B2: Click chọn solve để chạy mô phỏng và suất kết quả mô phỏng ứng suất

ấn Run để xem lại quá trình mô phỏng

PHẦN LABVIEW

16.Thực hiện các thao tác và giải thích ý nghĩa các thanh công cụ trong Cửa

sổ Front Panel, Thực hiện các thao tác về Các phép toán cơ bản trong LabView

Cửa sổ Front Panel là giao diện người dùng cho VI Ở đó sẽ hiển thị các

Panel giống như các thiết bị thực Ví dụ như các nút bấm, nút vặn, đồ thị, các bộđiều khiển, Trên Front Panel thường có các bộ điều khiển là Control và bộhiển thị là Indicator Bộ điều khiển tương ứng với các dữ liệu vào của bài toán,còn bộ hiển thị tương ứng với các dữ liệu ra của bài toán

Hinh 1-2: Cửa sổ Front Panel

Trên thanh công cụ của cửa sổ Front Panel có các nút như: Nhấp chuột vàonút Run để chạy một VI, LabView biên dịch VI nếu cần thiết Bạn có thể chạymột VI nếu nút Run xuất hiện ở dạng một mũi tên màu trắng Mũi tên màu trắngnày cũng cho thấy bạn có thể sử dụng VI như một SubVI nếu bạn tạo raConnector Panel cho VI đó

Khi VI chạy, nút Run xuất hiện như hình dưới đây, nếu VI là một VI chính,

có nghĩa là không có chương trình nào gọi nó và do đó nó không phải là mộtSubVI

Nếu VI đang chạy là một SubVI, nút Run xuất hiện như hình

Nút Run bị gãy khi VI bạn đang tạo hoặc chỉnh sửa có lỗi Nếu nút Runvẫn còn bị gãy sau khi bạn hoàn thành nối dây sơ đồ khối, VI bị lỗi và không thểchạy

Click vào nút này để hiển thị cửa sổ Error list, trong đó liệt kê tất cả các lỗi

Chọn menu Text Settings để thay đổi cài đặt phông chữ cho các phần đượclựa chọn của VI bao gồm kích thước, kiểu dáng và màu sắc

Chọn menu Align Objects để sắp xếp các đối tượng theo trục, bao gồm cảtheo chiều dọc, cạnh trên, trái,

Chọn nút Distribute Objects để phân bổ các đối tượng đồng đều

Chọn nút Resize Objects làm nhiều đối tượng trên Front Panel có cùng kíchthước

Chọn nút Reorder khi bạn có các đối tượng chồng chéo lên nhau và bạnmuốn xác định đối tượng nào ở trước hoặc ở phía sau Chọn một trong các đốitượng với công cụ Postioning và sau đó chọn một trong các lựa chọn

Nhập các từ cần tìm kiếm để tìm nội dung trong LabView Help

Chọn nút Show Context Help Window để hiển thị hoặc tắt cửa sổ ContextHelp

Nút Enter Text xuất hiện để nhắc bạn rằng một giá trị mới đã sẵn sằng thaythế một giá trị cũ Nút này biến mất khi bạn nhấp vào nó

Bảng điều khiển chứa các điều khiển và các hiển thị để tạo ra Front Panel.Truy cập bảng điều khiển từ cửa sổ Front Panel bằng cách chọn View->ControlsPalette Bảng điều khiển được chia thành nhiều mục khác nhau, có thể hiển thịmột số hoặc tất cả các mục cho phù hợp

Hinh 1-3: Cửa sổ Front Panel

Hình 1.3 Bảng điều khiển trên Front Panel

Các phép toán cơ bản trong LabView

Trong LabView, nội dung chương trình được thiết lập trong BlockDiagram Ta có thể tìm thấy các thư viện hàm để thực thi các thuật toán từ đơngiản đến phức tạp Các phép toán cơ bản như: Cộng, trừ, nhân, chia, cộng 1, trừ

1, bình phương, đảo dấu, hàm Random, dịch bit, và các phép toán logic

Hình 1 Các phép toán cơ bản trong LabView

17.Thực hiện các thao tác và giải thích ý nghĩa các thanh công cụ trong Cửa

sổ Block Diagram, Thực hiện các thao tác về Các phép so sánh trong LabView

Block Diagram là nơi người dùng có thể sử dụng để lập trình, xử lí các dữ

liệu đầu vào để có đầu ra theo yêu cầu mong muốn Trong một Block Diagram

có nhiều đối tượng và nhiều hàm khác nhau để tạo ra các cấu trúc lệnh cũng nhưchương trình Cấu trúc của một Block Diagram gồm có các thiết bị đầu cuối (làcác thiết bị tương ứng với các đối tượng trên Front Panel), ngoài ra nó còn cócác nút với dây nối

Hinh 1-4

Hình 1.4 Cửa sổ Block Diagram

Các nút trên thanh công cụ của Block Diagram có thể sử dụng để gỡ lỗi khichạy một VI

Nhấp vào nút Highlight Execution để hiển thị tuần tự thực thi của sơ đồkhối khi bạn chạy VI Nhấp vào một lần nữa để vô hiệu hóa việc làm nổi bậttuần tự thực thi của sơ đồ khối

Nhấp vào nút Retain Wire Values để lưu các giá trị của dây tại mỗi điểmtrong luồng thực hiện để khi bạn đặt một thanh dò (probe) trên dây ngay lập tứcbạn có thể giữ lại những giá trị mới nhất của dữ liệu truyền qua dây dẫn Bạnphải chạy thành công VI ít nhất một lần trước khi bạn có thể giữ lại các giá trịdây

Nhấp vào nút Step Into để mở một nút và tạm dừng Khi bạn nhấpvào nút Step Into một lần nữa, nó thực hiện các hành động (action) đầu tiên

và dừng lại ở các hành động tiếp theo của SubVI hoặc cấu trúc (structure).Bạn cũng có thể bấm phím Ctrl và phím mũi tên xuống để thực thi VI từngbước một Mỗi nút nhấp nháy để chỉ khi nó đã sẵn sàng để thực thi

Nhấp vào nút Step Over để thực thi một nút và tạm dừng tại nút tiếp theo

Bạn cũng có thể bấm phím Ctrl và phím mũi tên bên phải Bằng cách bướcqua nút, bạn thực hiện các nút mà không thực thi nút đó từng bước một

Nhấp vào nút Step Out để kết thúc thực hiện các nút hiện tại và tạm dừng.Khi VI kết thúc việc thực hiện, nút Step Out bị làm mờ Bạn cũng có thể bấm

<Ctrl> và các phím mũi tên Bằng cách bước ra khỏi một nút, bạn hoàn thànhthực thi từng bước qua các nút và hướng đến nút tiếp theo

Nhấp vào nút Clean Up Diagram để tự động định lại tất cả các dây hiện có

và sắp xếp lại các đối tượng trên Block Diagram để tạo ra một bố trí gọn gàngnhất Để cấu hình các tùy chọn làm gọn, chọn Tools->Options để hiển thị hộp

thoại Options Dialogbox và chọn Block Diagram từ Category Bạn có thể thiếtlập các cấu hình trong phần Cleanup Block Diagram

Nút cảnh báo (Warning) xuất hiện nếu một VI có chứa một cảnh báo vàbạn thiết lập hiển thị cảnh báo (Show Warnings) trong cửa sổ Error List Mộtcảnh báo chỉ có một vấn đề tiềm năng với các sơ đồ khối, nhưng nó không dừng

Ngoài ra còn có các phép toán với mảng, các hàm với chuỗi kí tự, các hàmtoán học phức tạp như: Lũy thừa, logarit, hàm lượng giác, hàm với các ma trận,hàm nội suy, hàm tối ưu, và nhiều khối hàm khác

18.Thực hiện các thao tác và giải thích ý nghĩa các thanh công cụ trong Cửa

sổ Các Control thường dùng, Thực hiện các thao tác về Vòng lặp For (ForLoop) trong labview

Các Control được chia làm 3 dạng: Boolean, Numeric và String Các loại

Control thường dùng bao gồm:

Numeric control: là control dạng số

Fill slide: Control có dạng 1 thanh trượt

Pointer slide: Control dạng thanh trượt có nút kéo

Knob: Nút vặn

Dial: Đĩa xoay

Constant: hằng số, hay có thể xem là một dạng Numeric Control nhưng giátrị không thay đổi trong suốt quá trình chạy chương trình Để tạo Constant ta lấymột Numeric Control, chuột phải lên Numeric Control chọn Change toConstant

String Control: là 1 dòng chữ hay còn gọi là Text Control Sử dụng Text

Control này để nhập các chữ hoặc chuổi ký tự, hoặc một câu văn