THIẾT kế tối ưu TÍNH AN TOÀN kết cấu ô tô KHÁCH KHI xảy RA VA CHẠM lật NGHIÊNG THEO TIÊU CHUẨN CHÂU âu

M CL C Lý l ch khoa h c i L i cam đoan iii L i c m n iv Nh n xét v Tóm t t vi Sumary vii M c l c viii Danh sách t vi t t t .xviii Ch ng 1: T NG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tổng quan nghiên cứu n ớc .4 1.2.1 Các nghiên cứu n ớc .4 1.2.2 Các nghiên cứu n ớc .4 1.3 Mục đích nghiên cứu 1.4 Đối t ợng nghiên cứu 1.5 Phạm vi nghiên cứu 1.6 Ph ơng pháp nghiên cứu 1.7 Nội dung nghiên cứu 1.8 Ý nghĩa khoa học thực tiễn Ch ng 2: C S LÝ THUY T VÀ PH N M M NG D NG 2.1 Giới thiệu 2.2 Lý thuyết biến dạng phi tuyến tính 2.3 Xác định giá trị, thiết l p mô hình l t nghiêng theo tiêu chuẩn ECE - R66 .12 2.3.1 Xác định trọng tâm xe 12 2.3.1.1 Xác định trọng tâm theo chiều dọc 12 2.3.1.2 Xác định trọng tâm theo chiều cao 13 viii 2.3.1.3 Xác định độ lệch trọng tâm theo chiều ngang 15 2.3.2 Xác định góc giới hạn l t đỗ xe 15 2.3.3 V n tốc góc l t 17 2.4 Phần mềm nghiên cứu 21 2.4.1 Phần mềm HYPERWORKS 21 2.4.2 Phần mềm HYPERMESH 21 2.4.2.1 Giới thiệu phần mềm 21 2.4.2.2 Cách khởi động giao diện phần mềm 21 2.4.3 Phần mềm HYPERVIEW .25 2.4.3.1 Giới thiệu phần mềm 25 2.4.3.2 Cách khởi động giao diện phần mềm 25 2.4.4 Phần mềm LS-DYNA .26 2.4.4.1.Giới thiệu phần mềm .26 2.4.4.2.Cách khởi động giao diện phần mềm .26 2.4.4.3.Nh p file vào môi tr ờng LS-DYNA 27 2.4.5 Phần mềm SPSS 28 2.4.5.1 Giới thiệu phần mềm 28 2.4.5.2.Cách khởi động giao diện phần mềm .30 2.4.6 Phần mềm MATLAB 31 2.4.6.1 Giới thiệu phần mềm 31 2.4.6.2 Cách khởi động giao diện phần mềm 31 2.5 Kết lu n 33 Ch ng 3: XÂY D NG MÔ HÌNH NGHIÊN C U VÀ MÔ PH NG L T NGHIÊNG THEO TIÊU CHU N CHÂU ÂU 34 3.1 Giới thiệu 34 3.2 Sơ đồ xây dựng mô hình nghiên cứu theo tiêu chuẩn ECE-R66 .34 3.2.1 Mô hình Cad 2D .34 3.2.2 Sử dụng phần mềm Catia để thiết kế mô hình Cad 3D 36 3.2.2.1 Thiết kế khung x ơng đầu xe .36 3.2.2.2 Thiết kế khung x ơng đuôi xe .37 ix 3.2.2.3 Thiết kế khung x ơng hông bên trái 39 3.2.2.4 Thiết kế khung x ơng hông bên phải 40 3.2.2.5 Thiết kế khung x ơng trần xe 41 3.2.2.6 Thiết kế khung x ơng s ờn 42 3.2.3 Sử dụng phần mềm HYPERMESH xuất mặt chỉnh sửa mô hình 44 3.2.3.1 Xuất mặt cho mô hình 44 3.2.3.2 Chỉnh sửa lỗi mô hình 45 3.2.4 Chia l ới mô hình 46 3.2.5 Kiểm tra chỉnh sửa l ới mô hình 50 3.2.5.1 Kiểm tra l ới 50 3.2.5.2 Chỉnh sửa lỗi l ới 55 3.2.6.Liên kết ph n mô hình ph ơng pháp hàn l ới 55 3.2.7 Thiết kế mô hình, tạo v t liệu, thuộc tính gán điều kiện biên theo tiêu chuẩn 61 3.2.7.1 Thiết kế mô hình theo tiêu chuẩn Châu Âu ECE-R66 61 3.2.7.2 Tạo v t liệu, thuộc tính gán điều khiện biên theo tiêu chuẩn Châu Âu ECE-R66 66 3.2.8 Sử dụng phần mềm LS-DYNA để mô trình l t nghiêng 76 3.2.9 Hiển thị phân tích kết phần mềm HYPERVIEW 77 3.2.9.1.Hiển thị kết .77 3.2.9.2 Phân tích, đánh giá kết mô hình khung x ơng ban đầu 78 3.3 Kết lu n 79 Ch X ng 4: THI T K T I U TệNH AN TOẨN K T C U KHUNG NG Ọ TỌ KHÁCH THEO TIểU CHU N ECE-R66 80 4.1 Giới thiệu 80 4.2.Ph ơng án thiết kế .80 4.2.1 Cải tiến kết cấu khung x ơng ô tô khách thỏa mưn điều kiện va chạm l t nghiêng 80 4.2.2.Tối u hóa kết cấu khung x ơng xe khách 82 4.2.2.1 Chọn biến l ợng tối u hóa cho mô hình khung x ơng 82 x 4.2.2.2 Thiết kế thu th p mẫu thí nghiệm 83 4.2.2.3 Phân tích tối u hồi quy .86 4.3 Kết lu n: .94 Ch ng 5: K T LU N 95 5.1.Kết lu n .95 5.2 H ớng phát triển đề tài 95 TÀI LI U THAM KH O 96 xi DANH M C HÌNH NH Hình 1 Không gian an toàn theo mặt c t ngang Hình Không gian an toàn theo mặt c t dọc Hình Khoảng cách mặt phẳng l t mặt phẳng va chạm Hình Kết mô biến dạng kết cấu khung x ơng ô tô khách Hình Kết mô thí nghiệm an toàn l t nghiêng cho đoạn xe Hình Mối quan hệ ứng suất biến dạng 10 Hình 2 Quan hệ ứng suất ậ biến dạng : (a) v t liệu đàn hồi (b) v t liệu đàn ậ dẻo 11 Hình Thí nghiệm thực tế miền giới hạn đàn hồi 11 Hình Mô tả trình biến dạng tr ợt v t liệu 12 Hình Sơ đồ khối l ợng phân bố xe theo chiều dọc 13 Hình 6.Cân xe lên bàn cân 14 Hình Cân bánh xe bên trái lên bàn cân 15 Hình Sơ đồ lực mô men tác dụng lên xe 16 Hình Xe đứng yên mặt phẳng l t 17 Hình 10 Xe b t đầu l t 18 Hình 11 Xe b t đầu va chạm với mặt phẳng l t 18 Hình 12 Qũy đạo thay đổi trọng tâm l t 19 Hình 13.Giao diện phần mềm HYPERMESH 22 Hình 14 Chọn môi tr ờng làm việc 22 Hình 15 Giao diện phần mềm HYPERVIEW 26 Hình 16 Giao diện phần mềm LS-DYNA 27 Hình 17 Nh p file vào môi tr ờng LS-DYNA 27 Hình 18 Cửa sổ start input Output 28 Hình 19 Giao diện phần mềm SPSS 30 Hình 20 Giao diện MATLAB Desktop 32 xii Hình 21 Giao diện nh p lệnh (m-filr editor) 32 Hình Mô hình Cad 2D thiết kế bên xe nhìn từ bên 35 Hình Mô hình Cad 2D thiết kế bên xe nhìn từ bên hông 35 Hình 3 Mô hình Cad 2D thiết kế phần tr ớc sau xe 36 Hình Mặt đầu 36 Hình Mặt sau 37 Hình Hông bên trái 39 Hình Hông bên phải 40 Hình Khung x ơng trần xe 41 Hình Khung x ơng s ờn 42 Hình 10 Mô hình 3D sau đ ợc thiết kế hoàn chỉnh 43 Hình 11 Chọn đối t ợng cần xuất mặt 44 Hình 12 Tr ớc sau xuất mặt 45 Hình 13 Tr ớc sau xóa lỗi mô hình 45 Hình 14 Hộp thoại chọn khoảng dung sai mặt bo tròn cần tìm 46 Hình 15 Tr ớc sau xóa mặt bo tròn 46 Hình 16 Hộp thoại chọn đối t ợng kẽ đ ờng vuông góc 47 Hình 17 Tr ớc sau kẽ đ ờng vuông góc 47 Hình 18 Hộp thoại chọn kích th ớc hình dạng l ới 47 Hình 19 Tr ớc sau chia l ới đối t ợng 48 Hình 20 Điều chỉnh số nút l ới 48 Hình 21 Hộp thoại chọn khoảng dung sai cần tìm 49 Hình 22 Tr ớc sau xóa khoảng dung sai 49 Hình 23 Hộp thoại chọn số phần tử l ới cần gộp 49 Hình 24 Tr ớc sau gộp l ới 50 Hình 25 Hộp thoại điều khiển chia nhỏ l ới 50 Hình 26 Tr ớc sau chia nhỏ l ới 50 Hình 27 Lỗi l ới đư đ ợc tìm thấy 51 xiii Hình 28 Hộp thoại điều chỉnh tiêu chuẩn l ới 52 Hình 29 Hộp thoại điều khiển check elems ậ d 53 Hình 30 Hộp thoại hiển thị số lỗi phần trăm lỗi l ới 55 Hình 31 Tr ớc sau chỉnh sửa lỗi l ới 55 Hình 32 Hộp thoại điều khiển di chuyển ph n mô hình 56 Hình 33 Tr ớc sau di chuyển 56 Hình 34 Hộp thoại điều khiển liên kết chi tiết mối hàn 56 Hình 35 Tr ớc sau liên kết mối hàn 57 Hình 36 Tạo mặt phẳng cho bệ đở 57 Hình 37 Tạo bệ đở cho mô hình 58 Hình 38 Tr ớc sau tạo bệ đở 58 Hình 39 Tạo node liên kết 59 Hình 40 Hộp thoại Sets bệ đở s ờn xe 59 Hình 41 Bệ đở s ờn xe đư đ ợc liên kết 59 Hình 42 Bệ đở cầu xe đư đ ợc liên kết 60 Hình 43 Mâm xe cầu xe đư đ ợc liên kết 60 Hình 44 Mâm xe bánh xe đư đ ợc liên kết 60 Hình 45 Không gian an toàn s ờn xe đư đ ợc liên kết 61 Hình 46 Tr ớc sau tạo động cho mô hình 61 Hình 47 Hộp thoại tạo điểm với tọa độ cho tr ớc 62 Hình 48 Hộp thoại tạo mặt phẳng từ nút có sẳn 62 Hình 49 Tạo mặt phẳng l t mặt phẳng va chạm từ nút có sẳn 62 Hình 50 Hộp thoại điều khiển góc l t tới hạn 63 Hình 51 Tr ớc sau đặt góc giới hạn l t đỗ 63 Hình 52 Tr ớc sau cố định mặt phẳng l t mặt phẳng va chạm 63 Hình 53 Không gian an toàn đ ợc thiết kế theo tiêu chuẩn Châu Âu ECE-R66 64 Hình 54 Thiết l p đồ thị trọng lực 64 Hình 55 Hộp thoại tạo liên kết mô hình để đặt v n tốc góc 65 Hình 56.Tạo liên kết toàn ph n mô hình 65 xiv Hình 57 Hộp thoại tạo tiếp xúc cho mô hình với mặt phẳng va chạm 66 Hình 58 Tạo tiếp xúc xe với mặt phẳng va chạm 66 Hình 59 Đ ờng cong ứng suất kéo nén thực nghiệm 68 Hình 60 Hộp thoại tạo v t liệu cho mô hình 68 Hình 61 Hộp thoại tạo thuộc tính v t liệu 69 Hình 62 Hộp thoại gán thuộc tính v t liệu 69 Hình 63 Hộp thoại nh p đồ thị ứng suất t ơng ứng 69 Hình 64 Đặt khối l ợng lên mô hình 72 Hình 65 Kiểm tra khối l ợng chi tiết mô hình 73 Hình 66 Hộp thoại nh p giá trị v n tốc góc tọa độ trục l t 74 Hình 67 Tọa độ trọng tâm mô hình 74 Hình 68 Tạo liên kết trọng tâm với mô hình 75 Hình 69 Kiểm tra lỗi cho toàn mô hình 76 Hình 70 Kiểm tra thời gian mô lại 77 Hình 71 Lúc b t đầu va chạm sau va chạm 78 Hình 72 Biến dạng khung x ơng xâm phạm không gian an toàn 78 Hình 73 Những khu vực t p trung ứng suất lớn 79 Hình Cải tiến kết cấu khung x ơng 81 Hình Kết cấu khung x ơng sau cải tiến 81 Hình Chọn biến l ợng tối u hóa cho mô hình khung x ơng 82 Hình 4 Chọn biến điều kiện tối u cho mô hình khung x ơng 83 Hình Hộp thoại nh p biến thiết kế 88 Hình Kết sau tối u hóa nhìn từ phía tr ớc 93 Hình Kết sau tối u hóa nhìn từ bên hông 93 xv DANH M C B NG BI U Bảng 3.1 Các loại thép khung x ơng đầu xe 37 Bảng 3.2 Các loại thép khung x ơng đuôi xe 38 Bảng 3.3 Các loại thép khung x ơng hông bên trái 39 Bảng 3.4 Các loại thép khung x ơng hông bên phải .40 Bảng 3.5 Các loại thép khung x ơng trần xe 41 Bảng 3.6 Các loại thép khung x ơng s ờn 42 Bảng 3.7 Bảng tiêu chuẩn chất l ợng l ới .51 Bảng 3.8 Giải thích số tiêu chuẩn chất l ợng l ới 53 Bảng 3.9 Thuộc tính v t liệu[18] 66 Bảng 3.10 Thông số v t liệu 67 Bảng 3.11 Bảng thông số kéo nén thực nghiệm .67 Bảng 3.12 Bảng thuộc tính v t liệu 70 Bảng 3.13 Bảng khối l ợng tổng thể mô hình 70 Bảng 3.14 Bảng so sánh khối l ợng xe th t vói khối l ợng xe mô hình 73 Bảng 3.15 Bảng đơn vị đo l ờng theo tiêu chuẩn 73 Bảng Bảng cấp độ nhân tố 84 Bảng Bảng giá trị biến thiết kế thí nghiệm trực giao 84 Bảng Giá trị mục tiêu điều kiện sau mô 85 Bảng 4 Thiết kế thí nghiệm phản ứng b c khối l ợng M 86 Bảng Bảng đánh giá độ tin c y ph ơng trình hồi quy 88 Bảng 6.Bảng tham số hồi quy, phân tích ph ơng sai trọng l ợng kết cấu tối u M 88 Bảng Bảng tham số hồi quy 88 Bảng Bảng đánh giá độ tin c y ph ơng trình hồi quy 89 xvi Bảng Bảng tham số hồi quy phân tích ph ơng sai khoảng cách D1 89 Bảng 10 Bảng tham số hồi quy 90 Bảng 11 Bảng đánh giá độ tin c y ph ơng trình hồi quy 90 Bảng 12 Bảng tham số hồi quy phân tích ph ơng sai khoảng cách D2 90 Bảng 13 Bảng tham số hồi quy 91 Bảng 14 Giá tri độ dày khung x ơng, trọng l ợng, khoảng cách sau tối u hóa 92 Bảng 15.Giá trị tr ớc tối u sau tối u 92 xvii Chương 4: Thiết kế tối ưu tính an toàn kết cấu……… + Biến gồm đà ngang hông trái hông phải + Biến gồm công đít xe, thẳng phía sau hông phải hông trái, đà ngang phía sau trần xe + Biến gồm đứng gia cố khung x ơng hông trái phải + Biến gồm đà ngang trần xe Hình 4Chọn biến điều kiện tối ưu cho mô hình khung xương + D1 khoảng cách từ đứng gia cố phía tr ớc hông trái, hông phải không gian an toàn + D2 khoảng cách từ đứng gia cố phía sau hông phải, hông trái không gian an toàn 4.2.2.2 Thi t k thu th p m u thí nghi m Mục tiêu tối u hóa làm cho tổng trọng l ợng tối u hóa nhỏ mà đảm bảo đ ợc độ bền khung x ơng, mô hình toán học vấn đề tối u hóa cụ thể nh sau: Biến thiết kế: ne MinF ( y )   M ej (1) j 1 s.t D1  , D2  GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm Trang 83 HVTH: Dương Chí Thiện Chương 4: Thiết kế tối ưu tính an toàn kết cấu……… Trong đó: F(y): Là hàm số mục tiêu; : Là toàn số kết cấu tối u hóa; : Là trọng l ợng cụm kết cấu tối u hóa thứ j; D1: Là khoảng cách từthanh đứng gia cố phía tr ớc hông trái, hông phải không gian an toàn D2: Là khoảng cách từ đứng gia cố phía sau hông phải, hông trái không gian an toàn Trong thí nghiệm mô có tổng cộng biến l ợng, biến chọn cấp độ, cấp độ biến đ ợc thể B ng 4.1.Do đó, bảng thiết kế thí nghiệm trực giao L16(47) đ ợc thiết l p[9], cần tiến hành tổng cộng 16 thí nghiệm mô phỏng, B ng 4.2 Bảng 4.1 Bảng cấp độ nhân tố Nhân t x1 /mm x2 /mm x3 /mm x4 /mm x5 /mm x6 /mm x7 /mm Cấp 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 Cấp 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 Cấp 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 Cấp 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 Bảng 4.2 Bảng giá trị biến thiết kế thí nghiệm trực giao STT x1 /mm x2 /mm x3 /mm x4 /mm x5 /mm x6 /mm x7 /mm 2.0 3.0 4.0 3.0 3.0 2.0 3.0 4.0 5.0 2.0 3.0 2.0 3.0 3.0 3.0 5.0 4.0 4.0 3.0 3.0 2.0 5.0 3.0 2.0 4.0 2.0 2.0 2.0 2.0 4.0 2.0 5.0 3.0 3.0 2.0 4.0 2.0 4.0 5.0 2.0 2.0 2.0 3.0 2.0 2.0 2.0 3.0 2.0 3.0 5.0 4.0 4.0 2.0 2.0 3.0 3.0 GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm Trang 84 HVTH: Dương Chí Thiện Chương 4: Thiết kế tối ưu tính an toàn kết cấu……… 2.0 2.0 5.0 4.0 2.0 3.0 3.0 10 4.0 4.0 3.0 4.0 3.0 2.0 3.0 11 3.0 4.0 5.0 3.0 2.0 2.0 2.0 12 5.0 2.0 3.0 3.0 3.0 3.0 2.0 13 2.0 5.0 3.0 2.0 2.0 2.0 2.0 14 4.0 3.0 5.0 2.0 3.0 3.0 2.0 15 3.0 3.0 3.0 5.0 2.0 3.0 3.0 16 5.0 5.0 5.0 5.0 3.0 2.0 3.0 Bảng 4.3 Giá trị mục tiêu điều kiện sau mô STT M /kg D1/mm D2/mm 416.6 9.2 -37.3 440.4 42.7 -73.5 506.2 91.9 -16.0 450.2 11.9 -73.3 506.3 25.1 -40.0 501.3 7.8 -51.0 339.2 -56.5 -80.8 413.9 19.5 -88.9 463.4 6.8 -34.4 10 498.9 80.0 -33.4 11 419.9 19.5 -63.0 12 429.4 18.2 -55.5 13 340.1 -35.7 -95.9 14 400.6 -1.14 -59.8 15 518.6 37.7 -42.1 16 605.0 132.9 -6.4 GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm Trang 85 HVTH: Dương Chí Thiện Chương 4: Thiết kế tối ưu tính an toàn kết cấu……… 4.2.2.3 Phân tích t i u h i quy Sử dụng ph ơng pháp phân tích hồi quy tiến hành phân kết kết thí nghiệm trực giao Hồi quy mặt phản ứng b c với đối số s theo hình thức sau: s s s i 1 i 1 i j y  a0   xi   aii xi2   aij xi x j (2) i  1,2 , j Trong công thức(2), y hàm số hồi quy mặt phản ứng b c 2; a0 , , aii , aij hệ số hồi quy; x1 , x2  , x j tham số thiết kế Do số lần mô thí nghiệm nghiên cứu 16, số biến thiết kế 7, không thỏa mưn đ ợc điều kiện b t buộc tham số hồi quy Do đó, nghiên cứu sử dụng phần mềm SPSS để tiến hành hồi quy phản ứng b c đ ợc thực nh bảng sau: Bảng 4.4 Thiết kế thí nghiệm phản ứng bậc khối lượng M GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm Trang 86 HVTH: Dương Chí Thiện Chương 4: Thiết kế tối ưu tính an toàn kết cấu……… Sau thiết kế đ ợc bảng thí nghiệm phản ứng b c khối l ợng M, D1, D2ta tiến hành nh p vào môi tr ờng SPSS để tìm ph ơng trình hồi quy nh sau:Trên Menu >> Analyze >> Regression >> Linear >> Xuất hộp thoại >> Dependent (Nh p giá trị M) >> Independent (Nh p giá trị thiết kế) >> OK GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm Trang 87 HVTH: Dương Chí Thiện Chương 4: Thiết kế tối ưu tính an toàn kết cấu……… Hình4.5Hộp thoại nhập biến thiết kế  K t qu h i quy tr ng l ng bi n k t c u (M) Bảng 4.5 Bảng đánh giá độ tin cậy phương trình hồi quy Bảng 4.6.Bảng tham số hồi quy, phân tích phương sai trọng lượng kết cấu tối ưu M Bảng 4.7 Bảng tham số hồi quy GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm Trang 88 HVTH: Dương Chí Thiện Chương 4: Thiết kế tối ưu tính an toàn kết cấu……… Từ bảng tham số hồi quy nh thu đ ợc ph ơng trình hồi quy trọng l ợng nh sau: M = 243.050 + 1.058 + 4.246 9.646 - 8.385 - 10.399 + 2.572 - 0.718 - 4.434 - 2.078 + 7.766 + 20.014 - 1.990 - 0.063 + 20.076 + - 16.764  K t qu h i quy c a kho ng cách D1 Bảng 4.8 Bảng đánh giá độ tin cậy phương trình hồi quy Bảng 4.9 Bảng tham số hồi quy phân tích phương sai khoảng cách D1 GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm Trang 89 HVTH: Dương Chí Thiện Chương 4: Thiết kế tối ưu tính an toàn kết cấu……… Bảng 4.10 Bảng tham số hồi quy Từ bảng tham số hồi quy nh thu đ ợc ph ơng trình hồi quy t ơng ứng theo khoảng cách D1 nh sau: D1 = -109.417 + 0.107 2.875 35.113 + 8.169 + 15.216 + 4.7392 ậ 15.852 ậ 20.224 ậ 7.794 + 1.159 ậ 1.836 + 11.342 + 32.113 ậ 13.655 ậ + ậ 30.752  K t qu h i quy c a kho ng cách D2 Bảng 4.11 Bảng đánh giá độ tin cậy phương trình hồi quy Bảng 4.12 Bảng tham số hồi quy phân tích phương sai khoảng cách D2 GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm Trang 90 HVTH: Dương Chí Thiện Chương 4: Thiết kế tối ưu tính an toàn kết cấu……… Bảng 13 Bảng tham số hồi quy Từ bảng tham số hồi quy nh thu đ ợc ph ơng trình hồi quy t ơng ứng theo khoảng cách D2 nh sau: D2 = - 132.225 + 0.493 0.688 + 6.205 + 4.376 ậ 5.687 ậ 1.472 ậ 1.464 ậ 2.938 + 0.859 ậ 0.308 + 2.370 ậ 3.389 + 9.464 ậ + 9.651 ậ 7.815 Để đánh giá độ tin c y ph ơng trình hồi quy ta sử dụng hệ số R, độ tin c y ph ơng trình M, lần l ợt 1.000, 1.000 1.000 Do đó, cho ph ơng trình hồi quy mặt phản ứng b c thỏa mãn yêu cầu xác Sử dụng giải thu t di truyền phần mềm MATLAB tiến hành tối u hóa biến thiết kế hàm số mục tiêu hàm số điều kiện, thu đ ợc giá trị biến độ dày kết cấu, khối l ợng khoảng cách tối u, đ ợc thể B ng 4.14 GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm Trang 91 HVTH: Dương Chí Thiện Chương 4: Thiết kế tối ưu tính an toàn kết cấu……… Bảng 4.14 Giá tri độ dày khung xương, trọng lượng, khoảng cách sau tối ưu hóa x1 Giá tr T i u Làm tròn x2 x3 x4 x5 x6 x7 /mm /mm /mm /mm /mm /mm /mm 3.60 3.66 3.69 3.67 3.69 3.60 3.60 519 97.0 0.01 3.5 4.0 4.0 4.0 4.0 3.5 3.5 552.8 119.2 13.9 M/kg /mm /mm Do độ dày thép thị tr ờng nói chung 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4, 4.5, ; v y độ dày kết cấu xe dựa vào thực tế mà chọn Do đó, nghiên cứu chọn giá trị độ dày kết cấu xe phù hợp để mô phân tích lại tính bền sau tối u hóa; giá trị biến độ dày, khối l ợng, khoảng cách đ ợc thể B ng 4.15 Bảng 4.15.Giá trị trước tối ưu sau tối ưu Th t Gía tr Mô hình ban đ u 2.0 C i ti n ng u nhiên T i u hóa 3.0 3.5 x1 /mm x2 /mm 2.0 3.0 4.0 x3 /mm 2.0 4.0 4.0 x4 /mm 2.0 5.0 4.0 x5 /mm 2.0 5.0 4.0 x6 /mm 2.0 5.0 3.5 x7 2.0 4.0 3.5 M/kg 287.8 633.8 552.8 /mm /mm - 176.7 129 119.2 10 /mm -156.3 39 13.9 Nhằm kiểmnghiệm lại độ bền khung x ơng xe sau tối u hóa, tiến hành mô lại biến tối u Kết sau mô cho thấy, khoảng cách >0 D2>0 thỏa mưn đ ợc điều kiện an toàn theo tiêu chuẩn, đồng thời GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm Trang 92 HVTH: Dương Chí Thiện Chương 4: Thiết kế tối ưu tính an toàn kết cấu……… trọng l ợng kết cấu sau tối u hóa giảm 12,8% chiều cao trọng tâm giảm 5,8(mm) so với tr ớc tối u, thỏa mưn điều kiện tối u hóa Hình 6Kết sau tối ưu hóa nhìn từ phía trước Hình 4.7Kết sau tối ưu hóa nhìn từ bên hông GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm Trang 93 HVTH: Dương Chí Thiện Chương 4: Thiết kế tối ưu tính an toàn kết cấu……… 4.3 K t lu n: Trong trình thiết kế cải tiến ô tô, ph ơng án đơn giản tăng độ dày cho kết cấu làm tăng độ cứng xe, nhiên việc tăng độ dày kết cấu thép cách cảm tính dẫn tới d bền tăng trọng l ợng ô tô, không thỏa mãn yêu cầu nhẹ hóa tiết kiệm nhiên liệu hãng thiết kế chế tạo ô tô Nhằm giải vấn đề nhẹ hóa khung x ơng, nghiên cứu đư sử dụng ph ơng án tối u hóa kết cấu khung x ơng dựa ph ơng pháp thí nghiệm mô phỏng, phân tích hồi quy tính toán tối u hóa thông qua giải thu t di truyền đư đem lại kết đáng tin c y, độ dày kết cấu ô tô khách đ ợc tính toán ngẫu nhiên khoa học Kết cấu khung x ơng ô tô khách sau tối u hóa đư thỏa mãn điều kiện an toàn GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm Trang 94 HVTH: Dương Chí Thiện Chương 5: Kết luận Ch ng K T LU N 5.1.K t lu n Đề tài đư thực xây dựng mô hình phân tích an toàn l t nghiêng xe khách Mô phân tích đ ợc tính an toàn kết cấu theo tiêu chuẩn Châu Âu ECE-R66 tiến hành cải tiến kết cấu thỏa mãn theo tiêu chuẩn Nhằm giảm trọng l ợng xe, nghiên cứu đư sử dụng ph ơng pháp tối u hóa, tiến hành tính toán tối u hóa kết cấu thân xe khách Kết mô kiểm nghiệm cho thấy, sau tối u hóa kết cấu thân xe đư thỏa mãn yêu cầu tiêu chuẩn, đồng thời trọng l ợng kết cấu sau tối u hóa giảm 12,8% chiều cao trọng tâm giảm 5,8(mm) so với tr ớc tối u hóa 5.2 H ng phát tri n c a đ tài H ớng phát triển đề tài mô tổn th ơng hành khách xảy va chạm l t nghiêng GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm Trang 95 HVTH: Dương Chí Thiện Tài liệu tham khảo TÀI LI U THAM KH O [1] ECE-R66 E/ECE/324 Rev.1/Add.65/Rev.1 Uniform Technical Prescriptions Coneeming the Approval of Large Passenger Vehicles with Regard to The Strength of Their Supertstructure 2006, Untied Nations [2] Tomas WT, Ignacio I, Agenor D D M J Numerical simulation of bus rollover In: SAE Technical Paper Number 2007 ậ 01 ậ 2718 Warrendate, PA: 2007 [3] Yu C L and Hong C N Structural design optimization of the body section using the finite element method In: SAE Technical Paper Number 2006 ậ 01 ậ 0954 Warrendate, PA:206 [4] PGS TS Nguyễn Văn Phụng, Lý thuyết ô tô năm 2013 [5] TS Nguyễn Thành Tâm, Lu n án Tiến Sĩ Đại Học Hồ Nam, Nghiên cứu cải tiến thiết kế để tránh tổn th ơng cho hành khách xe l t nghiêng dựa tiêu chuẩn an toàn l t nghiêng xe buýt [6] C:\Altair\hw9.0\help\hm\hmbat.htm, Tài liệu HyperMesh tiếng anh từ phần Help phần mềm [7] http:\crash.ncac.gwu.edu/pradeep/CE264/lecture_1/Geometry%20 Tutorials.pdf Tài liệu HyperView tiếng anh [8] Nguyễn Thành Tâm, Thiết kế tối u hóa khung x ơng sát-xi ô tô khách Khoa học Giáo dục Kỹ Thu t, 31(2015): 29-35 [9] Liu Wen Qing Design of Experiments Tsinghua University 2008 GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm Trang 96 HVTH: Dương Chí Thiện S K L 0 [...]... l t nghiêng ô tô khách, dùng phần mềm HYPERVIEW để hiển thị và phân tích kết quả, tiến hành thiết kế tối u tính an toàn kết cấu khung x ơng ô tô khách theo tiêu chuẩn 1.4 Đ i t ng nghiên c u + Nghiên cứu kết cấu ô tô khách khi xảy ra va chạm l t nghiêng theo tiêu chuẩn Châu Âu ECE-R66 + Phân tích cơ chế biến dạng kết cấu khung x ơng ô tô khách khi xảy ra va chạm l t nghiêng Trên cơ sở phân tích kết. .. các hãng quan tâm đó chính là tính năng an toàn (gồm có an toàn chủ động và an toàn bị động) Đối với nghiên cứu về tính năng an toàn bị động các nhà nghiên cứu thiết kế chế tạo ô tô phải dựa vào tiêu chuẩn an toàn của nhà chức trách quy định để đánh giá mức độ an toàn tr ớc khi cho sản xuất hàng loạt Nh tiêu chuẩn quy định c ờng độ cứng khung x ơng ô tô khi xảy ra va chạm l t nghiêng (Châu Âu ECE-R66[1],... nghiên cứu thiết kế chế tạo ô tô trong n ớc từng b ớc xây dựng phòng thí nghiệm, thiết kế, tính toán, mô phỏng tính an toàn kết cấu, khả năng chịu va đ p và hấp thụ năng l ợng kết cấu, đánh giá sự tổn th ơng con ng ời theo tiêu chuẩn quốc tế Qua đó, đề xuất với cơ quan có thẩm quyền về thiết kế ô tô trong n ớc thực hiện các tính toán thiết kế theo tiêu chuẩn quốc tế đề ra Đây cũng chính là tính cấp thiết. .. sau, hông, l t nghiêng, xuyên, vv vẫn ch a đ ợc thực hiện Cho đến thời điểm hiện nay thì vẫn ch a có công trình nghiên cứu nào hoặc bài báo liên quan đăng trên tạp trí khoa học trong n ớc Do đó để đảm bảo an toàn cho con ng ời khi xảy ra tai nạn, vì v y việc nghiên cứu thiết kế tối u tính an toàn kết cấu ô tô khách khi xảy ra va chạm l t nghiêng theo tiêu chuẩn Châu Âu ECER66 cho là rất cần thiết Đây... l t nghiêng Trên cơ sở phân tích kết quả mô phỏng tiến hành tối u hóa mô hình khung x ơng GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm Trang 6 HVTH: Dương Chí Thiện Chương 1: Tổng quan 1.5 Ph m vi nghiên c u + Nghiên cứu thiết kế tối u tính an toàn kết cấu khung x ơng ô tô khách khi xảy ra va chạm l t nghiêng theo tiêu chuẩn Châu Âu ECE-R66 1.6 Ph ng pháp nghiên c u Đề tài đư kết hợp 2 ph ơng pháp nghiên cứu: + Ph ơng... Âu ECE-R66[1], Mỹ FMVSS 216), tiêu chuẩn đánh giá tổn th ơng của ng ời ngồi trong ô tô khi xảy ra tai nạn tr ớc: (Châu Âu ECE R94.01, Mỹ FMVSS 208, Trung Quốc GB 115512003), tiêu chuẩn đánh giá tổn th ơng ng ời đi bộ (Châu Âu 2003/102/ECE) Tùy vào mức độ thiết kế an toàn mà ô tô đó đ ợc xếp loại an toàn 1 sao, 2 sao,…và cao nhất là 5 sao Trên cơ sở tiêu chuẩn an toàn Châu Âu ECE-R66, cùng với sự tiến... quá trình cải tiến không tính toán tính năng an toàn theo tiêu chuẩn, làm cho các xe mất tính năng an toàn kết cấu khi xảy ra tai nạn Vì v y, sự thành công của đề tài có ý nghĩa thực tiễn quan trọng trong việc thiết kế tính toán tính năng an toàn kết cấu của xe theo đúng tiêu chuẩn quy định để bảo vệ tính mạng cũng nh tài sản của con ng ời GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm Trang 8 HVTH: Dương Chí Thiện Chương... nghiêng[ 2], dựa trên kết quả mô phỏng tiến hành phân tích và đ a ra ph ơng án thiết kế cải tiến nhằm thỏa mãn theo yêu cầu tiêu chuẩn quy định Kết quả nghiên cứu cụ thể nh Hình 1.4 Hình 1 4 Kết quả mô phỏng biến dạng kết cấu khung xương ô tô khách Tác giả Yu-Cheng Lin nghiên cứu an toàn kết cấu khung x ơng ô tô khách cho một đoạn xe[3] Tác giả đư sử dụng phần mềm HYPERMESH 7.0 để xây dựng mô hình phần tử... tích kết quả mô phỏng l t nghiêng một đoạn ô tô khách Tác giả tiến hành so sánh kết quả thí nghiệm và kết quả mô phỏng, tiến hành điều chỉnh mô hình phần tử hữu hạn và các thông số kỹ thu t cho đến khi kết quả mô phỏng và thí nghiệm gần bằng nhau, kết quả thể hiện ở Hình 1.5 GVHD: TS Nguyễn Thành Tâm Trang 5 HVTH: Dương Chí Thiện Chương 1: Tổng quan Hình 1 5 Kết quả mô phỏng và thí nghiệm an toàn lật nghiêng. .. vực thiết kế chế tạo ô tô Các h ớng nghiên cứu thiết kế chế tạo ô tô trong n ớc nói riêng và trên thế giới nói chung hiện nay đều ứng dụng kỹ thu t CAE để xây dựng nên các mô hình và phân tích phần tử hữu hạn để từ đó tìm ra h ớng thiết kế cải tiến tốt nhất Trong phần nghiên cứu này tác giả cũng đư sử dụng 5 phần mềm vào quá trình nghiên cứu thiết kế tối u tính an toàn kết cấu ô tô khách khi xảy ra va