Ứng dụng phần mềm hyperworks tối ưu hóa khung xe buýt Thaco City B60.PDF

Ứng dụng phần mềm HyperWorks tối ưu hóa hình dáng, khối lượng và phân tích bền khung xe buýt Thaco City B60 trong các trường hợp chịu tải thông thường.. MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -

LÊ CÔNG TÍN

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM HYPERWORKS TỐI ƯU HÓA KHUNG XE BUÝT THACO CITY B60

Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Công trình được hoàn thành tại TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS Phan Minh Đức

Phản biện 1: PGS TS Dương Việt Dũng

Phản biện 2: TS Nguyễn Xuân Thiện

Luận văn được bảo vệ tại Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Kỹ thuật Cơ khí Động lực họp tại Trường Đại học Bách khoa vào ngày 18 tháng 09 năm 2019

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách Khoa

- Thư viện Khoa Cơ khí Giao thông, Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng

MỞ ĐẦU

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Nâng cao chất lượng vận tải hành khách bằng ô tô có sức chở lớn theo hướng

tiện nghi, an toàn và giảm lượng tiêu hao nhiên liệu, giảm thải ô nhiễm môi trường [1] nhận được sự quan tâm lớn của các doanh nghiệp sản xuất ô tô trong nước Hiện nay để đáp ứng nhu cầu vận chuyển liên tỉnh và trong các đô thị lớn, chẳng hạn thành phố Hồ Chí Minh đặt ra mục tiêu đáp ứng khoảng 20% nhu cầu đi lại bằng xe buýt đến năm 2025 [2] THACO xác định việc phát triển xe buýt theo hướng hiện đại và có số chỗ đến 60 (Thaco City B60) là rất quan trọng trong chiến lược phát triển sản phẩm Khung xe có vai trò đặc biệt, là tổng thành kết cấu lớn, phức tạp; chi phí sản xuất của khung xe khoảng 50% tổng chi phí sản xuất xe và giữ tỷ lệ 30% chất lượng của xe [3] Thiết kế khung xe buýt cần đáp ứng nhiều yêu cầu, trong đó có tối ưu mật độ phân

bố vật liệu, đảm bảo độ bền Thực trạng hiện nay, ở hầu hết các doanh nghiệp sản xuất lắp ráp ô tô trong nước, việc sản xuất khung xe buýt nói chung được thực hiện theo thiết kế mua từ nước ngoài, hoặc theo thiết kế của sản phẩm tương tự, có tính đến sự hiệu chỉnh theo đề nghị, góp ý của khách hàng hoặc các đề xuất cải tiến của

bộ phận R&D Điều này dẫn đến các loạt sản phẩm đầu tiên chưa được tối ưu, tiềm ẩn những khiếm khuyết do không phù hợp với điều kiện vận hành ở Việt Nam hoặc kéo dài thời gian phát triển sản phẩm Gần đây ở trong nước đã có một số công trình nghiên cứu ứng dụng công cụ CAE vào cải tiến khung xe buýt [4, 5], đem lại hiệu quả nhất định nhưng nhìn chung các đề tài chưa cụ thể hóa được quy trình tính toán và chủ yếu thực hiện

cải tiến khung xe buýt đã có sẵn

Chính vì vậy tối ưu hóa khung xe buýt ngay từ thiết kế đầu là hết sức cấp thiết Đề tài trình bày quy trình thiết kế khung xe buýt Thaco City B60 có ứng dụng công cụ CAE vào công đoạn thiết kế định hình và công đoạn tối ưu độ bền Ứng dụng phần mềm HyperWorks tối ưu hóa hình dáng, khối lượng và phân tích bền khung xe buýt Thaco City B60 trong các trường hợp chịu tải thông thường Điều đó có ý nghĩa rất lớn trong bối cảnh nền công nghiệp ô tô trong nước đang dần chuyển từ sản xuất lắp ráp sang thiết kế, lắp ráp hoàn thiện

MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: Xây dựng hoàn thiện quy trình nghiên cứu phát triển sản phẩm của

Thaco; nâng cao năng lực tính toán thiết kế của đội ngũ Phòng R&D; xây dựng phương pháp tối ưu hóa khung

xe buýt trên phần mềm HyperWorks góp phần hoàn thiện sản phẩm xe buýt

Mục đích nghiên cứu của đề tài: Tối ưu hóa thiết kế khung xe buýt Thaco City B60

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu: Luận văn chọn đối tượng nghiên cứu và tính toán là khung xe buýt Thaco City

B60

Phạm vi nghiên cứu: Do tính chất phức tạp của vấn đề nghiên cứu nên luận văn chỉ giới hạn và tập trung

nghiên cứu đánh giá độ bền dưới tác dụng của tải trọng bình thường trong một số chế độ làm việc và phương

án tối ưu hóa khung xe buýt bằng lý thuyết và mô hình hóa

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu lý thuyết và mô hình hóa: Cơ sở lý thuyết, mô hình tính toán độ bền và mô hình tối ưu hóa

khung xe buýt Độ bền khung ô tô được tính toán theo phương pháp phần tử hữu hạn thông qua phần mềm Hyperworks Cơ sở lý thuyết đánh giá độ bền và đề xuất cải tiến kết cấu để giảm trọng lượng và phân tán vùng tập trung ứng suất trên khung xe buýt

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

Ý nghĩa khoa học: Luận văn góp phần xây dựng phương pháp tính toán độ bền khung xe buýt Thaco

City B60 Xây dựng phương pháp đánh giá độ bền và hướng đề xuất cải thiện kết cấu nhằm nâng cao độ bền

và tối ưu trọng lượng khung xe buýt Thaco City B60

Ý nghĩa thực tiễn: Luận văn chỉ ra được tính hiệu quả hơn khi ứng dụng phần mềm HyperWorks vào

thiết kế khung xe buýt Bên cạnh đó luận văn giúp rút ngắn được thời gian thiết kế sản phẩm mới từ đó giúp giảm được chi phí cho công tác nghiên cứu thiết kế ban đầu Kết quả nghiên cứu sẽ được ứng dụng để tính toán thiết kế các kiểu loại xe buýt tương tự tại Thaco

CẤU TRÚC NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN: Bố cục của luận văn ngoài phần mở đầu, kết luận và hướng

phát triển của đề tài, nội dung chính được trình bày trong 4 chương với cấu trúc như sau:

Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

Chương 2: Phần mềm HyperWorks và cơ sở lý thuyết

Chương 3: Xây dựng mô hình tính toán khung xe buýt trên phần mềm HyperWorks

Chương 4: Thiết kế tối ưu khung xe buýt B60 trên phần mềm HyperWorks

Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Vấn đề phát triển ngành công nghiệp ô tô tại Việt Nam

Ngành công nghiệp ô tô có vai trò đặc biệt quan trọng để thúc đẩy nền kinh tế phát triển Vì vậy để nâng cao năng lực cạnh tranh trong giai đoạn hội nhập với sự cạnh tranh khốc liệt từ các hãng ô tô nước ngoài, lĩnh vực sản xuất ô tô buýt đang được các nhà sản xuất trong nước chú trọng đẩy mạnh phát triển Bằng việc tăng mạnh tỷ lệ nội địa hóa, tăng tính năng an toàn, đầu tư quy mô vào công tác nghiên cứu và phát triển sản phẩm (R&D), bước đầu đã tạo ra được một số sản phẩm xe buýt đáp ứng tốt nhu cầu thị trường trong nước và tiến tới xuất khẩu Để có thể tiến tới tự sản xuất hoàn chỉnh các cụm và các hệ thống ô tô, thì cần phải đầu tư chiều sâu, đặc biệt là đầu tư cho lĩnh vực nghiên cứu phát triển sản phẩm có chất lượng cao Trong đó, ưu tiên hàng đầu cần được dành cho các nghiên cứu chuyên sâu phục vụ cho việc thiết kế chế tạo khung vỏ

1.2 Đặc điểm cấu tạo của khung xe buýt

1.2.1 Phân loại kết cấu khung xe buýt

1.2.1.1 Khung xe không chịu tải

Khung xe không chịu tải là một cấu trúc khung thông thường, trong đó khung được lắp ráp trên chassis bằng các giá đỡ như đệm su hoặc lò xo Với kết cấu này chassis chịu toàn bộ tải trọng đặt lên nó; khung chỉ chịu một phần nhỏ tải trọng do uốn cong của chassis, do đó loại cấu trúc kiểu khung xe không tải yêu cầu có khung gầm chắc chắn điều đó làm khung gầm có khối lượng lớn

1.2.1.2 Khung xe kiểu bán tải (chịu tải trọng cùng với chassis)

Khung xe kiểu bán tải là một kết cấu khung xe được liên kết liền khối với khung chassis, khung xe chịu một phần tải trọng Một kiểu kết cấu mang đặc điểm chung của kết cấu khung không chịu tải và khung chịu toàn tải Kết cấu toàn bộ khung và chassis được hàn cứng hoặc liên kết bằng bu lông, vì vậy khung xe lúc này chịu một phần tải trọng uốn và xoắn

1.2.1.3 Khung xe chịu toàn tải

Khung xe chịu toàn tải là một cấu trúc khung xe không tách rời, không có chassis riêng biệt Đặc điểm lớn nhất là khung xe có cấu trúc giàn lưới bao gồm các chi tiết hộp, dập tiết diện Toàn bộ khung vỏ là một cấu trúc vòng kín, bao gồm sáu tấm kết cấu liên kết cứng với nhau Tải trọng tác động lúc này được toàn bộ khung hấp thụ Kết cấu kiểu khung chịu tải có các ưu điểm hơn so với các kết cấu khác như sau: Trọng lượng bản thân giảm đáng kể; cường độ và độ cứng kết cấu được cải thiện; cấu trúc hợp lý và tỷ lệ sử dụng vật liệu cao; trọng tâm thấp và ổn định khi xe chạy ở tốc độ cao; độ an toàn được nâng cao

1.2.2 Yêu cầu đối với khung xe buýt

1.2.2.1 Độ cứng

Độ cứng của kết cấu khung có liên quan đến biến dạng khi có các tác động của lực như lực quán tính, lực

va chạm Độ cứng còn ảnh hưởng đến khả năng làm việc của các cụm hệ thống trên ô tô và sự dao động

1.2.2.2 Độ bền

Dưới tác dụng của tải trọng ngoài, trên khung xe xuất hiện các biến dạng và ứng suất, độ bền có thể được hiểu là khả năng chịu được lực tác dụng lớn nhất của khung mà ứng suất sinh ra nhỏ hơn giá trị ứng suất cho phép của vật liệu

1.2.2.3 Độ bền mỏi

Độ bền mỏi cũng là một trong các tiêu chí quan trọng đối với khung ô tô, do trong thực tế việc mất khả năng làm việc của kết cấu khung không chỉ do quá tải đột ngột vượt quá giới hạn cho phép mà còn do hiện tượng mỏi của vật liệu khi chịu các tải trọng gây ra sự thay đổi có chu kỳ của ứng suất phát sinh trên kết cấu

1.2.2.4 Yêu cầu đến vấn đề an toàn giao thông

1.2.3 Đặc tính làm việc của khung xe buýt

Đặc tính biến dạng đảm bảo cho khung xe ít chịu tác động của các lực va chạm thông thường

1.3 Ý nghĩa của việc phân tích kết cấu khung xe buýt

Phân tích kết cấu khung xe buýt có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao chất lượng và giảm giá thành sản phẩm xe buýt Đồng thời góp phần nâng cao tính cạnh tranh của sản phẩm xe buýt trong nước

1.4 Kết luận chương 1

1 - Nền công nghiệp ô tô trong nước đang trên đà tăng trưởng, phát triển và cạnh canh gay gắt từ các xe CBU Trong bối cảnh đó, để ngành công nghiệp ô tô đủ sức cạnh tranh và thành ngành công nghiệp trụ cột của Việt Nam, các doanh nghiệp ô tô trong nước cần phải chú trọng đầu tư cho vấn đề nghiên cứu, phát triển sản phẩm để sản xuất các xe có chất lượng cao với chi phí thấp

2 - Kết cấu chính của khung xe buýt theo đặc tính chịu tải được phân thành 3 loại chính là: Khung xe không chịu tải, khung xe bán tải, và khung xe chịu hoàn toàn tải trọng Hiện nay tại Việt Nam đa phần các xe buýt sử dụng loại kết cấu khung xe bán tải

3 - Khi tiến hành thiết kế khung xe buýt phải đảm bảo các yêu cầu về độ cứng, độ bền và vấn đề an toàn giao thông

4 - Các đặc tính cần quan tâm khi thiết kế khung xe buýt là đặc tính dao động, đặc tính rung ồn và đặc tính biến dạng

5 - Trong quá trình sản xuất xe buýt, bằng cách tối ưu hóa kết cấu khung vỏ, thiết kế cấu trúc khung xe với cấu trúc hợp lý và hiệu suất vượt trội là một công việc hết sức cấp thiết trong xu hướng thiết kế hiện đại (giảm khối lượng, nâng cao độ bền, chất lượng sản phẩm) Việc ứng dụng công nghệ số trong tính toán mô phỏng sẽ giúp giải quyết được các vấn đề phức tạp trong thực tế mà tính toán lý thuyết là rất khó khăn và tốn nhiều thời gian chi phí; thời gian thiết kế và chi phí cho việc thiết kế cũng đồng thời giảm thiểu đáng kể

Chương 2 PHẦN MỀM HYPERWORKS VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Phần mềm HyperWorks

2.1.1 Giới thiệu phần mềm HyperWorks

HyperWorks là một trong những phần mềm CAE (Computer Aided Engineering) nổi tiếng và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực với khả năng phân tích chính xác dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn

2.1.2 Các Modul của phần mềm HyperWorks

Phần mềm HyperWorks bao gồm các Modul chính sau: Hypermesh; HyperView; HyperGrapth; HyperCrash; Radioss; Optistruct; MotionView; MotionSolve

2.1.3 Đặc điểm của phần mềm HyperWorks

HyperWorks là một phần mềm có tính trực quan cao, có khả năng phân tích, tối ưu hóa các cấu trúc, lưu chất, hệ đa vật thể, điện từ,… Ứng dụng phần mềm HyperWorks vào trong thiết kế sẽ làm giảm chu trình thiết

kế, giảm thời gian thiết kế và nâng cao hiệu suất công việc

2.1.4 Các kiểu phần tử hữu hạn trong HyperWorks

2.1.5 Cấu trúc tổng thể của một bài toán bên trong phần mềm HyperWorks

Một bài toán mô phỏng trên phần mềm HyperWorks thông thường gồm các bước sau: B1: Nhập dữ liệu tính toán; B2: Xử lý mô hình; B3: Giải bài toán; B4: Phân tích kết quả

2.2 Giới thiệu về phương pháp phần tử hữu hạn

2.2.1 Sự phát triển của phương pháp phần tử hữu hạn

Phương pháp phần tử hữu hạn là phương pháp tính toán số được phát triển vào những năm 1960 Đầu những năm 1980, với sự phát triển mạnh của phân tích phần tử hữu hạn, một số chương trình phần tử hữu hạn trên máy tính đã xuất hiện và tương đối nổi tiếng như HYPERWORKS, ANSYS, ABAQUS, NASTRAN, ASKA và ADINA, v.v Những phần mềm phân tích phần tử hữu hạn thương mại này có các chương trình tiền xử lý và hậu xử lý mạnh mẽ, có thể dùng kết quả để áp dụng vào công việc nghiên cứu

2.2.2 Ý tưởng cơ bản và trình tự phân tích bài toán theo phương pháp phần tử hữu hạn

2.2.2.1 Ý tưởng cơ bản của phương pháp phần tử hữu hạn

Một trong những tư tưởng cơ bản trong phương pháp phần tử hữu hạn là xấp xỉ hóa đại lượng cần tìm trong mỗi miền con Do đó, cấu trúc trong quy trình tính toán phân tích phần tử hữu hạn không phải là đối

tượng hoặc cấu trúc ban đầu, mà là cấu trúc đối tượng rời rạc Kết quả của phép tính và phân tích này không phải là giá trị thực, mà là một xấp xỉ

2.2.2.2 Trình tự phân tích phần tử hữu hạn

a) Phân biệt và lựa chọn phần tử

Cấu trúc của đối tượng cần phân tích được rời rạc với các phần tử hữu hạn, được chia thành các hệ thống tương đương với các nút liên kết và sau đó chọn loại phần tử phù hợp nhất để mô phỏng các tính chất vật lý thực tế

b) Chuyển vị, biến dạng và ứng suất trong phần tử, ma trận độ cứng phần tử và vectơ tải phần tử

Khi giải bài toán theo mô hình tương thích (còn gọi là phương pháp chuyển vị) đại lượng cơ bản cần tìm trước tiên là chuyển vị Chuyển vị được xấp xỉ hóa và nội suy theo vectơ chuyển vị nút phần tử {q}e Sau khi tìm được ma trận các hàm dạng, chúng ta biểu diễn được trường chuyển vị theo các chuyển vị nút phần tử {q}e

Và [B] được gọi là ma trận tính biến dạng (ma trận chứa đạo hàm của hàm dạng)

Ứng suất tại một điểm thuộc phần tử, trong trường hợp vật liệu tuân theo định luật Hook sẽ là:

{}e = [D][B]{q}e – [D]{0}e + {0}e (2.3) Hay {}e = [T]{q}e – [D]{0}e + {0}e (2.4) Trong đó [T] = [D][B] (2.5) gọi là ma trận tính ứng suất phần tử

Phương trình (2.1), (2.2) và (2.4) cho ta biểu diễn chuyển vị, biến dạng và ứng suất trong phần tử theo vectơ chuyển vị nút phần tử {q}e

c) Ghép nối các phần tử xây dựng phương trình cân bằng của toàn hệ

d) Sử dụng điều kiện biên của bài toán

Hệ phương trình tổng thể [K]{q}={P} có thể viết dạng khối như sau:

[[K]11 [K]12[K]21 [K]22] {

[q]1[q]2b} = {[P]1

b

[P]2} (2.25)

Trong đó

- {q}2 : là vectơ chứa tất cả các bậc tự do (chuyển vị nút) đã biết;

- {q}1: là vectơ chứa các bậc tự do chưa biết;

- {P}b: là vectơ tải gồm các phần tử đã biết;

- {P}2: là vectơ tải gồm các phần tử còn lại của {P} và là chưa biết

2.3 Lý thuyết tối ưu hóa

2.3.1 Khái niệm tổng quát

Bài toán tối ưu đặt ra như sau: Tìm x1, x2,…, xn sao cho hàm số Z = f(x1, x2,…, xn) đạt max (hay min) đồng thời thỏa mãn các điều kiện [10]:

θi(x1, x2, … , xn) ≤ bi

Φk(x1, x2, … , xn) = dk

j(x1, x2, … , xn) ≥ hj} (2.31) Trong đó: x1, x2, xn là các biến

- ω0(p) và ωi(p) là các giá trị mục tiêu của biến tối ưu hóa (mục đích cần đạt được);

- pj là giá trị đại diện cho các biến thiết kế (p1, p2,…, pn)

2.3.2.2 Biến thiết kế

Biến thiết kế (DVs - Design Variable) là các tham số hệ thống có thể thay đổi để tối ưu hóa kết cấu Đối với HyperWorks, kiểu tham số dùng để xác định loại tối ưu hóa gồm có: TOPOLOGY, TOPOGRAPHY, FREE-SIZE, SHAPE, GAUSE, FREE-SHAPE, COMPOSITE SHUFFLE

2 Đánh giá hàm F (Xi) và độ dốc (Gradient) của hàm ∇F (Xi) tại điểm Xi

3 Xác định điểm tiếp theo sử dụng hướng dốc có giá trị âm: Xi+1 = Xi - ϒ∇F(Xi)

4 Lặp lại các bước 2 và 3 cho đến khi hàm hội tụ và nhỏ nhất

b) Phân tích độ nhạy

Phân tích độ nhạy là phương pháp điều chỉnh kết cấu sao cho việc sử dụng vật liệu là hiệu quả nhất mà vẫn thỏa mãn các yêu cầu thiết kế kỹ thuật Với phương pháp này chúng ta cần điều chỉnh kết cấu để đạt được mục tiêu trọng lượng cực tiểu mà không phải tiến hành tính toán lại nhiều lần

2.3.2.4 Điều chỉnh giới hạn

Giới hạn di chuyển điển hình trong bài toán tối ưu hóa gần đúng là 20% giá trị biến thiết kế [11] Nếu sử dụng các khái niệm gần đúng nâng cao, có thể giới hạn di chuyển lên tới 50% [11]

2.4 Cơ sơ phân tích tải trọng tác dụng lên khung xe

Trong quá trình xe chuyển động, các phản lực thẳng góc tác dụng từ đường lên bánh xe luôn thay đổi theo các ngoại lực Trị số của các phản lực này ảnh hưởng trực tiếp đến tính ổn định cũng như tuổi thọ của các chi tiết và cụm chi tiết trên xe

2.4.1 Trường hợp xe chuyển động ổn định trên đường nằm ngang

Theo lý thuyết ô tô [12], sơ đồ lực tác dụng lên xe trong trường hợp chuyển động ổn định trên đường nằm ngang có dạng:

Hình 2.8 – Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô chuyển động trên đường nằm ngang

 Trọng lượng toàn bộ xe (G)

Trọng lượng của toàn bộ xe đặt tại trọng tâm của nó Khi tính toán, trọng lượng toàn bộ của xe thường được xác định như sau:

G = Ga+ Gload (2.46) Trong phân tích độ bền khung xe, trọng lượng là yếu tố chính có ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền, tuổi thọ

và độ ổn định của khung Vì vậy việc xác định đúng, đủ các thành phần khối lượng và vị trí tọa độ so với khung xe là quan trọng trước khi thực hiện phân tích bền kết cấu khung

 Phản lực pháp tuyến của đường tác dụng lên các bánh xe của ô tô (Z1, Z2)

Khi xe chuyển động, các bánh xe chịu tác dụng bởi các phản lực pháp tuyến của đường Phản lực này thay đổi khi các ngoại lực tác dụng lên xe thay đổi và truyền lên khung xe thông qua hệ thống treo

2.4.2 Trường hợp xe phanh trên đường nằm ngang

Hình 2.9 – Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh

 Phản lực pháp tuyến của đường tác dụng lên các bánh xe của ô tô (Z1, Z2)

Phản lực thẳng góc Z1 và Z2 được xác định như sau:

2.4.3 Trường hợp xe chuyển động quay vòng

Hình 2.10 – Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi quay vòng Khi ô tô quay vòng sẽ xuất hiện các lực sau:

 Trọng lượng của xe đặt tại trọng tâm G

 Lực ly tâm FLAT Giá trị của lực ly tâm được xác định theo:

Các phản lực ngang PF, PP từ đường tác dụng lên bánh xe bên phải và bên trái ở cầu trước và cầu sau PF

và PP được xác định như sau:

PF=Gg

kỹ thuật, hiển thị và quản lý cơ sở dữ liệu

2 - Phương pháp phần tử hữu hạn có thể được sử dụng để phân tích một loạt các vấn đề cấu trúc và phi cấu trúc Các vấn đề cấu trúc điển hình bao gồm phân tích ứng suất (giàn, phân tích khung), phân tích độ bền

và phân tích rung động; các vấn đề phi cấu trúc bao gồm phân tích truyền nhiệt, phân tích dòng chất lỏng,…

Do có thể ứng dụng vào nghiên cứu và phân tích một số lượng lớn các vấn đề nên việc áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn hiện nay là rất phổ biến

3 - Việc thực hiện tính toán và phân tích kết cấu khung xe trên phần mềm HyperWorks phải tuân thủ theo

cơ sở lý thuyết của phương pháp phần tử hữu hạn và cơ sở phân tích tải trọng tác dụng lên khung xe

Chương 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN KHUNG XE BUÝT TRÊN PHẦN MỀM HYPERWORKS

3.1 Quy trình phát triển sản phẩm

Thiết kế phát triển sản phẩm là giai đoạn đầu tiên của vòng đời sản phẩm Giai đoạn này quyết định thuộc tính đặc trưng của sản phẩm như độ bền, thẩm mỹ, khả năng vận hành, …

3.1.1 Quy trình phát triển sản phẩm thông thường

Với quy trình phát triển sản phẩm truyền thống, một sản phẩm đạt chất lượng sẽ ra đời sau nhiều lần thử nghiệm Điều này làm tăng đáng kể thời gian thiết kế từ đó làm tăng giá thành sản phẩm

Hình 3.1 - Sơ đồ quy trình thiết kế sản phẩm thông thường

Thử nghiệm

Sản xuất Vòng lặp thiết kế - thử nghiệm – tạo mẫu

3.1.2 Quy trình phát triển sản phẩm ứng dụng CAE

3.1.2.1 Quy trình phát triển sản phẩm ứng dụng CAE như công cụ thử nghiệm ảo

3.1.2.2 Quy trình phát triển sản phẩm ứng dụng CAE như công cụ thiết kế đề xuất và thử nghiệm ảo

Số lượng chu kỳ của việc tạo sản phẩm mẫu và thử nghiệm được giảm đáng kể khi CAE được ứng dụng như một công cụ thiết kế đề xuất và thử nghiệm số

CAE giúp định hướng thiết kế phác thảo, giúp nâng cao chất lượng bản thiết kế ở giai đoạn đầu từ đó nâng cao chất lượng bản thiết kế ở giai đoạn thiết kế chi tiết Ngoài ra vai trò của CAE lúc này sẽ bù đắp lại phần kinh nghiệm làm việc của người thiết kế

Hình 3.3 – Quy trình phát triển sản phẩm ứng dụng CAE như công cụ thiết kế đề xuất và thử nghiệm số

3.2 Xây dựng mô hình phần tử hữu hạn khung xe buýt

3.2.1 Tạo mô hình phần tử (chia lưới)

3.2.1.1 Đơn giản hóa mô hình thực tế về mô hình phân tích

3.2.1.2 Chọn kiểu phần tử mô phỏng

3.2.1.3 Mô phỏng liên kết

3.2.1.4 Tiêu chuẩn kiểm tra chất lượng lưới

3.2.2 Các bước xây dựng mô hình tính toán khung xe buýt trong phần mềm HyperWorks

3.2.2.1 Các bước chính của một bài toán mô phỏng trên phần mềm HyperWorks

a) Tiền xử lý (Hypermesh; motionview)

b) Xử lý bài toán (Optistruct; radios; motionsolve…)

c) Xem xét kết quả (Hyperview)

3.2.2.2 Cấu trúc thư mục chính của một bài toán mô phỏng trên HyperWorks

Cấu trúc cơ bản của các thành phần trong một bài toán mô phỏng như sau: Assembly, Component, Contact surface, Group, Load collector, Load step, Material, Property, Card

CAE

Tạo mẫu Thử nghiệm

Sản xuất

Vòng lặp giảm nhờ ứng dụng CAE

Thiết kế tổng thể

CAE