Ph ng phap
Thông sô Mô phỏng T́nh tón
Tải t́c dụng (N) 2465 2465 ́ng suất lớn nhất (MPa) 486,38 481,33 Chuyển vi ̣ lơn nhât (mm) 127,38 105,42 So sanh kêt quả giữa phương phap tính tón vơimô phỏng
́ng suất: 486,38 481,33.100% 1, 04% 486,38 Chuyển vị: 127,38 105, 42.100% 17, 24% 127,38
4.6. So sanh v i nhip bằng thep
Vơi mô hinh nhip giảm xoc băng thep va nhip giảm xoc băng vâ ̣t liê ̣u composite qua mô phỏng băng Ansys Worbench ta co được kêt quả theo bảng 4.6.
Chương 4:THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG NHÍP GIẢM XÓC BẰNG VẬT LIỆU COMPOSITE
B ng 4.6: So sanh tải tac dụng, khôi lượng, ứng suất, chuyển vi ̣ của nhip băng thep va nhip composite
Lọi nh́p
Thông sô Th́p Composite
Tải t́c dụng (N) 2465 2465 Khôi lượng (kg) 9,2 2,3 ́ng suất lớn nhất (MPa) 566,87 486,38 Chuyển vi ̣ lơn nhât (mm) 98,133 127,38
Khôi lượng của nhip băng composite giảm so vơi khôi lượng của nhip giảm xóc b̀ng th́pkhi không co tai nhip:
9, 2 2,3
.100% 75%
9, 2
́ng suất lớn nhất c̉a nhíp giảm xóc b̀ng vật liệu composite giảm so vơi ứng suất lớn nhất c̉a nhíp giảm xóc b̀ng th́p
566,87 486,38
.100% 14, 2% 566,87
Như vâ ̣y khôi lượng của nhip giảm xoc băng composite giảm 75% so vơi khôi lượng của nhip giảm xoc băng thep la đã đa ̣t được yêu câu của đê tai.
Cùng một tải t́c dụng nhưng ứng suất lớn nhất c̉a nhíp giả m xoc băng composite giảm 14,2% so vơi nhip giảm xoc băng thep . Nên nhip giảm băng composite tâ ̣p trung ưng suât it hơn , khó bị ph́ h̉y hơn nhíp giảm xóc b̀ng th́p. Cho nên no bên hơn nhip giảm xoc băng thep.
Ngòi ra theo công thưc năng lượng biên da ̣ng đan hôi [9]:
2 U E (4.7)
Chương 4:THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG NHÍP GIẢM XÓC BẰNG VẬT LIỆU COMPOSITE
Trong đó:
U: năng lương biên da ̣ng đan hôi
σ: ứng suất pháp tuyến (MN/m2)
E: modun đ̀n h̀i (MN/m2)
ρ: khôi lượng riêng (kg/m3)
Năng lượng biên da ̣ng đan hôi của nhip băng thep:
2 4 1 5 566,87 1,9.10 7850.2,15.10 U
Năng lượng biên da ̣ng đan hôi của nhip băng vâ ̣t liê ̣u composite:
2 4 2 5 486,38 12.10 1500.1,31.10 U
Năng lượng biên da ̣ng đan hôi được mô tả la hâp thu, dự trữ năng lượng va sau đo tỏa ra. Năng lương biên da ̣ng đan lơn thi sẽ hâp thu, dự trữ năng lượng va
sau đo tỏa ra nhiêu. Cho nên năng lượng biên da ̣ng đan hôi lơn sẽ tốthơn. Năng lượng biên da ̣ng đan hôi của nhip băng vâ ̣t liê ̣u composite lơn hơn năng lương biên da ̣ng đan hôi của thep (12.10-4 > 1,9.10-4). Nên nhip giảm xoc băng vâ ̣t liê ̣u composite sẽ tôt hơn.
Tư viê ̣c tinh toan, mô phỏng va năng lượng biên da ̣ng đan hôi của nhíp giảm xóc b̀ng vật liệu composite đều tốt hơn nhíp giảm xóc b̀ng th́p . Cho nên nhíp giảm xóc b̀ng vật liệu composite có thể được thử nghiệm chê ta ̣o v̀ thử tải.
CHƯƠNG 5: THỬ NGHIỆM CHÊ TẠO VÀ ĐANH GIA
CHƯƠNG 5
THỬ NGHIỆM CHÊ TẠO VÀ ĐANH GIA
5.1. Ḿy ḿc –Thiêt bi ̣
̉ Việt Nam không có điều kiện thí nghiệm cho nên thí nghiệm được gío viên hương dẫn TS . Đỗ Th̀nh Trung hợp tac thí nghiệm ṭi phòng thí nghiệm Advanced Materials - Đa ̣i Ḥc Yeung Nam - H̀n Quốctrên cơ sở tinh toan, phân tích c̉a luận văn ǹy . V̀ ćc số liệu được chuyển giao t̀ gío viên hướng dẫn TS. Đỗ Th̀nh Trung.
Vâ ̣t liê ̣u chê ta ̣o là Carbon prepreg CU 250. Đây la loa ̣i composite co sợi l̀ cacbon đã tẩm s̃n nhựa nền l̀ epoxy, vơi tỷ lê ̣ sợil̀ 50% v̀ sợi đ̀ng phương. Đ̣c trưng vật liệu Carbon prepreg CU250 theo bảng 5.1.
B ng 5.1: Đ̣c trưng vật liệu
Tham sô Gí tṛ
Modun đan hôi do ̣c chiêu sợi E1 (GPa) 127,6 Modun đan hôi ngang E2 (GPa) 7,58
Modun trượt G (GPa) 4,05 Hê ̣ sô Poisson 0,34 Giơi ha ̣n bên keo (GPa) 2,65
Thiêt bi ̣ hâp : LAB -YUI l̀ một thiết bị dùng để chế ṭo ćc sản phẩm composit - đó l̀ không gian kín có thể tích lớn, m̀ trong đó có thể ṭo ra ́p suất dư đ̉ lớn (c̉a không khí) trong giới ḥn 1 – 3 MPa trong khoảng nhiệt độ 1500
C -
CHƯƠNG 5: THỬ NGHIỆM CHÊ TẠO VÀ ĐANH GIA
Thiêt ḅ đo: máy Shimazu dùng để thực hiện thí nghiệm kiểm tra đô ̣ bên uôn c̉a nhíp giảm xóc ở nhiệt độ phòng (250
C) v̀ độ ẩm tương đối l̀ 50% (h̀nh 5.2). Lực tac dụng trên mô ̣t mm la 2.13 kgf/mm = 20,87 N/mm va đô ̣ chinh xac
c̉a thiêt bi ̣đo l̀ ́ 0,1 mm. H̀nh 5.2: Đ̣t tải kiểm tra
Khuôn chê ta ̣o
Công nghệ này sử dụng khuôn kim lọi như hinh 5.3.
b. Nửa khuôn dươi. a. Nửa khuôn trên.
CHƯƠNG 5: THỬ NGHIỆM CHÊ TẠO VÀ ĐANH GIA
5.2. Qui trình chê ta ̣o nhip giảm xoc bằng vâ ̣t liê ̣u composite
Bước 1: Chuẩn bị khuôn
Xoa (bôi) tác nhân tách khuôn: TR108 và PVA
Ṃt khuôn phải hòn tòn ṣch, không có bất cứ ṭp chất ǹo như nước, dầu mỡ, bụi…trên ṃt khuôn.
Đ́nh śp (wax) 6 lần – đ́nh bóng. Mỗi lớp wax phải đóng rắn tốt, cho nên phải chờ một thời gian r̀i mới xoa wax v̀ đ́nh bóng tiếp lần sau.
Để tốt hơn th̀ tiếp tục ph̉ thềm m̀ng PVA lên cốt khuôn . PVA được phun sương dưới ́p lực cao (80 PSI) với lưu lượng thấp. Sau 20 phút m̀ng PVA s̃ khô.
Bước 2: Ṭo lớp Gelcoat
Ṭo lớp gelcoat l̀ bước quan tṛng nhất trong công nghệ composite. Nó được tiến h̀nh sau khi bề ṃt khuôn đã được xoa ph̉ lớp t́c nhân t́ch khuôn. Đây l̀ lớp tiếp xúc trực tiếp với bề ṃt khuôn, v̀ được pha m̀u. Nó l̀ ṃt ngòi c̉a sản phẩm, v̀a bảo vệ ćc lớp laminat, v̀a nh̃n bóng l̀m tăng vẻ đẹp c̉a sản phẩm.
Thời tiết ảnh hưởng trực tiếp đến bề ṃt c̉a lớp gelcoat, v̀ sản phẩm ở ngòi trời nên cḥn lọi gelcoat ISO.
Điều kiện tiến h̀nh ṭo lớp gelcoat l̀ nhiệt độ môi trường l̀ 250
C.
Lớp gelcoat qút b̀ng chổi mềm được trên bề ṃt khuôn. Khi qút chỉ sử dụng phần đầu chổi, qút nhẹ tay, liền một vệt thẳng d̀i không qú 1m theo một chiều, không qút tới lui ch̀ng lên vệt v̀a qút, không qút theo đường cong, vòng tròn. Ćc vệt tiếp theo song song chỉ chớm mí vệt trước, không gối đầu quá nhiều để đảm bảo chiều d̀y đ̀ng đều c̉a lớp gelcoat. Bắt đầu qút t̀ chỗ khó trước: rãnh, góc, c̣nh r̀i lan ra vùng dễ cho đến khi ph̉ kín bề ṃt khuôn.
Khi lớp thứ nhất đông đ̣c v̀ đóng rắn gần hòn tòn (khô, nhưng sờ tay còn hơi dính, không ăn ra tay) th̀ tiến h̀nh qút lớp thứ 2 theo chiều ch́o hay thẳng góc đều với lớp thứ nhất đảm bảo tính ph̉ kín. Nên tiên hanh qút 10 lân.
CHƯƠNG 5: THỬ NGHIỆM CHÊ TẠO VÀ ĐANH GIA
Bước 3: Ṭo laminate
Trải nguyên liệu tẩm s̃n “Carbon prepreg CU250” ph̉ kín bề ṃt khuôn, trên lớp gelcoat. V̀ trải đến khi đ̣t được kích thước c̉a khuôn.
Bước 4: Lắp khuôn v̀ đưa v̀o autoclave
Áp suất c̉a khí ńn (1,5 MPa) v̀ nhiệt độ cao (2000C) trong thời gian 2 giờ.
Bulông kẹp không được xiết cḥt đến ứng suất max khi bắt cḥt khuôn v̀ ứng suất phải chịu đựng còn vượt lên do khuôn tăng nhiệt độ lên nhiệt độ vận hành.
Bước 5: Tách khuôn – lấy sản phẩm như hinh 5.4.
H̀nh 5.4: Khuôn va sản phẩm đã chê ta ̣o
5.3. K t qu thực nghi m
Kết quả thực nghiệm đối với nhíp giảm xóc t = 13 mm theo giá trị trung b̀nh như bảng 5.2.
B ng 5.2: Gí trị trung b̀nh c̉a cac điểm đo
Th t ̣
Gí tṛ đo 1 2 3 4 5 6
Lực tac dụng (N) 0 373 609 982 1548 2465 Chuyển vi ̣ (mm) 0 20 40 60 80 100
CHƯƠNG 5: THỬ NGHIỆM CHÊ TẠO VÀ ĐANH GIA
Tư quan hê ̣ của đa ̣i lượng đo (chuyển vi ̣ của nhip giảm xoc băng vâ ̣t liê ̣u composite) vơi yêu tô ảnh hưởng (lực tac đô ̣ng lên nhip giảm xoc) tơi nhíp giảm xóc ở bảng 5.2 ta vẽ được đô thi ̣ quan hê ̣ giữa yêu tô ảnh hưởng va đa ̣ i lượng đo (theo gí trị trung b̀nh) như hinh 5. 5.
H̀nh 5.5: Đ̀ thị quan hệ giữa yếu tố ảnh hưởng v̀ đ̣i lượng đo
Tư đô thi ̣ như hinh 5.5 cho thây chuyển vi ̣ không tăng tuyên tinh theo lực t́c dụng. Đ̀ thị xuất ph́t t̀ điểm gốc ṭa độ (0,0), tức l̀ lúc không có t́c dụng lực v̀ không có chuyển vị xảy ra trên chi tiết.Giai đoa ̣n chuyển vi ̣ tư 0 - 20 mm lực tac dụng tăng thi chuyển vi ̣ cũng tăng , giai đoa ̣n chuyển vi ̣ tư 20 - 40 mm thi chuyển vi ̣ tăng nhanh hơn giai đoa ̣n 1 khi tăng lực tac dụng, giai đoa ̣n chuyển vi ̣ tư 40 - 60 mm chuyển vi ̣ tăng như ở giai đoa ̣n ban đâu, sau giai đoa ̣n nay thi chuyển vi ̣ tăng châ ̣m khi tăng lực tac dụng đên 2465N.
5.4. So sánh v́i k t qu thực nghi m
So sanh kêt q uả chuyển vị c̉a nhíp giảm xóc Carbon prepreg CU250 vơi mô phỏng va tinh toan.
Ṭi vị trí lực là 2465 N thì kết quả thực nghiệm, mô phỏng b̀ng Ansys Wordbench12 và tính toán theo bảng 5.3.
CHƯƠNG 5: THỬ NGHIỆM CHÊ TẠO VÀ ĐANH GIA
Qua kêt quả như bảng 5.3 th̀ ta thây sai sô của chuyển vi ̣ giữa phương ph́p mô phỏng v̀ phương phap tinh toan so vơi phương phap thực nghiê ̣m.
- Sai sô phương phap phương phap tinh toan vơi thực nghiê ̣m:
100 105, 42
.100% 5,14% 100
- Sai sô phương phap mô phỏngvơi thực nghiê ̣m:
100 127,38
.100% 27,83% 100
So sanh khôi lượng của nhip giảm xoc băng thep vơi nhip Carbon prepreg CU250
B ng 5.4: Khôi lượng của nhip giảm xoc băng vâ ̣t liê ̣u Carbon prepreg CU250 v̀ nhíp giảm xóc th́p.
Lọi nh́p Khôi l ̣ng
(kg)
Nhíp giảm xóc b̀ng th́p 9,2 Nhíp giảm xóc b̀ng vật liệu Carbon
prepreg CU250
2,3
Theo bảng 5.4 th̀ khối lượng c̉a nhíp giảm xóc b̀ng vật liệu Carbon prepreg CU250 giảm so với nhíp giảm xóc th́p l̀ 75% .
9, 2 2,3
.100% 75% 9, 2
Như vâ ̣y khôi lượng của nhip giảm xoc băng vâ ̣t liê ̣u Carbon prepreg CU250 giảm l̀ đ̣t yêu cầu đề t̀i đã đề ra.
B ng 5.3: Kêt quả mô phỏng, tính tón v̀ thực nghiê ̣m.
Ph ng phap
Gí tṛ Mô phỏng Tính toán Thực nghi m
Chương 6: KẾT LUẬN
CHƯƠNG 6
KÊT LUẬN
6.1. Tổng kêt nô ̣i dung đã th ̣c hiê ̣n trong luâ ̣n văn
Câu truc của luâ ̣n văn bao gôm: Chương 1: Tổng quan.
Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, ćc kết quả nghiên cứu trong v̀ ngòi nước đã công bố.
Đê hương nghiên cưu đê tai.
Chương 2: Cơ sở lý thuyêt.
Tr̀nh b̀y th̀nh phần cấu ṭo, ưu nhược điểm của vâ ̣t liê ̣u composite v̀ công nghê ̣ chê ta ̣o sản phẩm composite.
T̀m hiểu phần mềm Ansys Workbench12.
Chương 3: Nhíp giảm xóc b̀ng th́p.
Tr̀nh b̀y câu ta ̣o, phân loa ̣i nhip giảm xoc băng thep va ưu nhược điểm c̉a nhíp b̀ng th́p.
Sử dụng phân phân mêm Ansys Workbench12 ṽ ḷi nhíp giảm xóc b̀ng th́p v̀ mô phỏng. Kêt quả mô phỏng của ưng suât va chuyển vi ̣ so sanh vơi kêt quả bài báo [10].
Sử dụng phân phân mêm Ansys Workbench 12 ṽ v̀ mô phỏng nhíp giảm xóc b̀ng th́p theo kich thươc của đê ta i. Kêt quả ưng suât va chuyển vi ̣ để so sanh vơi ưng suât va chuyển vi ̣ của mô hinh nhip băng composite tôi ưu ở chương 4.
Chương 6: KẾT LUẬN
Sử dụng phân phân mêm Ansys Workbench12 để thiêt kê cac mô hinh nhíp giảm xóc b̀ng vật liệu composite v̀ mô phỏng. So śnh cḥn mô h̀nh phù hợp.
So sanh vơi nhip giảm xoc băng thep, kêt quả ưng suât c̉a mô h̀nh nhíp giảm xóc b̀ng vật liệu composite thấp hơn nghĩa l̀ mô h̀nh ǹy chịu lực tôt hơn va cho ̣n mô hinh nayđể chế ṭo.
Chương 5: Thử nghiê ̣m va đanh gia.
Chê ta ̣o nhip theo mô hinh đã chọn, đă ̣t tải thi nghiê ̣m.
So sanh kêt quả mô phỏng, tính tón vơi thực nghiê ̣m c̉a nhíp giảm xóc băng Carbon prepreg CU250.
Chương 6: Kêt luâ ̣n.
Kêt luâ ̣n, nhâ ̣n xet những vân đê đã thực hiê ̣n trong đê tai đưa ra cac điểm tôn ta ̣i va phương hương phat triển của đê tai.
6.2. Đanh gia k t qu
Nhiê ̣m vụ chinh của luâ ̣n văn la thiêt kê tôi ưu nhip giảm xoc băng vâ ̣t liê ̣u composite.
Qua những kêt quả đã trinh bay , có thể đ́nh gí một ćch ch̉ quan r̀ng nhiê ̣m vụ của luâ ̣n văn đã hoan thanh thể hiê ̣n ở những đă ̣c điểm sau:
Khảo śt nhíp giảm xóc b̀ng th́p , ṽ v̀ mô phỏng b̀ng phần mềm Ansys Workbench12.
Thiêt kê mô hinh la nhip băng vâ ̣t liê ̣u composite , mô phỏng va chọn mô h̀nh nhíptối ưu.
Chê ta ̣o, thí nghiệm. So sanh kêt quả mô phỏng , tính tón với thực nghiê ̣m.
6.3. T́nh kh thi c̉a đ̀ t̀i
Viê ̣c xây dựng thanh công mô hinh v̀mô phỏng nhip giảm xoc băng vâ ̣t liê ̣u composite trong môi trương Ansys Workbench12. Chê ṭo va đă ̣t tải thử nghiê ̣m thì
Chương 6: KẾT LUẬN
hòn tòn đ̣t yêu cầu về khả năng mang tải v̀ khối lượng c̉a nhíp giảm xóc b̀ng vâ ̣t liê ̣u composite (không co tai nhip) giảm 75% so vơi nhip giảm xóc b̀ng th́p.
6.4. Nh ̃ng vân đề tồn ta ̣i của đề tài v̀ h ́ng ph́t trỉn
Những vân đê tôn ta ̣i của đê tai : trong giơi ha ̣n đề t̀i ǹy không có điều kiện để đưa mô h̀nh kiểm nghiệm trong thực tế.
Hương phat triển của đê tai : nhíp giảm xóc l̀m việc trong môi trường lực đô ̣ng va lâ ̣p đi lâ ̣p la ̣i nhiêu lân [2] cho nên hiê ̣n tượng pha hủy do mỏi, va đa ̣p ma ̣nh c̃ng l̀ vấn đề rất quan tṛng trong chi tiết ḿy . V̀ vâ ̣y hương phat triển kê tiêp của đê t ̀i ǹy l̀ nghiên cứu về hiê ̣n tượng ph́ h̉y c̉a nhíp giảm xóc b̀ng vật liệu composite.
TÀI LI U THAM KH O
TÀI LI U THAM KH O
[1]. Nguyễn Thị Bích Nga, Nghiên c u cơ chế phá h y c a vật ệi u composite sợi
ngắn .
[2]. Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đ̀nh Kiên, Thiết Ệế và tính toán ô tô máy ỆỨo tập 1. [3]. Nguyễn Đăng Cường, Compozit sợi th y tinh và ng dụng, Nh̀ xuât bản khoa
ḥc v̀ k̃ thuật.
[4]. Nguyễn Hoa Thịnh, Nguyễn Đ̀nh Đức, Vật ệi u composite – Cơ học và công ngh , Nh̀ xuât bản khoa học va kỹ thuâ ̣t.
[5]. Pḥm Phố, Lương Thị Thu Giang, Pḥm Huy Bình, Nghiêm Hùng, Vật ệi u và
Vật ệi u mới, Nh̀ xuât bản đa ̣i học quôc gia thanh phô Hô Chi Minh.
[6]. Nguyễn Minh Quang , Nguyễn Văn Vương , Sưc bên vật ệiê ̣u , Nh̀ xuất bản gío dục Việt Nam.
[7]. PGS.TS. Nguyễn Văn Phai , GVC.TS. Trương Tich Thiê ̣n , ThS. Nguyễn Tương Long, ThS. Nguyễn Đi ̣nh Giang , Ải i bài toán cơ Ệ̃ thuật b̀ng
chương trinh Ansys, Nh̀ xuất bản khoa ḥc v̀ k̃ thuật.
[8]. Đ̀o Lê Chung, Nguyễn Văn Phục, Bùi Đức Lộc, Ninh Quang Oanh, ng
dụng vật ệi u composite trên xe t i nḥ Kia-Thaco,Hội nghị khoa ḥc v̀ công
nghệ lần thứ 12,K̃ thuật Ô tô - Động cơ Nhiệt
[9]. Gulur Siddaramanna Shiva Shankarhiva, Sambaga Vajayarangan, Mono Composite Leaf Spring for Light Weight Vehicle – Design, End Joint Analysis and Testing, Vol. 12, No. 3, 2006.
[10]. Vinkel Arora1, Gian Bhushan, M.L. Aggarwal, Eye design analysis of single leaf spring in automotive vehicles using cae tools, Vol. 1(1), October- December 2011.
[11]. Mouleeswaran Senthil Kumar, Sabapathy Vajayarangan, Analytical and Experimental Studies on Fatigue Life Prediction of stell and composite multi- leaf Spring for Light Passenger Vihicles Using Life Data Analysis, Vol. 13, No. 2. 2007.
TÀI LI U THAM KH O
[12]. K. K. Jadhao, DR. R.S Dalu, Experimental investigation & numerical analysis of composite leaf spring, Vol. 3, No. 6, June 2011.