2. Mục đích, nội dung và phạm vi nghiên cứu của đề tài
2.1. Phương pháp nghiên cứu thông qua mô phỏng
Để nghiên cứu động học và động lực học ô tô nói chung người ta có thể sử dụng 2 phương pháp chính [10]:
- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trên xe thực - Phương pháp mô phỏng
Đối với phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ta có thể tiến hành nghiên cứu trong phòng thí nghiệm hoặc trên đường. Ưu điểm của phương pháp này là đảm bảo tính chính xác cao do việc lựa chọn điều kiện thí nghiệm đúng với thực tế khai thác cần nghiên cứu, tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm lớn là chi phí nghiên cứu cao do phải tiến hành trên xe thực và thời gian nghiên cứu kéo dài.
Ngày nay, nhờ sự trợ giúp của các phần mềm mô phỏng mạnh việc nghiên cứu động lực học của các cơ hệ thường được sử dụng thông qua phương pháp mô phỏng. So với phương pháp nghiên cứu thực nghiệm phương pháp này có ưu điểm là giảm được chi phí nghiên cứu do không phải tiến hành trên mô hình thực, đồng thời phương pháp này cũng cho phép nghiên cứu một cách chi tiết ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến đối tượng nghiên cứu một cách nhanh chóng.
Để mô phỏng ô tô có thể sử dụng một trong hai phương pháp:
- Mô phỏng thông qua thiết lập hệ phương trình vi phân liên kết giữa các vật trong hệ;
a) b)
Hình 2.1 Sơ đồ các phương pháp mô phỏng
a. Mô phỏng thông qua xây dựng hệ phương trình vi phân b. Mô phỏng thông qua mô tả vật và liên kết
2.1.1.Phương pháp mô phỏng thông qua thiết lập hệ phương trình vi phân liên kết giữa các vật trong hệ
Đây là cách thức truyền thống đã được sử dụng trong nhiều năm qua, khi mô phỏng theo phương pháp này trước tiên ta phải phân tích mô hình thành cơ hệ nhiều vật và xây dựng các hệ phương trình vi phân cân bằng cho từng vật. Phương pháp này tuy mất nhiều thời gian hơn nhưng lại giúp chúng ta kiểm soát mô hình một cách cụ thể rõ ràng hơn. Trình tự của phương pháp này thực hiện như sau:
+ Xây dựng mô hình tính toán: Để xây dựng được mô hình tính toán
trước tiên cần xây dựng mô hình cơ học từ hệ thống thực, xây dựng mô hình động lực học và đơn giản hóa mô hình này để nhận được mô hình tính toán.
+ Xây dựng mô hình toán học: Mô hình toán học là hệ các phương trình
toán học biểu diễn hoạt động của hệ thống theo mô hình tính toán. Mô hình toán học có thể nhận được bằng nhiều phương pháp khác nhau [1] như phương pháp Newton, Lagrange II, D’alambe, nguyên lý Jodan...
+ Giải mô hình toán học bằng phần mềm chuyên dùng: Khi có được mô hình tính toán ta có thể nghiên cứu dao động của hệ bằng các phần mềm chuyên dụng. Khảo sát dao động của hệ trên miền thời gian và miền tần số xác định các thông số “ra”, khi thay đổi các thông số “vào” và các thông số kết cấu. Các phần mềm chuyên dùng để giải quyết các mô hình toán có thể kể tới như: MatrixX (từ các hệ tích hợp), EASY5 (của hãng Boeing) và Matlab với công cụ Simulink (của Mathworks. Inc). Các phần mềm này đều có các khả năng tương đương, tùy thuộc vào mục tiêu bài toán mà ta lựa chọn phần mềm phù hợp.
+ Phân tích kết quả:
Đây là bước cuối cùng của việc mô phỏng, dựa trên việc phân tích kết quả sẽ cung cấp thêm các thông tin để giải quyết mục tiêu ban đầu mà bài toán đặt ra.