CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN KHUNG XE KHÁCH SÀN THẤP
3.5. Thiết lập vật liệu, thuộc tính và gắn điều kiện biên theo tiêu chuẩn ECE
3.5.5. Xây dựng mô hình thử nghiệm
Xây dựng mặt phẳng lật, mặt phẳng va chạm và không gian an toàn theo tiêu chuẩn ECE R66
Như đã nêu ở mục 2.5, tiêu chuẩn ECE R66 quy định xe đứng trên bệ thử là mặt phẳng ngang có thể xoay được, cao hơn 800mm so với mặt phẳng va chạm. Căn cứ vào điều đó, ta xây dựng mặt phẳng lật và mặt phẳng va chạm như Hình 3.43.
Dựa vào Hình 2.19 và Hình 2.20, xây dựng không gian an toàn theo tiêu chuẩn ECE R66 như Hình 3.44.
Lưu ý: phải cập nhật vật liệu và thuộc tính cho không gian an toàn và hai mặt phẳng vừa xây dựng. Không gian an toàn được thiết lập bằng vật liệu cứng (MALT 20) có khối lượng riêng nhỏ.
Hình 3.43: Mặt lật và mặt phẳng va chạm theo tiêu chuẩn ECE R66
Hình 3.44: Không gian an toàn Liên kết các phần của mô hình
Tạo liên kết giữa không gian an toàn và sườn xe:
Tạo SET_NODE_LIST cho các điểm nằm trên sườn xe.
Tại menu Analysis, chọn entity sets, chọn các node trên sườn xe, bấm create.
Tạo CONSTRAINED_EXTRA_NODES_SET (ghép không gian an toàn cố định vào sườn xe).
Chọn Tools tại thanh Menu sổ xuống, chọn Create Cards, CONSTRAINED, CONSTRAINED_EXTRA_NODES_SET, PID, chọn không gian an toàn, return , Chọn set node list vừa tạo, bấm update.
Hình 3.45: Liên kết không gian an toàn với sườn xe
Tương tự như tạo mối liên kết giữa không gian an toàn và sườn xe, tạo các liên kết cho cầu xe với mâm bánh xe, mâm bánh xe với lốp xe, cầu xe với sàn xe, động cơ với sàn xe.
Hình 3.46: Liên kết mâm bánh xe với cầu xe
Hình 3.47: Liên kết động cơ với sườn xe
Hình 3.48: Liên kết mâm bánh xe với lốp xe
Hình 3.49: Liên kết cầu xe và sườn xe
Tính các kích thước cơ sở của mô hình
Hình 3.50: Mô hình thử nghiệm
Sử dụng công cụ đo khoảng cách trong HyperMesh để tìm các kích thước của mô hình như: chiều cao xe, chiều cao trọng tâm, chiều rộng cơ sở, nhằm phục vụ cho quá trình tính toán.
Bảng 3.9: Kích thước cơ bản của mô hình
Kích thước Giá trị (mm)
Chiều cao hông xe (H) 2751
Chiều cao trọng tâm (hg) 1170
Chiều rộng cơ sở (c) 1910
Xác định giới hạn lật đổ (𝜷𝒕𝒎𝒂𝒙) và chiều cao trọng tâm tại từng vị trí của xe h1, h2.
Giới hạn lật đổ là góc nghiêng của mặt phẳng mà tại đó xe bắt đầu lật đổ ( = 0) Theo công thức (2.5): βtmax= arctan (2.hc
g) = arctan (2.11701910) = 39,20 Như vậy, cần xoay mặt phẳng lật một góc 39,20 quanh trục lật.
Hình 3.51: Xe bắt đầu lật
Tại vị trí này, chiều cao trọng tâm xe so với điểm lật một khoảng h1 = 1684mm Với tác dụng của lực trọng trường, xe lật một góc α trước khi tiếp mặt phẳng va chạm. Góc α được tính theo công thức sau:
α = 90 – 39,2 + arcsin (800
𝐻 ) = 50,8+arcsin(2751800)= 67,70
Hình 3.52: Xe bắt đầu va chạm với mặt đường Tại thời điểm va chạm trọng tâm xe có độ cao h2 = 816mm.
Trong quá trình mô phỏng, giả định rằng mặt lật và mặt phẳng va chạm không có sự chuyển động theo bất kì phương nào. Vì vậy, cần cố định hai mặt phẳng này. Tại menu Analysis, chọn constraints, chọn node trên mặt phẳng, bấm create để tạo
Hình 3.53: Cô định mặt lật và mặt phẳng va chạm Tạo sự tiếp xúc của cả xe với mặt đường và mặt lật:
Tại menu Analysis, chọn interfaces, chọn các đối tượng liên quan khi va chạm.
Hình 3.54: Tạo tiếp xúc xe với mặt đường và mặt lật
Tạo liên kết toàn bộ các phần trên mô hình để đặt vận tốc góc: Set_Part_LIST Tại menu Analysis, chọn entity sets, thiết lập như Hình 3.55, chọn toàn bộ các đối tượng cần đặt vận tốc góc, bấm create.
Hình 3.55: Liên kết toàn bộ xe để đặt vận tốc Tính toán vận tốc tại đầu thời điểm va chạm
Để đơn giản hóa, ta chọn lúc xe bắt đầu va chạm là điểm đầu quá trình mô phỏng và chọn vận tốc tại thời điểm bắt đầu va chạm là vận tốc đầu ()
Sử dụng định luật bảo toàn năng lượng để tính vận tốc đầu quá trình va chạm. Trước tiên cần tìm được moment quán tính J của mô hình. Tuy nhiên do sự phức tạp của mô hình nên khó có thể tính toán được giá trị của J. Vì vậy ta giả định rằng vận tốc góc ban đầu = 0,01 và bắt đầu mô phỏng. Từ dữ liệu xuất ra sau quá trình mô phỏng, mở file
“glstat” bằng công cụ NotePad của windows để lấy giá trị động năng (Kinetic Energy).
Hình 3.56: Xuất giá trị động năng
Từ công thức động năng của vật rắn chuyển động quay 𝐸 =1
2𝐽𝜔2 = 1,10454. 106 Suy ra:
𝐽 = 2 𝐸
𝜔2 = 2,20908. 1010 Theo công thức 2.9 ta có:
𝜔 = √2𝑀.𝑔.(ℎ1−ℎ2)
𝐽 = √2.13126,1.0,00981.(1684−816)
2,20908.1010 = 3,18. 10−3 (Rad/ms) Mô hình lật với vận tốc 𝜔 = 3,18. 10−3quanh một đường thẳng đi qua điểm lật A (5394,559; 2464,491; - 675,9) và song song với trục x (vecto chỉ phương Nx = 1).
Đặt vận tốc đầu cho mô hình
Chọn Tools tại thanh Menu sổ xuống, Create Cards, INITIAL >>>
INITIAL_VELOCITY_GENERATION, đặt tên là “van toc” Tại ô PSID chọn Set_Part_LIST liên kết toàn bộ xe vừa tạo phía trên. Đặt các giá trị vận tốc lật, tọa dộ điểm lật, vecto chỉ phương trục lật như Hình 3.54.
Chú ý: chiều lật là chiều âm nên thiết lập = - 3,18.10-3 (rad/ms)