Thiết kế tối ưu tính an toàn kết cấu ô tô khách khi xảy ra va chạm lật nghiêng theo tiêu chuẩn Châu Âu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
DƯƠNG CHÍ THIỆN

THIẾT KẾ TỐI ƯU TÍNH AN TOÀN KẾT CẤU
Ô TÔ KHÁCH KHI XẢY RA VA CHẠM LẬT NGHIÊNG
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 60520116

S K C0 0 4 6 3 2

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẠO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
DƯƠNG CHÍ THIỆN

THIẾT KẾ TỐI ƯU TÍNH AN TOÀN KẾT CẤU Ô TÔ
KHÁCH KHI XẢY RA VA CHẠM LẬT NGHIÊNG THEO
TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 60520116

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 10/2015


LÝ LỊCH KHOA HỌC

I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC:
Họ & tên: Dương Chí Thiện

Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 17/09/1985
Quê quán: Vĩnh Long

Nơi sinh: Vĩnh Long

Dân tộc: Kinh

Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 557/54 Trần Quang Diệu, Phường An Thới,
Quận Bình Thủy TP. Cần Thơ
Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: 01658284480
Fax:

Email:

II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
Trung cấp:
Hệ đào tạo: Chính Quy
Thời gian đào tạo từ 9/2003 đến 9/2005 Nơi học (Trường, Thành Phố): Trường Dạy
Nghề TP, Vĩnh Long
Ngành học: Cơ Khí Động Lực

Cao Đẳng:
Hệ đào tạo: Chính Quy
Thời gian đào tạo từ 10/2005 đến 10/ 2007
Nơi học (Trường, thành Phố): Trường Cao Đẳng Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Vĩnh Long
Ngành học: Cơ Khí Động Lực
Đại Học:
Hệ đào tạo: Tại Chức
Thời gian đào tạo từ 10/2008 đến 10/ 2010
Nơi học (Trường, thành Phố): Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM
Ngành học: Cơ Khí Động Lực

i


Tên đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu hệ thống điện thân xe INNOVA
Ngày & nơi bảo vệ đồ án: Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
Người hướng dẫn: Th.S Cao Hùng Phi
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC:
Thời gian

Nơi công tác

Công việc đảm nhiệm

12/2010

Trường Cao Đẳng Nghề Cần Thơ

Giáo Viên

ii


LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố
trong bất kỳ công trình nào khác
Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 201…
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Dương Chí Thiện

iii


LỜI CẢM ƠN

Trước hết tác giả xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Thành Tâm,Thầy đã
hướng dẫn và giúp đỡ tôi định hướng, tiếp cận và khai thác tài liệu cũng như động
viên tôi trong quá trình thực hiện đề tài.
Xin được cảm ơn đến tất cả các Thầy Cô giáo đã giảng dạy và hướng dẫn tôi
trong toàn bộ khóa học. Xin cảm ơn đến Ban Giám Hiệu Trƣờng ĐH Sƣ Phạm
Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh, Phòng Đào Tạo đã tạo điều kiện cho tôi học tập và
nghiên cứu tại trường.
Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trƣờng Cao Đẳng
Nghề Cần Thơ, Lãnh đạo khoa cơ khí Động lực của trường đã tạo điều kiện
thuận lợi nhất cho tôi trong quá trình hoàn thành luận văn này.
Cuối cùng tôi muốn cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã động viên, giúp đở trong

thời gian qua.
Tp.HCM, ngày 16 tháng 09 năm 2015
Học Viên Thực Hiện

Dương Chí Thiện

iv


NHẬN XÉT
(Giảng viên hƣớng dẫn)
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

v


TÓM TẮT

Cùng với sự phát triển của kinh tế xã hội, lượng người tham gia giao thông
ngày càng nhiều, đặc biệt là vận chuyển hành khách tập thể, đường dài. Do đó, nhu
cầu ô tô khách và ô tô buýt ngày càng nhiều và trở thành một hệ thống giao thông
quan trọng của quốc gia, mặc dù ô tô khách là một trong những phương tiện giao
thông an toàn tuy nhiên tai nạn giao thông vẫn xảy ra, đặc biệt là va chạm lật
nghiêng làm cho nhiều hành khách thương vong cùng lúc, nhằm ngăn ngừa và hạn
chế tổn thương hành khách thì thiết kế cải tiến tối ưu hóa kết cấu đảm bảo an toàn
lật nghiêng là rất cần thiết.
Luận văn “Thiết kế tối ƣu tính an toàn kết cấu ô tô khách khi xảy ra va
chạm lật nghiêng theo tiêu chuẩn Châu Âu” đã được thực hiện. Đề tài đã ứng
dụng kỹ thuật CAE để xây dựng mô hình và mô phỏng phân tích quá trình lật
nghiêng ô tô khách theo tiêu chuẩn Châu Âu ECE-R66, trên cơ sở mô hình phân
tích lật nghiêng tiến hành thiết kế thí nghiệm trực giao, mô phỏng các thí nghiệm
của quá trình lật nghiêng. Sử dụng phần mềm SPSS để phân tích hồi quyvà xây
dựng hàm số mục tiêu và điều kiện, sử dụng giải thuật di truyền trong MATLAB để
tính toán và tìm ra giá trị tối ưu hóa cho mô hình. Sau đó tiến hành mô phỏng kiểm
nghiệm tính năng an toàn khi xảy ra va chạm lật nghiêng, kết quả cho thấy kết cấu

thân xe khách đã đảm bảo an toàn lật nghiêng theo tiêu chuẩn, đồng thời khối lượng
các thanh kết cấu sau khi thiết kế tối ưu hóa giảm 12,8% và chiều cao trọng tâm
giảm 5,8(mm) so với trước khi tối ưu hóa.

vi


SUMARY

Along with the social economic development, there are more and more
people in traffic, especially public passenger transport, long distance transport.
Consequently, demand for coaches and buses is higher and they become important
transport systems of the country. Although coaches one of the safe vehicles,
accidents still occur; especially rollovercauses many casualties at the one time. In
order to prevent and restrict damage, innovative design to optimize structures for
rollover safety is crucial.
Thesis “Innovative design to optimize coach’s structuresduring collision
and rollover according to European standards" has been made. The studyapplied
technical simulation design to develop a modeland analyze simulationprocessof
rollover coach according to European Standard ECE-R66, based on analytical
rollover models to conduct designing orthogonal experiment, simulate experiments
of rollover. SPSS software is used for regression analysisof target and condition,
genetic algorithms in MATLAB is used to calculate and figure out optimized values
for the model. After simulation for testing safety features during rollover was
conducted, the results showed that coach’s body structure ensure safetyof rollover
as standard and weight of the bars after optimization reduced by 12,8%.

vii

MỤC LỤC

Lý lịch khoa học ........................................................................................................ i
Lời cam đoan ...........................................................................................................iii
Lời cảm ơn ............................................................................................................... iv
Nhận xét .................................................................................................................... v
Tóm tắt ..................................................................................................................... vi
Sumary .................................................................................................................... vii
Mục lục ...................................................................................................................viii
Danh sách các từ viết tắt .....................................................................................xviii
Chƣơng 1: TỔNG QUAN ........................................................................................ 1
1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................1
1.2. Tổng quan về các nghiên cứu trong và ngoài nước .............................................4
1.2.1. Các nghiên cứu trong nước ...............................................................................4
1.2.2. Các nghiên cứu ngoài nước ...............................................................................4
1.3. Mục đích nghiên cứu ............................................................................................6
1.4. Đối tượng nghiên cứu...........................................................................................6
1.5. Phạm vi nghiên cứu ..............................................................................................7
1.6. Phương pháp nghiên cứu......................................................................................7
1.7. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................7
1.8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn..............................................................................8
Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHẦN MỀM ỨNG DỤNG ...................... 9
2.1. Giới thiệu..............................................................................................................9
2.2. Lý thuyết biến dạng phi tuyến tính. .....................................................................9
2.3. Xác định các giá trị, thiết lập mô hình lật nghiêng theo tiêu chuẩn ECE - R66.
...................................................................................................................................12
2.3.1. Xác định trọng tâm của 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 lật đỗ của xe ................................................................15
2.3.3. Vận tốc góc khi lật ..........................................................................................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 và 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 và 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 và giao diện phần mềm .......................................................26
2.4.4.3.Nhập một file vào môi trường 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 và 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 và giao diện phần mềm ......................................................31
2.5. Kết luận. .............................................................................................................33
Chƣơng 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG LẬT
NGHIÊNG THEO TIÊU CHUẨN 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 xương đầu xe .......................................................................36
3.2.2.2. Thiết kế khung xương đuôi xe .....................................................................37

ix


3.2.2.3. Thiết kế khung xương hông bên trái ............................................................39
3.2.2.4. Thiết kế khung xương hông bên phải .........................................................40
3.2.2.5. Thiết kế khung xương trần xe ......................................................................41
3.2.2.6. Thiết kế khung xương sườn giữa .................................................................42
3.2.3. Sử dụng phần mềm HYPERMESH xuất mặt giữa và chỉnh sửa mô hình. .....44
3.2.3.1. Xuất mặt giữa cho mô hình ..........................................................................44
3.2.3.2. Chỉnh sửa lỗi mô hình ..................................................................................45
3.2.4. Chia lưới mô hình ...........................................................................................46
3.2.5. Kiểm tra và chỉnh sửa lưới mô hình ................................................................50
3.2.5.1. Kiểm tra lưới ................................................................................................50
3.2.5.2. Chỉnh sửa lỗi của lưới ..................................................................................55
3.2.6.Liên kết các bộ phận trong mô hình bằng phương pháp hàn lưới........................55
3.2.7. Thiết kế mô hình, tạo vật liệu, thuộc tính và 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 vật liệu, thuộc tính và gán điều khiện biên theo tiêu chuẩn Châu Âu
ECE-R66 ...................................................................................................................66
3.2.8. Sử dụng phần mềm LS-DYNA để mô phỏng quá trình lật nghiêng. ..............76
3.2.9. Hiển thị và phân tích kết quả trên phần mềm HYPERVIEW .........................77
3.2.9.1.Hiển thị kết quả .............................................................................................77
3.2.9.2. Phân tích, đánh giá kết quả mô hình khung xương ban đầu ........................78
3.3. Kết luận ..............................................................................................................79
Chƣơng 4: THIẾT KẾ TỐI ƢU TÍNH AN TOÀN KẾT CẤU KHUNG

XƢƠNG Ô TÔ KHÁCH THEO TIÊU CHUẨN ECE-R66 ............................... 80
4.1. Giới thiệu............................................................................................................80
4.2.Phương án thiết kế...............................................................................................80
4.2.1. Cải tiến kết cấu khung xương ô tô khách thỏa mãn điều kiện va chạm lật
nghiêng ......................................................................................................................80
4.2.2.Tối ưu hóa kết cấu khung xương xe khách ......................................................82
4.2.2.1. Chọn biến lượng tối ưu hóa cho mô hình khung xương ..............................82

x


4.2.2.2. Thiết kế và thu thập mẫu thí nghiệm............................................................83
4.2.2.3. Phân tích tối ưu hồi quy ...............................................................................86
4.3. Kết luận: .............................................................................................................94
Chƣơng 5: KẾT LUẬN .......................................................................................... 95
5.1.Kết luận ...............................................................................................................95
5.2. Hướng phát triển của đề tài ................................................................................95
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 96

xi


DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1. 1. Không gian an toàn theo mặt cắt ngang ..................................................... 2
Hình 1. 2. Không gian an toàn theo mặt cắt dọc ......................................................... 3
Hình 1. 3. Khoảng cách giữa mặt phẳng lật và mặt phẳng va chạm ........................... 3
Hình 1. 4. Kết quả mô phỏng biến dạng kết cấu khung xương ô tô khách ................. 5
Hình 1. 5. Kết quả mô phỏng và thí nghiệm an toàn lật nghiêng cho đoạn xe ........... 6
Hình 2. 1. Mối quan hệ giữa ứng suất và biến dạng ................................................. 10

Hình 2. 2. Quan hệ ứng suất – biến dạng : (a) vật liệu đàn hồi (b) vật liệu đàn – dẻo...... 11
Hình 2. 3. Thí nghiệm thực tế và miền giới hạn đàn hồi .......................................... 11
Hình 2. 4. Mô tả quá trình biến dạng trượt của vật liệu ............................................ 12
Hình 2. 5. Sơ đồ khối lượng phân bố trên xe theo chiều dọc .................................... 13
Hình 2. 6.Cân xe lên bàn cân .................................................................................... 14
Hình 2. 7. Cân bánh xe bên trái lên bàn cân ............................................................. 15
Hình 2. 8. Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên xe ...................................................... 16
Hình 2. 9. Xe đang đứng yên trên mặt phẳng lật ...................................................... 17
Hình 2. 10. Xe bắt đầu lật ......................................................................................... 18
Hình 2. 11. Xe bắt đầu va chạm với mặt phẳng lật ................................................... 18
Hình 2. 12. Qũy đạo thay đổi trọng tâm khi lật ........................................................ 19
Hình 2. 13.Giao diện phần mềm HYPERMESH ...................................................... 22
Hình 2. 14. Chọn môi trường làm việc ..................................................................... 22
Hình 2. 15. Giao diện phần mềm HYPERVIEW ...................................................... 26
Hình 2. 16. Giao diện phần mềm LS-DYNA ............................................................ 27
Hình 2. 17. Nhập một file vào môi trường LS-DYNA ............................................. 27
Hình 2. 18. Cửa sổ start input và Output................................................................... 28
Hình 2. 19. Giao diện phần mềm SPSS .................................................................... 30
Hình 2. 20. Giao diện MATLAB Desktop ................................................................ 32

xii


Hình 2. 21. Giao diện nhập các lệnh (m-filr editor) .................................................. 32

Hình 3. 1. Mô hình Cad 2D thiết kế bên trong xe nhìn từ bên trên .......................... 35
Hình 3. 2. Mô hình Cad 2D thiết kế bên ngoài xe nhìn từ bên hông ........................ 35
Hình 3. 3. Mô hình Cad 2D thiết kế phần trước và sau xe........................................ 36
Hình 3. 4. Mặt đầu..................................................................................................... 36
Hình 3. 5. Mặt sau ..................................................................................................... 37

Hình 3. 6. Hông bên trái ............................................................................................ 39
Hình 3. 7. Hông bên phải .......................................................................................... 40
Hình 3. 8. Khung xương trần xe................................................................................ 41
Hình 3. 9. Khung xương sườn giữa ........................................................................... 42
Hình 3. 10. Mô hình 3D sau khi được thiết kế hoàn chỉnh ....................................... 43
Hình 3. 11. Chọn các đối tượng cần xuất mặt giữa ................................................... 44
Hình 3. 12. Trước và sau khi xuất mặt giữa .............................................................. 45
Hình 3. 13 Trước và sau khi xóa lỗi mô hình ........................................................... 45
Hình 3. 14. Hộp thoại chọn khoảng dung sai mặt bo tròn cần tìm ........................... 46
Hình 3. 15. Trước và sau khi xóa mặt bo tròn .......................................................... 46
Hình 3. 16. Hộp thoại chọn đối tượng kẽ đường vuông góc ..................................... 47
Hình 3. 17. Trước và sau khi kẽ đường vuông góc ................................................... 47
Hình 3. 18. Hộp thoại chọn kích thước và hình dạng lưới ........................................ 47
Hình 3. 19. Trước và sau khi chia lưới đối tượng ..................................................... 48
Hình 3. 20. Điều chỉnh số nút lưới ............................................................................ 48
Hình 3. 21. Hộp thoại chọn khoảng dung sai cần tìm ............................................... 49
Hình 3. 22. Trước và sau khi xóa khoảng dung sai................................................... 49
Hình 3. 23. Hộp thoại chọn số phần tử lưới cần gộp ................................................ 49
Hình 3. 24. Trước và sau khi gộp lưới ...................................................................... 50
Hình 3. 25. Hộp thoại điều khiển chia nhỏ lưới ........................................................ 50
Hình 3. 26. Trước và sau khi chia nhỏ lưới .............................................................. 50
Hình 3. 27. Lỗi của lưới đã được tìm thấy ................................................................ 51

xiii


Hình 3. 28. Hộp thoại điều chỉnh tiêu chuẩn lưới ..................................................... 52
Hình 3. 29. Hộp thoại điều khiển check elems 2 – d ............................................... 53
Hình 3. 30. Hộp thoại hiển thị số lỗi và phần trăm lỗi của lưới ................................ 55
Hình 3. 31. Trước và sau khi chỉnh sửa lỗi của lưới ................................................. 55

Hình 3. 32. Hộp thoại điều khiển di chuyển các bộ phận mô hình ........................... 56
Hình 3. 33. Trước và sau khi di chuyển .................................................................... 56
Hình 3. 34. Hộp thoại điều khiển liên kết các chi tiết bằng mối hàn ........................ 56
Hình 3. 35. Trước và sau khi liên kết bằng mối hàn ................................................. 57
Hình 3. 36. Tạo mặt phẳng cho bệ đở ....................................................................... 57
Hình 3. 37. Tạo bệ đở cho mô hình........................................................................... 58
Hình 3. 38. Trước và sau khi tạo bệ đở ..................................................................... 58
Hình 3. 39. Tạo các node liên kết.............................................................................. 59
Hình 3. 40. Hộp thoại Sets bệ đở và sườn xe ............................................................ 59
Hình 3. 41. Bệ đở và sườn xe đã được liên kết ......................................................... 59
Hình 3. 42. Bệ đở và cầu xe đã được liên kết ........................................................... 60
Hình 3. 43. Mâm xe và cầu xe đã được liên kết........................................................ 60
Hình 3. 44. Mâm xe và bánh xe đã được liên kết ..................................................... 60
Hình 3. 45. Không gian an toàn và sườn xe đã được liên kết ................................... 61
Hình 3. 46. Trước và sau khi tạo động cơ cho mô hình ............................................ 61
Hình 3. 47. Hộp thoại tạo điểm bất kỳ với tọa độ cho trước..................................... 62
Hình 3. 48. Hộp thoại tạo mặt phẳng từ các nút có sẳn ............................................ 62
Hình 3. 49. Tạo mặt phẳng lật và mặt phẳng va chạm từ các nút có sẳn .................. 62
Hình 3. 50. Hộp thoại điều khiển góc lật tới hạn ...................................................... 63
Hình 3. 51. Trước và sau khi đặt góc giới hạn lật đỗ ................................................ 63
Hình 3. 52. Trước và sau khi cố định mặt phẳng lật và mặt phẳng va chạm ............ 63
Hình 3. 53. Không gian an toàn được thiết kế theo tiêu chuẩn Châu Âu ECE-R66 . 64
Hình 3. 54. Thiết lập đồ thị trọng lực ........................................................................ 64
Hình 3. 55. Hộp thoại tạo liên kết cả mô hình để đặt vận tốc góc ............................ 65
Hình 3. 56.Tạo liên kết toàn bộ các bộ phận trên mô hình ....................................... 65

xiv


Hình 3. 57. Hộp thoại tạo tiếp xúc cho cả mô hình với mặt phẳng va chạm ............ 66

Hình 3. 58. Tạo tiếp xúc của xe với mặt phẳng va chạm .......................................... 66
Hình 3. 59. Đường cong ứng suất kéo nén thực nghiệm .......................................... 68
Hình 3. 60. Hộp thoại tạo vật liệu cho mô hình ........................................................ 68
Hình 3. 61. Hộp thoại tạo thuộc tính vật liệu ............................................................ 69
Hình 3. 62. Hộp thoại gán thuộc tính vật liệu ........................................................... 69
Hình 3. 63. Hộp thoại nhập đồ thị ứng suất tương ứng............................................. 69
Hình 3. 64. Đặt khối lượng lên mô hình ................................................................... 72
Hình 3. 65. Kiểm tra khối lượng các chi tiết mô hình ............................................. 73
Hình 3. 66. Hộp thoại nhập giá trị vận tốc góc và tọa độ trục lật ............................. 74
Hình 3. 67. Tọa độ trọng tâm của mô hình ............................................................... 74
Hình 3. 68. Tạo liên kết trọng tâm với mô hình ........................................................ 75
Hình 3. 69. Kiểm tra lỗi cho toàn bộ mô hình .......................................................... 76
Hình 3. 70. Kiểm tra thời gian mô phỏng còn lại ..................................................... 77
Hình 3. 71. Lúc bắt đầu va chạm và sau khi va chạm............................................... 78
Hình 3. 72. Biến dạng khung xương xâm phạm không gian an toàn ........................ 78
Hình 3. 73. Những khu vực tập trung ứng suất lớn .................................................. 79
Hình 4. 1 Cải tiến kết cấu khung xương ................................................................... 81
Hình 4. 2 Kết cấu khung xương sau khi cải tiến ....................................................... 81
Hình 4. 3 Chọn biến lượng tối ưu hóa cho mô hình khung xương ........................... 82
Hình 4. 4 Chọn biến điều kiện tối ưu cho mô hình khung xương ............................. 83
Hình 4. 5 Hộp thoại nhập các biến thiết kế ............................................................... 88
Hình 4. 6 Kết quả sau khi tối ưu hóa nhìn từ phía trước ........................................... 93
Hình 4. 7 Kết quả sau khi tối ưu hóa nhìn từ bên hông ............................................ 93

xv


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1. Các loại thép khung xương đầu xe ...........................................................37

Bảng 3.2. Các loại thép khung xương đuôi xe ..........................................................38
Bảng 3.3. Các loại thép khung xương hông bên trái .................................................39
Bảng 3.4. Các loại thép khung xương hông bên phải ...............................................40
Bảng 3.5. Các loại thép khung xương trần xe ...........................................................41
Bảng 3.6. Các loại thép khung xương sườn giữa ......................................................42
Bảng 3.7. Bảng tiêu chuẩn chất lượng lưới ...............................................................51
Bảng 3.8. Giải thích một số tiêu chuẩn chất lượng lưới ...........................................53
Bảng 3.9. Thuộc tính của vật liệu[18] .........................................................................66
Bảng 3.10. Thông số của vật liệu ..............................................................................67
Bảng 3.11. Bảng thông số kéo nén thực nghiệm.......................................................67
Bảng 3.12. Bảng thuộc tính vật liệu ..........................................................................70
Bảng 3.13. Bảng khối lượng tổng thể của mô hình ..................................................70
Bảng 3.14. Bảng so sánh khối lượng xe thật vói khối lượng xe mô hình .................73
Bảng 3.15. Bảng đơn vị đo lường theo tiêu chuẩn ....................................................73

Bảng 4. 1. Bảng cấp độ các nhân tố .......................................................................... 84
Bảng 4. 2. Bảng giá trị các biến thiết kế thí nghiệm trực giao .................................. 84
Bảng 4. 3. Giá trị mục tiêu và điều kiện sau khi mô phỏng ...................................... 85
Bảng 4. 4. Thiết kế thí nghiệm phản ứng bậc 2 đối với khối lượng M ..................... 86
Bảng 4. 5. Bảng đánh giá độ tin cậy của phương trình hồi quy ................................ 88
Bảng 4. 6.Bảng tham số hồi quy, phân tích phương sai trọng lượng kết cấu tối ưu
M ............................................................................................................................... 88
Bảng 4. 7. Bảng tham số hồi quy .............................................................................. 88
Bảng 4. 8. Bảng đánh giá độ tin cậy của phương trình hồi quy ................................ 89

xvi


Bảng 4. 9. Bảng tham số hồi quy và phân tích phương sai của khoảng cách D1 ...... 89
Bảng 4. 10. Bảng tham số hồi quy ............................................................................ 90

Bảng 4. 11. Bảng đánh giá độ tin cậy của phương trình hồi quy .............................. 90
Bảng 4. 12. Bảng tham số hồi quy và phân tích phương sai của khoảng cách D2 .... 90
Bảng 4 13. Bảng tham số hồi quy ............................................................................. 91
Bảng 4. 14. Giá tri độ dày khung xương, trọng lượng, khoảng cách sau tối ưu hóa 92
Bảng 4. 15.Giá trị trước tối ưu và sau khi tối ưu ...................................................... 92

xvii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ECE R66: Economic Commission of Erope, Regulation 66
CAE: Computer Aided Engneering
FMVSS 216: Federal Motor Vehicle Safety Standards 216
SPSS: Statistical Package for the Social Sciences
MATLAB: MATrix LABorator

xviii


Chương 1: Tổng quan

Chƣơng 1

TỔNG QUAN
1.1. Đặt vấn đề
Trong thời buổi công nghiệp hóa hiện đại hóa hiện nay, ô tô là một phương
tiện được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành, nhiều lĩnh vực, đóng vai trò quan
trọng đối với sự phát triển kinh tế - xã hội.
Ngoài tính yêu cầu kỹ thuật, thẩm mỹ, tiện nghi,…ô tô còn đòi hỏi tính an

toàn và độ tin cậy cao đối với người sử dụng nó. Trong lĩnh vực giao thông đường
bộ thì ô tô nói chung và ô tô khách nói riêng có tầm ảnh hưởng rất lớn tới việc vận
chuyển hàng hóa, con người, trong đó ô tô khách là loại phương tiện giao thông
công cộng giải quyết vấn đề ùn tắc giao thông đô thị và lưu thông liên tỉnh…
Song song với sự phát triển đó thì tai nạn giao thông cũng tăng đáng kể, chỉ
trong năm 2013 số vụ tai nạn đường bộ xảy ra 30.874 vụ, trong đó có đến 21% là do
người điều khiển ô tô gây ra và 9,7% liên quan đến ô tô chở khách. Các vụ tai nạn
diễn ra có thể là trực diện, từ bên hông hay đằng sau, quá trình va chạm diễn ra làm
biến dạng cấu trúc khung xe làm tổn thương đến hành khách bên trong. Do đó vấn
đề đảm bảo an toàn cho xe và bảo vệ hành khách bên trong xe được các nhà thiết
kế, sản xuất xe trên thế giới quan tâm hàng đầu.
Hiện nay, đa số các nhà thiết kế chế tạo ô tô trên thế giới dựa vào tiêu chuẩn
an toàn Châu Âu ECE-R66 (Economic Commission of Erope, Regulation 66) thực
hiện nghiên cứu an toàn kết cấu khung xương dưới điều kiện lật nghiêng. Tiêu
chuẩn này do Uỷ Ban kinh tế Châu Âu sáng lập, phiên bản mới nhất được chỉnh lý
vào cuối tháng 2 năm 2006, ECE-R66 quy định cường độ cứng khung xương ô tô
khách 22 chỗ ngồi trở lên (bao gồm tài xế và phu xe). Trong bộ tiêu chuẩn này cung
cấp nhiều phương pháp sát hạch tính an toàn, yêu cầu kỹ thuật rất chi tiết và thuận
lợi cho nhà sát hạch, nếu không tiến hành thí nghiệm nguyên chiếc ô tô khách lật
nghiêng thì tiêu chuẩn nầy cho phép nhà chế tạo lựa chọn một trong bốn phương
pháp sát hạch sau đây:

GVHD: TS. Nguyễn Thành Tâm

Trang 1

HVTH: Dương Chí Thiện


S

K

L

0

0

2

1

5

4