NGHIÊN cứu THIẾT kế cải TIẾN TÍNH AN TOÀN kết cấu đầu ô tô KHÁCH

1

Technical Library
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CẢI TIẾN TÍNH AN TOÀN KẾT CẤU ĐẦU Ô TÔ KHÁCH
KHI XẢY RA VA CHẠM TRỰC DIỆN
TS. Nguyễn Thành Tâm
Khoa Công nghệ Động lực, Trường Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh
TÓM TẮT
Nghiên cứu này xây dựng mô hình phần tử hữu hạn ô tô khách, dùng phần mềm LS – DYNA tiến
hành mô phỏng phân tích tính an toàn kết cấu đầu ô tô khách khi xảy ra va chạm trực diện 40%, 100%.
Phân tích kết quả mô phỏng cho thấy, kết cấu đầu ô tô khách sau khi va chạm bị biến dạng rất lớn, chèn
ép không gian an toàn người lái. Căn cứ vào vấn đề tồn tại kết cấu đầu xe, tiến hành đưa ra các phương
án thiết kế cải tiến, đồng thời mô phỏng và kiểm nghiệm. Kết quả mô phỏng cho thấy, tại vị trí biến
dạng thêm các thanh trợ lực và hấp thu năng lượng va chạm thì đầu xe biến dạng ít, gia tốc va chạm
giảm, bảo đảm tính an toàn cho hành khách.
Từ khóa: va chạm trực diện, kết cấu ô tô khách, phân tích mô phỏng, cải tiến.

SIMULATION RESEARCH STRUCTURE SAFETY FIRST CUSTOMER CAR SEAT WHEN
FRONTAL COLLISION
Dr. Nguyễn Thành Tâm
(Automotive Engineering Faculty, Industrial University of Ho Chi Minh City)
ABSTRACT
In this paper, build model the finite element for passenger car, use LS - DYNA software to calculating
analyzing, simulating safety structural passenger car head when the collision frontal happens 40%,
100%. The simulation results analysis shows structure head passenger car after the collision large
deformation, tamponade safety space of the driver. Aimed at existing problems of the passenger car
structure, conducting make the improvement options, simultaneously simulation and test. The
simulation results show that the distortion at the locations the head passenger car in add bars power
assist less distortion, accelerator collision reduced, meet requirements design.
Keywords: Structural passenger cars, frame car, design of experiments, analysis simulation,
improvement.

2

Technical Library
1. Giới thiệu
Hiện nay, an toàn giao thông là vấn đề nhứt nhói đặt lên vai nhà quản lý và thiết kế giao thông, tai
nạn giao thông rình rập xảy ra, số vụ xảy ra ngày một tăng và nghiêm trọng. Theo thông kê tình hình an
toàn giao thông tại Việt Nam trong những năm 2001 đến năm 2006 cho thấy trung bình mỗi năm xảy ra
khoảng 24.000 vụ tai nạ giao thông làm chết khoảng 11.000 người và bị thương khoảng 27.000 người
[4]. Các loại hình tai nạn giao thông bao gồm va chạm trực diện, va chạm sau, va chạm mặt bên,vv; vụ
tai nạn giao thông làm nhiều người chết phải kể đến là tai nạn xe chở nhiều người như xe khách. Tỉ lệ
các loại hình tai nạn giao thông ở Việt Nam được thể hiện ở bảng 1.
Bảng 1: Tỷ lệ % các dạng va chạm tai nạn giao thông ở Việt Nam
Dạng va chạm
Số tai nạn
Tỷ lệ %
Va chạm trực diện
741
53,6
Va chạm sau
108
7,8
Va chạm bên
443
32,1
Nóc và gầm
38
2,7
Va chạm khác

52
3,8
Tổng số
1382
100
Theo số liệu thống kê của một số nước công nghiệp phát triển như Mỹ, Đức, Anh,vv, tỉ lệ các loại
hình tai nạn giao thông ở các nước được thể hiện ở bảng 2 [4]:
Bảng 2: Tỷ lệ % các dạng va chạm tai nạn giao thông ở một số nước
Dạng va chạm
Mỹ
Đức
Anh
(1993) (1989) (1986)
Va chạm trực
51,5
58,3
66,7
diện
Va chạm sau
3,8
10,8
6,3
Va chạm bên
29,6
22,1
23,1
Nóc và gầm
3,6
1,6
1

Va chạm khác
11,5
7,2
2,9
Tổng số
100
100
100
Theo số liệu thống kê ở bảng 1 và bảng 2 cho thấy, khoảng 50% đến 60% số vụ là va chạm trực
diện, chiếm tỷ lệ lớn nhất, gây ra thiệt hại nặng nề nhất. Do đó, nghiên cứu thiết kế cải tiến tính an toàn
kết cấu đầu ô tô khách là khâu quan trọng trong quá trình thiết kế ô tô. Shen Fu Lin ứng dụng các phần
mềm phân tích kết cấu hiện đại như ANSYS, LS – DYNA phân tích kết cấu đầu, dầm xe khách. Kết quả
tính toán phân tích cho phép đánh giá được độ bền khung xương và đề xuất phương pháp cải tiến về kết
cấu [2]. Trong những năm gần đây, một số nhà khoa học ở các cơ quan nghiên cứu trong nước đã có
nhiều nỗ lực trong việc xây dựng các cơ sở đánh giá độ bền khung vỏ xe dưới tác động ở các loại tải
trọng khác nhau, nhưng chỉ dừng lại chỉ dừng lại ở tính toán lý thuyết [4]. Nghiên cứu này ứng dụng kỹ
thuật CAE tiến hành xây dựng mô hình phần tử hữu hạn mô phỏng phân tích tính an toàn kết cấu đầu ô
tô khách; trên cơ sở kết quả phân tích tính an toàn tiến hành cải tiến kết cấu nhằm tăng tính an toàn cho
hành khách.

2. Xây dựng mô hình phần tử hữu hạn khung xương ô tô khách
2.1 Tiêu chuẩn thử nghiệm va chạm
Quá trình xây dựng mô hình và mô phỏng dựa theo tiêu chuẩn đảm bảo không gian an toàn buông lái
của xe khi xảy ra va chạm trực diện ECE R94, 96/79/EC của Euro NCAP (European New Car
Assessment Programme) với thủ tục kiểm tra dựa trên những phát triển bởi Ủy ban an toàn châu Âu
EEVC (European Enhanced Vehicle - safety Committee) cho pháp luật [6].


3

Technical Library
Thí nghiệm chiếc xe sẽ được di chuyển với vận tốc thử nghiệm là 50 km/h đâm vào một chướng ngại
vật cố định, cứng, cao và rộng hơn tiết diện trước của xe. Chiếc xe được thử nghiệm va chạm trực diện
với 40%, 100% chiều rộng của xe vào chướng ngại vật [2].
Hạn chế thiết kế nội thất lấn sâu vào không gian bên trong, cũng như thay đổi vị trí của các bàn đạp sao
cho người lái có được khoảng cách an toàn tốt nhất khi tai nạn diễn ra.
2.1 Xây dựng mô hình
Mô hình thử nghiệm xe khách được tham khảo từ xe khách 42 chỗ của nhà sản xuất ô tô TRACOMECO
với chiều dài tổng thể L = 10.150 m, chiều rộng tổng thể B = 2.485 m, chiều cao tổng thể H = 3.515 m,
chiều dài cơ sở l = 5 m.
Trên cơ sở ứng dụng phần mềm Catia xây dựng cấu trúc khung xương xe khách gồm các mảng được
gắn với nhau: Đầu, khung bên trái, bên phải, nóc, sàn và chassis.
Khung xương xe được thiết kế với các bộ phận khung với nhiều loại thanh thép dạng ống, có tiết diện
hình chữ nhật. Bỏ qua việc xây dựng các bộ phận như vỏ, động cơ, kính, truyền động,... Để hạn chế mức
độ phức tạp của mô hình.

Hình 2.1 Mô hình 3D khung xương xe khách
Sử dụng phần mềm HyperMesh chỉnh sửa, chia lưới trên mô hình xe khách 3D và xây dựng mô
hình phần tử hữu hạn của khung xe khách. Tạo mô hình mặt đường, vật cản bằng cách sử dụng chức
năng hình học như Nodes, lines, Trasnlate trên giao diện HyperMesh. Chia lưới cho mô hình mặt
đường, vật cản theo kiểu lưới Mixed, kích thước lưới là 200mm.
Các bước xây dựng mô hình phần tử hữu hạn:
2.1 Chia lưới mô hình khung xương xe khách
Từ bảng User Profiles chọn môi trường Ls - Dyna. Nhập mô hình xe khách CAD 3D vào môi
trường HyperMesh, thực hiện tạo mặt giữa cho mô hình khung xương xe khách.
Chọn kiểu lưới hỗn hợp (Mixed) với kích thước 20 mm trên toàn bộ khung xương ô tô khách
2.2 Kiểm tra chất lượng lưới và chỉnh sủa lưới lỗi
Từ bảng điều khiển thông số chất lượng lưới qualityindex, tỷ lệ lưới bị lỗi càng nhỏ sẽ càng tốt.
Thực hiện thao tác sửa lưới bị lỗi trên giao diện HyperMesh [5], [7]. Sau đó, sử dụng check elems
panel để thực hiện việc kiểm tra chất lượng với các tiêu chuẩn phụ thuộc vào kích thước lưới.

2.3 Hàn lưới
Việc hàn lưới rất quan trọng, vì toàn bộ lưới phải được liên kết với nhau trên một mô hình cũng
như đảm bảo sự gắn kết giữa các chi tiết và liên kết rắn của khung xương xe khách, mặc dù tỷ lệ lỗi của
lưới đạt yêu cầu.


4

Technical Library

Hình 2.2 Cần hàn lưới để tạo liên kết chi tiết
Ta sử dụng phương pháp hàn Spotweld, theo cách hàn giữa các nút lưới using nodes, để đảm bảo
tính chặt chẽ, không bị ảnh hưởng khi có sự thay đổi về vật liệu của các chi tiết.
Lưới cần hàn tại các vị trí liên kết của các chi tiết, tại đó các lưới, nút lưới không liên kết với nhau tại
nơi tiếp xúc giữa các chi tiết, các mảng khung xương.

Hình 2.3 Các nút lưới được hàn với nhau
2.4 Chọn vật liệu
Từ việc chia lưới mô hình, thiết lập các thành phần (Components) trên mô hình như các bộ phận
khung xương xe. Chọn Material để tạo vật liệu. Sử dụng vật liệu có tính đàn hồi, cứng, dẻo như thép,
cao su. Vật liệu có tính đàn hồi, dẻo được thiết lập theo MATL1 là MAT ELASTIC cho lốp xe. Vật liệu
cứng được thiết lập theo MATL20 là MAT RIGID cho vật cản, đường, cầu xe. Vật liệu có tính đàn hồi
như thép được thiết lập theo MATL24 là MAT PIECEWISE LINEAR PLASTICITY cho khung xương
xe khách, và mâm bánh xe.
2.5 Tạo đặc tính cho mô hình
Tạo đặc tính cho mô hình bằng cách chọn Properties để xác định tính chất, bề dày, … cho các
thành phần (Components) đã được tạo trước trong HyperMesh. Từ đó có thể cập nhật các dữ liệu vào
Components đầy đủ.
Tra cứu vật liệu và thiết lập đặc tính cho mô hình, trong đó độ dày của cấu trúc khung xương
mảng đầu, khung bên trái, phải, nóc là 2mm, mảng sàn là 4mm. Cấu trúc mảng chính Chassis dày 8mm

đảm bảo sự cứng vững, bền, ổn định và an toàn khi xe chạy trên đường.
2.6 Tạo liên kết giữa các thành phần trong mô hình
Tạo liên kết giữa các chi tiết có vật liệu khác nhau bằng cách tạo Set Nodes.
Từ Tools, chọn Create Cards, tạo liên kết giữa trục xe với dầm và mâm với lốp xe băng cách
chọn CONSTRAIND EXTRA NODES SET.

Vị trí
đầu
người lái

Vị trí
đầu
người lái


5

Technical Library
Hình 2. 4 Tạo liên kết giữa trục với bệ đỡ
2.7 Tạo tiếp xúc giữa toàn bộ xe với mặt đường, vật cản
Trong chức năng Interfaces chọ kiểu tiếp xúc SurfaceToSurface (tiếp xúc bề mặt). Trong Tools,
chọn Create Cards, chọn tiếp phương pháp tiếp xúc theo kiểu CONTACT AUTOMATIC SURFACE
TO SURFACE, lấy các giá trị của hệ số ma sát là 0,15.
2.8 Xác định chiều trọng lực
Chiều trọng lực hay phương phản lực tác dụng của tải trọng xe lên đường. Các bước để tạo chiều
trọng lực tác dụng lên mặt đường. Trong Tools chọn Create Cards, LOAD với chiều trọng lực là
LOAD BODY Z.
Tạo đối tượng định vị hay cố định đối với vật cản, đường. Trong Analysis chọn Constraints,
chọn đối tượng là mặt đường, vật cản.
2.9 Gắn khối lượng bằng phương pháp chọn Nodes trên vị trí lưới

Mặc dù đã bỏ qua các bộ phận nhằm làm đơn giản quá trình mô phỏng nhưng cần nhập các giá trị
khối lượng của những bộ phận đầy đủ cho mô hình giống như chiếc xe khách thực tế.
Trong 1D chọn masses, xác định vị trí các bộ phận của xe và chọn Nodes để gắn khối lượng
Node đặt
khối lượng
trên lưới

Hình 2.4 Khối lượng đặt trên mô hình lưới
2.10 Xác định vị trí trên ghế ngồi của người lái để phân tích tác động
Khi xảy ra va chạm trực diện thì người lái và toàn bộ hành khách trong xe sẽ chịu tác động do sự thay
đổi vận tốc. Khi đó cơ thể sẽ va chạm với thành phần nội thất trong xe. Chịu ảnh hưởng lớn nhất là
người lái do độ biến dạng khung đầu xe làm không gian an toàn nơi người lái bị thu hẹp. Trong bài báo
này, xét tại vị trí của ghế người lái về gia tốc va chạm, đồng thời đảm bảo không gian an toàn buồng lái.
Xây dựng trên mô hình ghế người lái với 3 Node để giả lập cho các vị trí như đầu, trọng tâm, mặt ghế
ngồi của người lái. Trong Analysis, chọn Output Block, chọn Node cần khảo sát.
Vị trí
đầu
người lái

Mặt ghế
người lái

Vị trí
trọng tâm

Ghế
người lái

Hình 2.5 Vị trí người lái trên xe khách
2.11 Kiểm tra khối lượng xe khách và đặt điều kiện biên

Trong Tool chọn mass calc để tính khối lượng cho mô hình, thanh phần của mô hình. Tổng khối
lượng xe khách có tải là 9859kg.
Thiết lập điều kiện biên:
Trong Tools, chọn Create Cards,rồi chọn INITIAL, INITIAL VELOCITY, chọn tiếp
GENERATION, đặt tên Van toc.


6

Technical Library
Chọn các thông số đầu vào cho quá trình tính toán phân tích mô phỏng trên LS – DYNA. Trong
Analysis, chọn Control Cards, sau đó chọn các bảng điều khiển: KEYWORD, CONTROL
ENERGY, CONTROL HOURGLASS, CONTROL TERMINATION, DATABASE BINARY
D3PLOT, CONTROL TIMESTEP, DATABASE OPTION.

Hình 2.6 Xây dựng mô hình trên HyperMesh

3. Phân tích kết quả mô phỏng tính an toàn va chạm trực diện ô tô khách
Từ mô hình phần tử trên HyperMesh hoàn chỉnh, tiếp tục nhập mô hình chạy trên LS – DYNA,
phần mềm này có chức năng tính toán, phân tích mô phỏng và phát hiện lỗi một cách tự động theo thời
gian tùy vào cấu hình máy, tính phức tạp của mô hình.
Kết quả mô phỏng được thể hiện trên phần mềm HyperView sau tính toán, phân tích gồm: độ biến
dạng vật liệu, ứng suất, năng lượng va chạm, gia tốc, vận tốc trong quá trình mô phỏng va chạm.
Quá trình mô phỏng với tổng thời gian 180ms (0,18s), khoảng thời gian để xuất dữ liệu 6ms/lần.
Mức độ hao hụt năng lượng nhỏ hơn 1% so với tổng năng lượng va chạm.

Hình 3.1 Xe và vật cản 40% phía trước

Hình 3.2 Xe và vật cản 100% phía trước

Hình 3.3 Va chạm chưa cải tiến ở 0ms


7

Technical Library
Không gian đầu
xe bị biến dạng
nghiêm trọng

Hình 3.4 Sau va chạm 40% chưa cải tiến
Chassis bị
biến dạng

Hình 3.5 Biến dạng Chassis trước (trái) và sau (phải) va chạm 40% khi chưa cải tiến
Buồng lái
hoàn toàn bị
biến dạng

Hình 3.6 Va chạm 100% chưa cải tiến
Chassis bị biến
dạng đều 2 bên

a)

b)

Hình 3.7 Biến dạng Chassis khi va chạm 100% phía trước chưa cải tiến
Kết quả mô phỏng của mô hình chưa cải tiến (nguyên bản) theo hình 3.4 và hình 3.6 cho thấy sau
khi va chạm, toàn bộ khung xương đầu xe khách thử nghiệm 2 trường hợp va chạm 40%, 100% phía

trước xe khách với vật cản đều bị biến dạng nghiêm trọng và lấn sâu đến không gian hành khách sau ghế
người lái.
Va chạm 40% phía trước với vật cản: Độ biến dạng lớn hơn và thấy rõ tại phía đặt vật cản như
hình 3.4 và hình 3.5, đồng thời các thanh phía không có vật cản cũng bị uốn, kéo cong về phía có vật
cản.
Va chạm 100% phía trước với vật cản: lực va chạm được phân bố đều, do bề mặt tiếp xúc khi va
chạm là toàn bộ phía trước đầu xe khách nên độ biến dạng ít hơn so với va chạm 40% nhưng không gian
buồng lái bị chiếm và vẫn ảnh hưởng sâu đến không gian hành khách sau người lái.


8

Technical Library
Δv

F

m.a

Hình 3.8 Phân tích yếu tố va chạm đầu xe với vật cản cố định
Với kết quả mô phỏng ban đầu, tầm ảnh hưởng của vụ va chạm là rất nghiêm trọng do năng lượng
va chạm rất lớn, được tính theo công thức động năng, lực va chạm là hằng số [4]:
1
𝑊đ = 𝑚𝑣 2 = 𝐹. ∆𝑋𝑚𝑎𝑥
2
Trong đó:
m là khối lượng xe.
v là vận tốc chuyển động của xe.
F lực biến dạng tức thời.
ΔXmax độ biến dạng cực đại của đầu xe sau khi dừng va chạm.

Để hạn chế biến dạng khung xương đầu xe cần có phương pháp cải tiến nhằm hấp thụ năng lượng
va chạm đồng thời giảm ảnh hưởng của thay đổi gia tốc trong va chạm đến con người trên xe.

4. Phương án cải tiến kết cấu đầu ô tô khách
4.1 Chương trình cải tiến
 Phương án cải tiến thứ nhất: Tăng bề dày các thanh biến dạng đảm bảo độ bền.
Tăng bề dày chassis phía trước từ 8mm lên 40mm để đạt độ bền khi va chạm. Lúc đó khối lượng tổng
khối lượng xe khách có tải xe sẽ là 10976kg.
Nếu xét đến tính kính tế, khối lượng xe thì phương án cải tiến thứ nhất chưa đạt, ngoài ra an toàn của
con người trên xe còn phụ thuộc vào gia tốc va chạm, nếu bộ khung xương thiết kế cứng, khi va chạm
gia tốc sẽ tăng, rất nguy hiểm đến người trong xe.

Hình 4.1 Chassis phía trước đảm bảo bền 40mm
 Phương án cải tiến thứ hai: Thêm các thanh trợ lực và tăng bề dày, các hấp thụ năng lượng.
Theo cấu trúc khung xương ban đầu, từ kết quả biến dạng cấu trúc đầu xe và chassis phía trước.
Do đó, cần tạo thêm các thanh gắn phía trước của chassis có tác dụng hấp thụ một phần năng lượng va
chạm, đồng thời có thay đổi mới trong kết cấu chassis phía trước so với chassis phương án cải tiến thứ
nhất, cần thiết kế thêm các thanh gia cố, thực hiện qua nhiều lần mô phỏng thu được kết quả đạt yêu
cầu khi tăng độ dày chassis phía trước từ 8mm lên 14mm.


9

Technical Library
3 mảng
thép
phẳng

4 thanh
nối dài

6 thanh hấp
thụ lực

Các thanh gia
cố (xanh)

Hình 4.2 Các thanh hấp thụ lực và gia cố chassis trước
Thanh
hấp thụ
lực dày
8mm

Chassis
trước có
độ dày
14mm

Sàn xe có độ
dày 5mm

Chassis sau có
độ dày 8mm

Hình 4.3 Chassis và sàn xe đã được cải tiến
4.2 Đánh giá kết quả sau cải tiến về độ biến dạng cấu trúc khung xương và độ an toàn sau khi cải
tiến
Không gian buồng lái
ít biến dạng và đảm
bảo không gian an toàn

Hình 4.4 Mô phỏng ở 180ms va chạm 40% phía trước với vật cản sau cải tiến
Chassis ít bị
biến dạng

a)

b)

Hình 4.5 Biến dạng Chassis trước (a) và sau (b) va chạm 40% phía trước sau cải tiến
Kết quả mô phỏng va chạm 40% phía trước đầu xe sau cải tiến trong các hình 4.4 và hình 4.5 cho
thấy biến dạng khung xương rất ít so với chưa cải tiến. Không gian an toàn của người lái an toàn.
Không gian buồng lái ít
biến dạng và đảm bảo
không gian an toàn

Hình 4.6 Mô phỏng ở 180ms va chạm 100% phía trước với vật cản sau cải tiến


10

Technical Library
Độ biến dạng
được hạn chế

Hình 4.7 Biến dạng Chassis trước (trái) và sau (phải) va chạm 100% phía trước sau cải tiến
Kết quả mô phỏng va chạm 100% phía trước đầu xe sau cải tiến trong các hình 4.6 và hình 4.7
cũng thấy biến dạng khung xương an toàn so với ban đầu. Không gian an toàn người lái đảm bảo và ít
biến dạng hơn so với va chạm 40% sau khi cải tiến.
4.3 So sánh giá trị gia tốc

 So sánh giá trị gia tốc tại vị trí ghế người lái va chạm trực diện 40% phía trước
134

49,
6

Hình 4.8 Đồ thị gia tốc tại vị trí đầu ghế người lái va
chạm 40% phía trước
124,3

62,3

Hình 4.9 Giá trị gia tốc tại vị trí trọng tâm ghế người lái va chạm 40% phía trước


11

Technical Library
57,7

47,3

Hình 4.10 Giá trị gia tốc tại vị trí mặt ghế người lái va
chạm 40% phía trước
Bảng 4.1 Giá trị gia tốc lớn nhất tại các vị trí ghế người lái va chạm 40% phía trước
Đơn vị: mm/ms2
Chưa cải tiến

Cải tiến

Vị trí đầu ghế

134

49,6

Vị trí mặt ghế

57,7

47,3

Vị trí trọng tâm

124,3

62,3

Nhận xét:
Từ những đồ thị ở hình: 4.8, 4.9, 4.10 và giá trị gia tốc lớn nhất trong bảng 4.1 ta có kết quả gia tốc
chưa cải tiến là rất lớn so với gia tốc cải tiến.
Vì vậy, phương pháp cải tiến lần thứ hai đạt yêu cầu với va chạm trực diện 40% phía trước.
 So sánh giá trị gia tốc tại vị trí ghế người lái va chạm trực diện 100% phía trước
32,3

27

Hình 4.11 Giá trị gia tốc tại vị trí đầu ghế người lái va
chạm 100% phía trước

29

33,3

Hình 4.12 Giá trị gia tốc tại vị trí trọng tâm ghế người lái va chạm 100% phía trước


12

Technical Library
30

24,6

Hình 4.13 Giá trị gia tốc tại vị trí mặt ghế người lái va chạm 100% phía trước
Bảng 4.2 Giá trị gia tốc lớn nhất tại các vị trí ghế người lái va chạm 100% phía trước.
Đơn vị: mm/ms2
Chưa cải tiến

Cải tiến

Vị trí đầu ghế

32,3

27

Vị trí mặt ghế

30

24,6

33,3

29

Vị trí trọng tâm

Nhận xét:
Từ những đồ thị ở các hình 4.11, 4.12, 4.13 và giá trị gia tốc lớn nhất trong bảng 4.6 cho thấy kết
quả gia tốc chưa cải tiến là rất lớn so với gia tốc cải tiến lần thứ hai.
Gia tốc bằng a = 0 khi xe chuyển động đều tại thời điểm trước khi xảy ra va chạm (t = 0 ÷ 20ms).
Khi xe bắt đầu va chạm, gia tốc có sự biến thiên theo vận tốc. gia tốc có giá trị lớn nhất tại thời điểm
vận tốc thay đổi lớn. Những ảnh hưởng của va chạm 100% phía trước của đầu ô tô khách ghế ngồi ở cải
tiến lần thứ hai nằm trong giới hạn cho phép chịu đựng của con người (amax =300m/s2) [4]. Vì vậy,
phương pháp cải tiến lần thứ hai đạt yêu cầu với va chạm trực diện 100% phía trước.
Vậy xét đến không gian an toàn của hành khách và cả gia tốc thì phương pháp cải tiến lần thứ hai
là đạt yêu cầu.

5 Kết luận
Qua quá trình nghiên cứu thu được kết quả như sau:
Phần mềm HyperMesh và LS - DYNA có thể giúp những người sử dụng phần mềm và nhà sản xuất
chế tạo ô tô nắm bắt nhanh chóng những phương pháp chế tạo và cải tiến trong sản xuất ô tô.
Việc sử dụng phần mềm để tính toán mô phỏng sẽ làm giảm chi phí cho quá trình kiểm tra vì giảm
được thời gian và số lần thử nghiệm mô hình ở ngoài thực tế.
Qua mô phỏng ta thấy kết quả va chạm 40% của ô tô khách ghế ngồi phía trước ảnh hưởng đến
không gian hành khách nhiều hơn so với va chạm 100% phía trước.
Ảnh hưởng của vụ va chạm trực diện tác động của lực va chạm lên khung xương, làm khung
xương đầu xe bị biến dạng bắt đầu từ mặt tiếp xúc các thanh khung xương với vật cản. Lực va chạm tác

dụng làm biến dạng, gãy các thanh khung xương, đồng thời lực này được truyền dọc theo các thanh
khung xương chassis, đầu xe đến các thanh liên kết phía sau, các thanh này cũng bị biến dạng, thay đổi
ứng suất phụ thuộc vào độ lớn của lực va chạm từ đầu xe đến đuôi xe.
Trong quá trình va chạm, vận tốc xe thay đổi, dẫn đến gia tốc của ô tô khi chuyển động cũng thay
đổi đột ngột, gây nguy hiểm đến con người trên xe, vì vậy giá trị gia tốc càng nhỏ thì mức độ ảnh hưởng
xấu đến hành khách ngồi trong xe càng ít. Cần thiết kế, lắp đặt, bố trí những thanh hấp thụ năng lượng
va chạm được gắn vào phía trước xe ô tô là rất cần thiết khi xảy ra va chạm mà không ảnh hưởng đến
quy định về chiều dài, trọng tải xe, tầm nhìn khi lái, đảm bảo tính thẩm mĩ.
 Hướng nghiên cứu phát triển và kiến nghị:


13

Technical Library
Do hạn chế về mặt thời gian nên trong phần nghiên cứu của đề tài này chưa hoàn toàn tối ưu phần
cải tiến đầu ô tô xe khách ghế ngồi khi xảy ra va chạm trực diện, chúng tôi đưa ra hướng nghiên cứu
phát triển và kiến nghị như sau:
Tiếp tục nghiên cứu mô phỏng, cải tiến đầu ô tô xe khách khi xảy ra va chạm trực diện tối ưu hơn.
Thiết kế các chi tiết có khả năng hấp thụ năng lượng va chạm tốt hơn, giá trị gia tốc va chạm thấp.
Nghiên cứu tìm hiểu và chế tạo ra vật liệu vừa bền, nhẹ để đảm tính an toàn cho hành khách ngồi
trong xe cũng như khung xương xe khách chạy ở tốc độ cao khi va chạm ít gây thương vong về con
người cũng như biến dạng của khung xương đồng thời tiết kiệm được nhiên liệu.
Áp dụng những kết quả cải tiến đạt được trong quá trình mô phỏng vào thực tế để cải tiến làm
tăng thêm tính an toàn cho hành khách ngồi trong xe và khung xương xe khách, góp phần làm giảm
những thương vong đáng tiếc xảy ra khi va chạm ở tốc độ cao.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, NXB Đại Học Quốc Gia Tp.HCM, Tp. Hồ Chí Minh.2012.
[2] Shen Fu Lin, Deng Jing Tao, Xie Xu Liang, Sun Zhi Hua. Research on Simulation and Improvement
of Coach Frontal Crash, China Journal of Highway and Transport. Vol. 23. Nọ. 2010.
[3] Đặng Quý, Nghiên cứu và tính toán động lực học va chạm ô tô, các biện pháp giảm tổn thất khi va

chạm, nguồn từ trang Web: />[4] Nguyễn Quang Anh (2007), Nghiên cứu động lực học và độ bền của khung vỏ ô tô va chạm trực
diện, nguồn từ trang Web: />[5] Nguồn tham khảo hướng dẫn phần mềm HyperWorks từ trang Web:

[6] Nguồn tham khảo tiêu chuẩn Châu Âu về va chạm trực diện của xe từ trang Web:
/>[7] Phần trợ giúp trong phần mềm HyperWorks và LS – DYNA
[8] Nguồn tham khảo tính chất vật lý của vật liệu từ trang Web: hoc/Bai35.Bien dang co VR.htm
[9] Nguồn tham khảo liệu từ trang Web: số Poisson.
[10] Livermore Software Technology Corporation (2007), LS – DYNA KEYWORDUSER’S MANUAL,
phiên bản 971 (quyển 1).