Nghiên cứu thiết kế tối ưu kết cấu an toàn lật nghiêng ô tô khách ghế ngồi universe trên cơ sở tiêu chuẩn an toàn châu âu ECE r66

Mặc dù xe khách là một trong những phương tiện an toàn nhất nhưng tai nạn gây ra chấn thương, thương vong vẫn xảy ra, đặc biệt là tai nạn lật nghiêng và chạm trực diện làm cho nhiều người chấn thương và tử vong cùng lúc đó. Do đó, vấn đề về an toàn hành khách là vấn đề quan trọng đối với các nhà sản xuất xe khách.

Đề tài ứng dụng kỹ thuật máy tính (CAE) xây dựng mô hình phần tử hữu hạn xe khách Universe ghế ngồi. Sau đó mô phỏng phân tích độ cứng khung xương ban đầu của mô hình theo tiêu chuẩn an toàn lật nghiêng Châu Âu ECE R66. Kết quả độ cứng, khối lượng khung xương ban đầu lớn. Tiến hành giảm bề dày theo cách truyền thống để khung xương biến dạng chạm đến không gian an toàn, làm giảm

khối lượng khung xương xe khách. Tiếp tục cải tiến bằng việc thay đổi thiết kế về kết cấu khung xương ở những vị trí ảnh hưởng đến biến dạng. Kết quả cải tiến cho thấy khối lượng giảm thêm 5%. Tuy nhiên, phương pháp cải tiến này chưa thật sự tối ưu. Thông qua bài toán tối ưu, tiến hành thiết kế thực nghiệm mô phỏng đưa ra phương trình hồi quy thực nghiệm bằng SPSS.

Ứng dụng giải thuật di truyền GA trong Matlab để giải phương trình hồi quy thực nghiệm để tìm kích thước độ dày thép tương ứng với biến thiết kế được chọn với hàm mục tiêu là: tổng khối lượng các biến được chọn là nhỏ nhất và các ràng buộc điều kiện về khoảng cách từ khung xương đến không gian an toàn phải lớn hơn không. Kết quả đạt được là tổng khối lượng các biến được chọn giảm 18,5% so với trước khi tối ưu.

NỘI DUNG:

Chƣơng 1. TỔNG QUAN ......................................................................................... 1

1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................ 1

1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước .......................................................... 1

1.2.1. Nghiên cứu trong nước...................................................................................... 2

1.2.2. Nghiên cứu ngoài nước ..................................................................................... 3

1.3. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................. 4

1.4. Đối tượng nghiên cứu........................................................................................... 5

1.5. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................... 5

1.6. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................ 5

1.7. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................................. 5

1.8. Sơ đồ nghiên cứu .................................................................................................. 6

Chƣơng 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM........................ 7

2.1. Cơ sở lý thuyết ..................................................................................................... 7

2.1.1. Tiêu chuẩn va chạm trực diện ........................................................................... 7

2.1.2. Tiêu chuẩn tính an toàn lật nghiêng ô tô khách ECE R66 ................................ 7

2.2. Lý thuyết biến dạng phi tuyến tính ...................................................................... 9

vii

2.3. Xác định trọng tâm xe ........................................................................................ 13

2.3.1. Xác định trọng tâm theo chiều dọc ................................................................. 13

2.3.2. Xác định trọng tâm theo chiều cao .................................................................. 13

2.3.3. Xác định độ lệch trọng tâm theo chiều ngang ................................................. 14

2.3.4. Giới hạn lật đổ. ................................................................................................ 15

2.3.5 Vận tốc góc khi lật ........................................................................................... 17

2.3.6. Vận tốc góc ban đầu 0

................................................................................... 18

2.3.7. Kết luận ........................................................................................................... 20

2.4. Phần mềm HyperMesh ....................................................................................... 20

2.5. Phần mềm HyperView ....................................................................................... 21

2.6. Phần mềm Ls – Dyna ......................................................................................... 22

2.7. Phần mềm SPSS ................................................................................................. 22

2.8. Phần mềm Matlab .............................................................................................. 23

Chƣơng 3. XÂY DỰNG MÔ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN XE Ô TÔ KHÁCH

................................................................................................................................... 24

3.1. Xây dựng mô hình xe khách Universe 3D ......................................................... 24

3.1.1. Bản vẽ Cad 2D xe Universe ............................................................................ 25

3.1.2. Bản vẽ 3D xe Universe Ghế ngồi .................................................................... 29

3.2. Tạo mặt giữa và chỉnh sửa mô hình trong Hypermesh ...................................... 30

3.2.1 Tạo mặt giữa cho mô hình ............................................................................... 30

3.2.2. Chỉnh sửa mô hình .......................................................................................... 31

3.3. Chia lưới mô hình và kiểm tra chất lượng lưới .................................................. 31

3.3.1. Chia lưới .......................................................................................................... 31

3.3.2. Chỉnh sửa và kiểm tra lưới .............................................................................. 32

3.4. Thiết lập mô hình lật nghiêng theo tiêu chuẩn ECE R66 .................................. 37

3.4.1.Thiết kế mặt phẳng lật và mặt phẳng va chạm. ................................................ 37

3.4.2. Thiết kế không gian an toàn theo tiêu chuẩn ECE R66 .................................. 39

3.5. Tạo vật liệu, thuộc tính và gán điều kiện biên theo tiêu chuẩn ECE R66 ......... 39

3.5.1. Tạo vật liệu ...................................................................................................... 39

viii

3.5.2. Tạo thuộc tính ................................................................................................. 42

3.5.3. Gán thông số vật liệu và thuộc tính vào đối tượng cần thiết lập ..................... 42

3.5.4. Điều kiện biên theo tiêu chuẩn ECE R66 ....................................................... 43

3.6. Tính toán khối lượng tổng thể và đặt khối lượng lên mô hình .......................... 43

3.6.1. Tính toán khối lượng tổng thể mô hình .......................................................... 44

3.6.2. Đặt khối lượng lên mô hình ............................................................................ 45

3.7. Tạo phương trọng lực tác dụng .......................................................................... 46

3.8. Tạo liên kết toàn bộ các phần trên mô hình. ...................................................... 47

3.8.1. Tạo liên kết không gian an toàn với sàn xe ..................................................... 47

3.8.2. Tạo liên kết các đối tượng còn lại ................................................................... 49

3.9. Tạo tiếp xúc cả xe với mặt đường và đặt vận tốc góc Omega ........................... 52

3.9.1. Tạo tiếp xúc cả xe với mặt đường ................................................................... 52

3.10. Xuất tọa độ trọng tâm và tạo tín hiệu khảo sát thông tin đầu ra. ..................... 54

3.10.1. Xuất tọa độ trọng tâm của xe ........................................................................ 54

3.10.2. Tạo tín hiệu khảo sát thông tin đầu ra của trọng tâm .................................... 55

3.11. Tạo thẻ Control Cards để điều khiển quá trình mô phỏng ............................... 55

3.12. Kiểm tra lỗi trước khi đưa vào LS – Dyna mô phỏng ..................................... 57

3.13. Xuất file trong Hypermesh và quá trình mô phỏng trong LS – Dyna.............. 58

3.13.1. Xuất file trong Hypermesh ............................................................................ 58

3.13.2. Chạy file mô phỏng trong LS – Dyna ........................................................... 59

3.14. Hiển thị kết quả trên Hyperview ...................................................................... 60

3.15. Kết luận ............................................................................................................ 61

Chƣơng 4. PHÂN TÍCH KẾT QUẢ MÔ PHỎNG – THIẾT KẾ CẢI TIẾN VÀ

TỐI ƢU MÔ HÌNH KHUNG XƢƠNG ................................................................ 62

4.1. Giới thiệu ............................................................................................................ 62

4.2. Hiện thị kết quả trong Hyperview ...................................................................... 62

4.2.1. Vị trí xuất hiện ứng suất tập trung .................................................................. 63

4.2.2. Kết luận mô hình ban đầu từ kết quả mô phỏng ............................................. 65

4.3. Giảm độ dày khung xương bên hông để đạt tới không gian an toàn ................. 65

4.4. Cải tiến và kết quả .............................................................................................. 66

4.4.1. Cải tiến ............................................................................................................ 66

4.4.2. Kết quả cải tiến ................................................................................................ 68

4.5. Thiết kế tối ưu mô hình khung xương ................................................................ 69

4.5.1. Chọn biến lượng tối ưu hóa cho mô hình khung xương ................................. 69

4.5.2. Thiết kế thí nghiệm mô phỏng ........................................................................ 70

4.6. Kết quả thu thập số liệu thí nghiệm mô phỏng .................................................. 71

4.7. Dùng SPSS lập phương trình hồi quy thực nghiệm ........................................... 72

4.7.1. Thực hiện tính toán hồi quy ............................................................................ 73

4.7.2. Kết quả hồi quy trọng lượng M theo các biến x

4.7.3. Kết quả hồi quy của khoảng cách D

.............................................................. 75

4.7.4. Kết quả hồi quy của khoảng cách D

.............................................................. 75

4.8. Giải phương trình hồi quy bằng Matlab ............................................................. 76

4.9. Mô phỏng kiểm nghiệm quá trình tính toán tối ưu. ........................................... 79

4.10. Kết luận ............................................................................................................ 80

Chƣơng 5. KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN .......................................... 81

5.1. Kết luận chung ................................................................................................... 81

5.2. Hạn chế và hướng phát triển của đề tài .............................................................. 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO ..

LINK 1 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK 2 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK 3 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK 4 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK DOWNLOAD