Hoàn thiện thiết kế, công nghệ chế tạo và lắp ráp dòng xe mini buýt thông dụng 6 - 8 chỗ ngồi mang nhãn hiệu Việt Nam - Phần tính biến dạng và ứng suất vỏ xe

BCN VSAE CATD Bé C«ng nghiÖp Héi Kü s− « t« ViÖt Nam Trung t©m ph¸t triÓn c«ng nghÖ « t« =====o0o===== B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc kü thuËt Dù ¸n Hoµn thiÖn thiÕt kÕ, c«ng nghÖ chÕ t¹o vµ l¾p r¸p dßng xe mini buýt th«ng dông 6 ÷ 8 chç ngåi mang nh∙n hiÖu ViÖt Nam M· sè: KC.05.DA.13 ______________________________ PhÇn tÝnh biÕn d¹ng vµ øng suÊt vá xe PGS.TS. D− Quèc ThÞnh 6091-3 07/9/2006 Hµ Néi, 06-2006 Môc lôc 1. Gi¶i bµi to¸n tÝnh biÕn d¹ng cña vá xe b»ng ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n (PTHH)...........1 1.1. Mét sè kh¸i niÖm cña ph−¬ng ph¸p PTHH ........................................................................1 1.2. Ch−¬ng tr×nh ph©n tÝch kÕt cÊu ANSYS ............................................................................3 1.2.1. Tæng quan vÒ ANSYS ...........................................................................................3 1.2.2. KÕt cÊu phÇn mÒm ANSYS ....................................................................................4 1.2.3. CÊu tróc tÖp d÷ liÖu vµo vµ d¹ng d÷ liÖu ra cña ANSYS. ........................................9 1.3. C¬ së thiÕt lËp m« h×nh PTHH cña vá xe. ...............................................................10 1.3.1. §Æc ®iÓm, ph©n lo¹i vµ t¶i träng t¸c dông lªn khung vá xe...................................10 1.3.2. Kü thuËt ph©n m¶nh cÊu tróc « t«..........................................................................12 1.3.3. C¬ së vµ ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh l−íi nót vµ PTHH. ..............................................13 1.4. X©y dùng m« h×nh PTHH cña vá xe mini buýt 8 chç ngåi sö dông cho ch−¬ng tr×nh ANSYS. ......................................................................................................13 1.4.1 Gi¶ thiÕt vµ c¸c b−íc x©y dùng m« h×nh.................................................................13 1.4.2. X¸c ®Þnh hÖ to¹ ®é chung. .....................................................................................14 1.4.3. Ph©n m¶nh cÊu tróc vá xe minibus 8 chç ngåi .....................................................15 1.4.4. X¸c ®Þnh c¸c nót, l−íi, vµ g¸n c¸c phÇn tö trªn tõng m¶nh ..................................19 1.4.5. M« h×nh tÝnh cña bµi to¸n x¸c ®Þnh biÕn d¹ng vµ øng suÊt cña vá xe MEFFA. ....21 2. TÝnh to¸n biÕn d¹ng vµ øng suÊt cña vá xe minibus 8 chç ngåi. ........................................22 2.1. X¸c ®Þnh t¶i träng ®éng cho bµi to¸n ®éng sö dông hµm thêi gian. .................................22 2.2. Mét sè kÕt qu¶ tÝnh to¸n øng suÊt vµ biÕn d¹ng vá xe minibus 8 chç ngåi .....................23 2.2.1. Tr−êng hîp vËn tèc ban ®Çu cña xe va ch¹m V0 =15km/h, ph−¬ng va ch¹m 900 24 2.2.2. Tr−êng hîp vËn tèc ban ®Çu cña xe va ch¹m V0 =20km/h, ph−¬ng va ch¹m 900, cßn xe bÞ va ch¹m cã vËn tèc b»ng 0. C¸c kÕt qu¶ ®−îc tr×nh bµy trªn h×nh(14) .25 2.2.3. Tr−êng hîp vËn tèc ban ®Çu cña xe va ch¹m V0 =48km/h, ph−¬ng va ch¹m 430, cßn xe bÞ va ch¹m cã vËn tèc b»ng 0. C¸c kÕt qu¶ ®−îc tr×nh bµy trªn h×nh(15) .26 - 1 - tÝnh biÕn d¹ng vµ øng suÊt vá xe minibus 6-8 chç ngåi 1. Gi¶i bµi to¸n tÝnh biÕn d¹ng cña vá xe b»ng ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n (PTHH). 1.1. Mét sè kh¸i niÖm cña ph−¬ng ph¸p PTHH Ph−¬ng ph¸p PTHH lµ ph−¬ng ph¸p gi¶i c¸c bµi to¸n kÕt cÊu kÕ thõa t− t−ëng cña ph−¬ng ph¸p xÊp xØ hµm vµ ph−¬ng ph¸p sai ph©n h÷u h¹n. Trong ph−¬ng ph¸p PTHH, vËt thÓ liªn tôc ®−îc thay thÕ b»ng mét sè h÷u h¹n c¸c phÇn tö rêi r¹c cã h×nh d¹ng ®¬n gi¶n, nèi víi nhau ë mét sè ®iÓm ®−îc qui ®Þnh gäi lµ nót. C¸c phÇn tö nµy gi÷ nguyªn tÝnh chÊt liªn tôc trong ph¹m vi cña mçi phÇn tö, nh−ng do cã h×nh d¹ng ®¬n gi¶n vµ kÝch th−íc bÐ nªn cho phÐp nghiªn cøu nã dÔ dµng h¬n trªn c¬ së c¸c qui luËt vÒ ph©n bè chuyÓn vÞ vµ néi lùc. BiÕn d¹ng vµ øng suÊt bªn trong phÇn tö còng ®−îc biÓu diÔn theo chuyÓn vÞ nót. V× vËy cã thÓ dïng nguyªn lý chuyÓn vÞ kh¶ dÜ hoÆc nguyªn lý cùc tiÓu thÕ n¨ng ®Ó ®−a ra ph−¬ng tr×nh c©n b»ng cho phÇn tö víi c¸c chuyÓn vÞ nót lµ Èn sè. C¸c ®Æc tr−ng c¬ b¶n cña mçi phÇn tö ®−îc x¸c ®Þnh vµ m« t¶ d−íi d¹ng c¸c ma trËn ®é cøng cña c¸c phÇn tö. C¸c ma trËn nµy ®−îc sö dông ®Ó ghÐp c¸c phÇn tö thµnh mét m« h×nh rêi r¹c ho¸ cña kÕt cÊu thùc còng d−íi d¹ng mét ma trËn ®é cøng cña c¶ kÕt cÊu. C¸c t¸c ®éng ngoµi g©y ra néi lùc vµ chuyÓn vÞ cña kÕt cÊu ®−îc qui ®æi vÒ c¸c øng lùc t¹i nót vµ ®−îc m« t¶ trong ma trËn t¶i träng nót t−¬ng ®−¬ng. C¸c Èn sè cÇn t×m lµ c¸c chuyÓn vÞ nót (hoÆc néi lùc t¹i c¸c nót) ®−îc x¸c ®Þnh trong ma trËn chuyÓn vÞ nót hoÆc ma trËn néi lùc nót. C¸c ma trËn ®é cøng, ma trËn chuyÓn vÞ nót, ma trËn t¶i träng ®−îc gäi lµ c¸c ma trËn c¬ b¶n quan hÖ víi nhau trong ph−¬ng tr×nh c©n b»ng theo qui luËt tuyÕn tÝnh hay phi tuyÕn tuú thuéc vµo øng xö thËt cña kÕt cÊu. ThuËt to¸n cña ph−¬ng ph¸p PTHH ®−îc x©y dùng dùa trªn viÖc x¸c lËp c¸c ma trËn c¬ b¶n vµ qui luËt liªn hÖ gi÷a c¸c ma trËn nµy ®Ó cã thÓ ph¶n ¸nh gÇn ®óng c¸ch øng xö thËt cña kÕt cÊu vµ c¸c t¸c ®éng lªn kÕt cÊu. M« h×nh to¸n cña ph−¬ng ph¸p PTHH lµ hÖ c¸c ph−¬ng tr×nh ®¹i sè tuyÕn tÝnh hoÆc phi tuyÕn. §iÒu kiÖn tån t¹i nghiÖm cña hÖ ph−¬ng tr×nh nµy ®−îc m« t¶ qua c¸c ®iÒu kiÖn liªn kÕt cña kÕt cÊu th−êng gäi lµ c¸c ®iÒu kiÖn biªn cña bµi to¸n. - 2 - Th«ng th−êng c¸c phÇn mÒm ph©n tÝch kÕt cÊu hiÖn nay ®Òu cã thÓ tÝnh to¸n cho c¸c tr¹ng th¸i tÜnh vµ ®éng. Ph©n tÝch kÕt cÊu trong bµi to¸n tÜnh lµ gi¶i hÖ ph−¬ng tr×nh tuyÕn tÝnh. [ ] RuK ρρ =. (1) Trong ®ã : [ ]K - ma trËn ®é cøng, u ρ - vÐc t¬ c¸c kÕt qu¶ chuyÓn vÞ, R ρ - vÐc t¬ c¸c lùc. Ph©n tÝch kÕt cÊu trong bµi to¸n ®éng cã nhiÒu d¹ng: Ph©n tÝch theo tr¹ng th¸i dao ®éng ®iÒu hoµ, ph©n tÝch theo trÞ riªng vµ c¸c vÐc t¬ riªng, ph©n tÝch phæ ph¶n øng hay hµm thêi gian. Khi tÝnh to¸n kÕt cÊu chÞu t¶i träng ®éng theo phæ ph¶n øng hoÆc khi ph©n theo hµm thêi gian dïng ph−¬ng ph¸p xÕp chång, cÇn ph¶i x¸c ®Þnh c¸c d¹ng dao ®éng tù do cã lùc c¶n vµ tÇn sè dao ®éng cña hÖ. §iÒu nµy ®i ®Õn gi¶i nghiÖm cña bµi to¸n trÞ riªng sau: [ ][ ] [ ][ ][ ]2... ΩΦ= MuK (2) Trong ®ã : [ ]K : ma trËn ®é cøng, [ ]M : ma trËn chÐo khèi l−îng, [ ]2Ω : ma trËn chÐo cña c¸c trÞ riªng, [ ]Φ : ma trËn cña c¸c vÐc t¬ riªng t−¬ng øng. Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng ®éng kÕt hîp víi ph¶n øng cña kÕt cÊu víi phæ gia tèc nÒn cã thÓ viÕt: [ ] [ ] [ ] gWMuMuCuK ρ&ρ&ρρ =++ ... (3) Trong ®ã : [ ]K : ma trËn ®é cøng, [ ]C : ma trËn c¶n [ ]M : ma trËn chÐo khèi l−îng, gW ρ : gia tèc nÒn uuu &ρ&ρρ ,, : c¸c vÐc t¬ chuyÓn vÞ, vËn tèc, gia tèc cña nót. - 3 - Sau khi gi¶i hÖ ph−¬ng tr×nh trªn x¸c ®Þnh ®−îc c¸c Èn sè lµ c¸c chuyÓn vÞ nót, cã thÓ tiÕp tôc x¸c ®Þnh tr−êng øng suÊt, biÕn d¹ng cña kÕt cÊu theo qui luËt ®· biÕt cña c¬ häc. ThuËt to¸n tæng qu¸t cña ph−¬ng ph¸p PTHH bao gåm c¸c b−íc sau: B−íc 1). Rêi r¹c ho¸ c¸c kÕt cÊu thùc thµnh mét l−íi c¸c phÇn tö chän tr−íc m« t¶ d¹ng h×nh häc cña kÕt cÊu vµ phï hîp víi yªu cÇu chÝnh x¸c cña bµi to¸n. B−íc 2). X¸c ®Þnh c¸c ma trËn c¬ b¶n cho tõng phÇn tö. B−íc 3). GhÐp c¸c ma trËn c¬ b¶n cïng lo¹i thµnh ma trËn kÕt cÊu theo trôc to¹ ®é chung cña c¶ kÕt cÊu. B−íc 4). §−a ®iÒu kiÖn biªn vµo ma trËn ®é cøng cña kÕt cÊu ®Ó khö d¹ng suy biÕn cña nã. B−íc 5). Gi¶i hÖ ph−¬ng tr×nh ®Ó x¸c ®Þnh ma trËn chuyÓn vÞ nót cña c¶ kÕt cÊu. B−íc 6). Tõ chuyÓn vÞ nót x¸c ®Þnh néi lùc cho tõng phÇn tö. B−íc 7). VÏ biÓu ®å néi lùc cña kÕt cÊu. Trong phÇn nµy tËp trung nghiªn cøu kh¶ n¨ng tÝnh to¸n biÕn d¹ng vµ øng suÊt cña vá xe b»ng c¸c phÇn mÒm ph©n tÝch kÕt cÊu trªn c¬ së cña ph−¬ng ph¸p PTHH. C¸c phÇn mÒm tÝnh to¸n biÕn d¹ng vµ øng suÊt theo PTHH hiÖn nay cã kh¸ nhiÒu, trong ®ã phÇn mÒm ANSYS hiÖn ®ang sö dông phæ biÕn ë ViÖt Nam. §Ó cã thÓ ph©n tÝch kÕt cÊu vá xe b»ng phÇn mÒm nµy cÇn x©y dùng m« h×nh PTHH cña vá xe vµ x¸c ®Þnh ®iÒu kiÖn biªn còng nh− ®iÒu kiÖn t¶i träng t¸c dông lªn chóng. §Ó n¾m ®−îc tr×nh tù vµ x©y dùng bµi to¸n tÝnh biÕn d¹ng vµ øng suÊt vá xe trong ANSYS, tr−íc hÕt cÇn giíi thiÖu s¬ l−îc vÒ ANSYS vµ kh¶ n¨ng øng dông cña nã. 1.2. Ch−¬ng tr×nh ph©n tÝch kÕt cÊu ANSYS 1.2.1. Tæng quan vÒ ANSYS ANSYS lµ mét gãi phÇn mÒm FEA (Finite Element Analysis) hoµn chØnh dïng ®Ó m« pháng, tÝnh to¸n, thiÕt kÕ trong c«ng nghiÖp, ANSYS ®· vµ ®ang ®−îc sö dông réng r·i trªn toµn thÕ giíi trong hÇu hÕt c¸c lÜnh vùc kü thuËt nh−: KÕt cÊu; nhiÖt; dßng ch¶y; ®iÖn, tÜnh ®iÖn; ®iÖn tõ vµ t−¬ng t¸c gi÷a c¸c m«i tr−êng, c¸c hÖ vËt lý. • ANSYS/ Multiphysics lµ s¶n phÈm tæng qu¸t nhÊt cña ANSYS, nã chøa tÊt c¶ c¸c kh¶ n¨ng cña ANSYS vµ bao trïm tÊt c¶ c¸c lÜnh vùc kü thuËt. • Cã ba s¶n phÈm thµnh phÇn chÝnh dÉn xuÊt tõ ANSYS/ Multiphysics lµ: - ANSYS/ Mechanical: tÝnh to¸n kÕt cÊu vµ nhiÖt. - 4 - - ANSYS/ Emag: tÝnh to¸n ®iÖn tõ. - ANSYS/ Flotran: tÝnh to¸n dßng ch¶y (Computational Fluid Dynamics CFD) S¬ ®å cÊu tróc cña nã ®−îc thÓ hiÖn trªn h×nh (1) • Ngoµi ra cßn cã c¸c s¶n phÈm kh¸c: - ANSYS/LS-DYNA: Gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò kÕt cÊu cã ®é phi tuyÕn cao ( nh− bµi to¸n ®éng lùc häc biÕn d¹ng lín trong c¬ häc...) - DesignSpace: lµ mét c«ng cô gän nhÑ cho phÐp ph©n tÝch vµ thiÕt kÕ nhanh trong m«i tr−êng CAD kh¸c nhau (vÝ dô: SolidWorks, Autodesk products, SolidEdge, Unigraphics...). - ANSYS/ ProFEA: cho phÐp ph©n tÝch vµ tèi −u thiÕt kÕ trong m«i tr−êng CAD pro/ ENGINER H×nh 1 S¬ ®å cÊu tróc phÇn mÒm ANSYS/Multiphysics 1.2.2. KÕt cÊu phÇn mÒm ANSYS VÒ mÆt cÊu tróc, phÇn mÒm ANSYS chia thµnh 3 m« ®un lín: - Modul TiÒn xö lÝ (Preprocessing) - Modul Gi¶i (Solution) - Modul HËu xö lÝ (Postprocessing) (1) Modul TiÒn xö lÝ (Preprocesing) Modul nµy cho phÐp ng−êi dïng cã thÓ chuÈn bÞ nh÷ng thao t¸c ®Ó cho qu¸ tr×nh gi¶i bao gåm x©y dùng m« h×nh h×nh häc, ®Þnh kiÓu phÇn tö, lùa chän m« h×nh vËt liÖu, chia l−íi phÇn tö h÷u h¹n, ®Æt t¶i... - 5 - • X©y dùng m« h×nh h×nh häc. Dùng m« h×nh h×nh häc trong ANSYS cã thÓ theo 2 kh¶ n¨ng: X©y dùng trùc tiÕp vµ x©y dùng gi¸n tiÕp. Ph−¬ng ph¸p thø nhÊt lµ cã thÓ dùng trùc tiÕp m« h×nh h×nh häc trªn giao diÖn ®å ho¹ cña ANSYS th«ng qua c¸c lÖnh m« h×nh. Cã thÓ dùng trùc tiÕp m« h×nh b»ng c¸c khèi c¬ së råi sö dông c¸c phÐp to¸n l«gic ®Ó cã thÓ t¹o ®−îc nh÷ng m« h×nh phøc t¹p h¬n. NÕu m« h×nh phøc t¹p th× thao t¸c b¾t ®Çu tõ c¸c ®iÓm, råi tõ ®ã dùng thµnh ®−êng, miÒn vµ khèi th«ng qua c¸c lÖnh xö lý vÒ ®å ho¹ trong ANSYS. Ph−¬ng ph¸p nµy cã −u ®iÓm lµ toµn bé d÷ liÖu cña m« h×nh h×nh häc cña bµi to¸n ®−îc ®−a vµo trùc tiÕp nªn kh«ng cã sai lÖch khi chuyÓn ®æi d÷ liÖu. Ph−¬ng ph¸p thø hai lµ x©y dùng m« h×nh tõ nh÷ng phÇn mÒm thiÕt kÕ m¹nh nh− Pro/ Engineer, Catia, SolidWork råi liªn kÕt víi Ansys ®Ó ®−a m« h×nh h×nh häc vµo. ¦u ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p nµy lµ cã thÓ dùng ®−îc nh÷ng m« h×nh rÊt phøc t¹p nh−ng trong qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi l¹i g©y ra mét sai sè nhÊt ®Þnh, ®Æc biÖt rÊt khã ®iÒu khiÓn to¹ ®é còng nh− t−¬ng quan vÞ trÝ gi÷a c¸c bé phËn. • §Þnh kiÓu phÇn tö * Chän kiÓu phÇn tö lµ mét b−íc quan träng, nã x¸c ®Þnh nh÷ng ®Æc tr−ng d−íi ®©y cña phÇn tö: + BËc tù do ( Degree of Freedom, DOF ). VÝ dô: Mét kiÓu phÇn tö nhiÖt cã mét DOf: TEMP (nhiÖt ®é), trong khi mét kiÓu phÇn tö kÕt cÊu cã thÓ cã tíi 6 DOf: UX, UY, UZ, RX, RY, RZ (ba thµnh phÇn chuyÓn vÞ dµi theo trôc vµ ba thµnh phÇn chuyÓn vÞ gãc quanh ba trôc). + D¹ng phÇn tö: h×nh lôc diÖn, h×nh tø diÖn, h×nh tø gi¸c, h×nh tam gi¸c,... + Kh«ng gian: 2D hoÆc 3D. + D¹ng gi¶ thiÕt cña tr−êng chuyÓn vÞ: bËc nhÊt hoÆc bËc hai. Ansys cã mét th− viÖn gåm h¬n 150 kiÓu phÇn tö ®Ó ng−êi dïng lùa chän. * Ph©n lo¹i phÇn tö: + C¸c phÇn tö mét chiÒu: - PhÇn tö thanh (Spar): LINK8, LINK180… - PhÇn tö dÇm (Beam): BEAM4, BEAM23, BEAM54… - PhÇn tö lß xo (Spring) + C¸c phÇn tö vá: SHELL51, SELL61, SELL163... - 6 - + C¸c phÇn tö khèi 2D: PLANE25, PLANE42,... - Dïng ®Ó t¹o m« h×nh mÆt c¾t ngang cña nh÷ng ®èi t−îng khèi 3D. - Ph¶i ®−îc m« h×nh ho¸ trong mÆt ph¼ng X-Y cña hÖ to¹ ®é §Ò c¸c tæng thÓ. - TÊt c¶ c¸c t¶i ®Òu n»m trong mÆt ph¼ng X-Y, vµ c¸c øng xö (c¸c chuyÓn vÞ) còng n»m trong mÆt ph¼ng X-Y. - øng xö cña phÇn tö cã thÓ thuéc mét trong c¸c bµi to¸n sau: øng suÊt ph¼ng, biÕn d¹ng ph¼ng, ®èi xøng trôc, ®iÒu hoµ ®èi xøng trôc. + C¸c phÇn tö khèi 3D: SOLID92, SOLID95,SOLID164, SOLID185,... - Dïng cho nh÷ng kÕt cÊu mµ do m« h×nh h×nh häc, vËt liÖu, t¶i, hoÆc do yªu cÇu kÕt qu¶ chi tiÕt kh«ng thÓ m« h×nh ho¸ b»ng nh÷ng phÇn tö ®¬n gi¶n h¬n. - Dïng ®Ó khi m« h×nh h×nh häc ®−îc nhËp tõ c¸c hÖ CAD 3D, mµ nÕu chuyÓn sang m« h×nh 2D hoÆc vá th× sÏ mÊt nhiÒu thêi gian. + Mét sè d¹ng phÇn tö ®Æc biÖt: COMBIN14, MASS21, MATRIX50,... ANSYS cßn cã kh¶ n¨ng cho phÐp ng−êi dïng ®Þnh nghÜa phÇn tö riªng tuú tõng tr−êng hîp cô thÓ. Ngoµi ra ®èi víi tõng bµi to¸n ANSYS ph©n chia thµnh c¸c líp phÇn tö riªng nh− líp phÇn tö dïng cho bµi to¸n cÊu tróc, líp phÇn tö dïng cho bµi to¸n ph©n tÝch dßng ch¶y, líp phÇn tö dïng cho bµi to¸n nhiÖt,...PhÇn tö dïng trong mçi líp bµi to¸n cã nh÷ng yªu cÇu riªng còng nh− c¸c th«ng sè ®Çu vµo vµ ®Çu ra kh¸c nhau. • M« h×nh vËt liÖu Mçi ph©n tÝch ®ßi hái nhËp vµo mét vµi thuéc tÝnh vËt liÖu: M« ®un ®µn håi Ex ®èi víi nh÷ng phÇn tö kÕt cÊu, ®é dÉn nhiÖt Kxx ®èi víi nh÷ng phÇn tö nhiÖt... ANSYS cung cÊp cho ng−êi dïng th− viÖn vËt liÖu víi rÊt nhiÒu m« h×nh vËt liÖu kh¸c nhau øng dông trong c¸c bµi to¸n kh¸c nhau: m« h×nh vËt liÖu ®¼ng h−íng, dÞ h−íng, ®µn håi phi tuyÕn, dÎo phô thuéc tèc ®é biÕn d¹ng, siªu ®µn håi... • Chia l−íi phÇn tö Cã hai ph−¬ng ph¸p chia l−íi chÝnh: chia tù do vµ cã qui t¾c. + Chia tù do nh− (h×nh 2 a): - Kh«ng h¹n chÕ d¹ng phÇn tö. - L−íi kh«ng ®i theo bÊt k× mÉu nµo. - ThÝch hîp cho nh÷ng d¹ng thÓ tÝch vµ diÖn tÝch phøc t¹p + Mét sè qui t¾c chia l−íi phÇn tö: - H¹n chÕ d¹ng phÇn tö: d¹ng tø gi¸c cho diÖn tÝch vµ d¹ng lôc gi¸c cho thÓ tÝch. - 7 - - Cã mét mÉu ®Òu ®Æn víi nh÷ng d·y phÇn tö râ rµng - ThÝch hîp duy nhÊt cho nh÷ng thÓ tÝch hoÆc diÖn tÝch "®Òu ®Æn" vÝ dô nh− h×nh ch÷ nhËt hay h×nh hép (a) (b) (a) (b) H×nh 2 C¸c ph−¬ng ph¸p chia l−íi a) Ph−¬ng ph¸p chia l−íi tù do b) Ph−¬ng ph¸p chia l−íi cã qui t¾c Tuú tõng bµi to¸n vµ ®Æc ®iÓm cô thÓ ng−êi dïng cã thÓ quyÕt ®Þnh chia l−íi theo mét trong hai kiÓu trªn. KiÓu chia l−íi tù do th−êng ®−îc ¸p dông trong bµi to¸n kÕt cÊu, kiÓu chia l−íi cã qui t¾c th−êng ®−îc ¸p dông trong bµi to¸n ph©n tÝch biÕn d¹ng lín. • MËt ®é l−íi: Nguyªn t¾c c¬ b¶n cña FEA lµ khi sè phÇn tö (mËt ®é l−íi) t¨ng lªn, th× lêi gi¶i FEA cµng tiÕn gÇn ®Õn lêi gi¶i chÝnh x¸c. Tuy nhiªn, khi sè phÇn tö t¨ng lªn th× thêi gian tÝnh to¸n vµ nhu cÇu vÒ tµi nguyªn m¸y tÝnh còng t¨ng lªn. (2) Modul gi¶i (Solution). • T¶i träng trong ANSYS * T¶i träng ¸p ®Æt vµo m« h×nh trong ANSYS ®−îc chia thµnh mét sè d¹ng c¬ b¶n nh− sau: - Nh÷ng rµng buéc DOF: ¸p ®Æt b»ng DOF, vÝ dô nh− chuyÓn vÞ trong mét ph©n tÝch øng suÊt, hoÆc nhiÖt ®é trong mét ph©n tÝch nhiÖt. - T¶i tËp trung (Concentrated load): T¶i ®Æt vµo ®iÓm, vÝ dô nh− lùc hoÆc tiªu thô dßng nhiÖt. - T¶i bÒ mÆt (Surface load): T¶i ph©n bè trªn toµn bé mét bÒ mÆt. - 8 - - T¶i vËt thÓ (Body load): T¶i thÓ tÝch hoÆc t¶i tr−êng, vÝ dô nhiÖt ®é (g©y nªn gi·n në nhiÖt) hoÆc sù sinh nhiÖt bªn trong. - T¶i qu¸n tÝnh (Inertia load): T¶i khèi l−îng kÕt cÊu hoÆc t¶i qu¸n tÝnh, vÝ dô träng lùc hoÆc vËn tèc quay. * Víi mçi kiÓu bµi to¸n kh¸c nhau sÏ cã lo¹i t¶i kh¸c nhau: - §èi víi bµi to¸n ph©n tÝch cÊu tróc, t¶i cã thÓ lµ: chuyÓn vÞ theo c¸c ph−¬ng, lùc t¸c dông theo c¸c ph−¬ng ( bao gåm lùc khèi , lùc mÆt), ¸p suÊt, nhiÖt ®é (cho tr−êng hîp biÕn d¹ng nhiÖt) vµ gia tèc träng tr−êng… Cã thÓ ®Æt t¶i trªn m« h×nh h×nh häc hoÆc trùc tiÕp trªn m« h×nh FEM (c¸c nót vµ c¸c phÇn tö). Dï cho c¸ch ®Æt t¶i nh− thÕ nµo, th× FEM còng cÇn cã t¶i trªn m« h×nh phÇn tö h÷u h¹n. V× thÕ, t¶i ®Æt trªn m« h×nh h×nh häc sÏ ®−îc tù ®éng chuyÓn ®æi ®Õn c¸c nót vµ phÇn tö trong qu¸ tr×nh gi¶i. • C¸c tuú chän gi¶i * C¸c ph©n tÝch tÜnh vµ ®éng lùc häc: - Mét ph©n tÝch tÜnh ®−îc gi¶ thiÕt r»ng chØ cã c¸c lùc liªn quan ®Õn ®é cøng lµ quan träng. Mét ph©n tÝch ®éng lùc häc tÝnh ®Õn c¶ ba d¹ng lùc, th−êng sÏ ph¶i tÝnh ®Õn lùc qu¸n tÝnh vµ lùc c¶n nÕu t¶i ¸p ®Æt thay ®æi nhanh theo thêi gian. - V× vËy cã thÓ dïng tÝnh chÊt phô thuéc thêi gian cña t¶i ®Ó chän gi÷a hai kiÓu ph©n tÝch tÜnh vµ ®éng lùc häc. NÕu t¶i lµ h»ng sè trong mét kho¶ng thêi gian t−¬ng ®èi dµi, th× chän ph©n tÝch tÜnh, cßn kh«ng th× chän ph©n tÝch ®éng lùc häc. * Ph©n tÝch tuyÕn tÝnh vµ phi tuyÕn: + Mét ph©n tÝch tuyÕn tÝnh víi gi¶ thiÕt r»ng t¶i ¸p ®Æt vµo lµm thay ®æi kh«ng ®¸ng kÓ ®Õn ®é cøng cña kÕt cÊu. C¸c dÊu hiÖu ®iÓn h×nh: - ChuyÓn vÞ nhá. - BiÕn d¹ng vµ øng suÊt n»m trong miÒn ®µn håi. - Kh«ng cã nh÷ng thay ®æi ®ét ngét trong ®é cøng, vÝ dô nh− hai vËt thÓ vµo hoÆc ra khái tiÕp xóc. + Mét ph©n tÝch phi tuyÕn lµ cÇn thiÕt nÕu t¶i ¸p ®Æt lµm thay ®æi nhiÒu ®é cøng cña kÕt cÊu. C¸c nguyªn nh©n c¬ b¶n dÉn ®Õn sù thay ®æi ®é cøng cña kÕt cÊu lµ: - BiÕn d¹ng ra khái vïng ®µn håi (dÎo). - ChuyÓn vÞ lín, vÝ dô nh− t¶i ¸p ®Æt trªn mét cÇn c©u. - TiÕp xóc gi÷a hai vËt thÓ. - 9 - (3) Modul hËu xö lÝ (Postprocessing). HËu xö lÝ lµ kh©u quan träng trong c¸c b−íc ph©n tÝch bµi to¸n. ANSYS cung cÊp hai m« ®un hËu xö lÝ ®Ó l−u tr÷ kÕt qu¶ ph©n tÝch tÝnh to¸n. §ã lµ modun xö lÝ kÕt qu¶ tæng qu¸t POST1 vµ m« ®un xö lÝ kÕt qu¶ theo thêi gian POST26. Modun POST1 cho phÐp hiÓn thÞ kÕt qu¶ d−íi d¹ng: C¸c ®−êng ®ång møc (thÓ hiÖn sù thay ®æi øng suÊt, biÕn d¹ng...), biÕn d¹ng (møc ®é vµ ph©n bè biÕn d¹ng d−íi t¸c dông cña t¶i träng), vÐc t¬ (vÐc t¬ chuyÓn vÞ, xoay...), ph¶n lùc, dßng ch¶y vµ chuyÓn ®æi dßng ch¶y. Sö dông modun POST26 ®Ó hiÓn thÞ kÕt qu¶ ph©n tÝch d−íi d¹ng hµm cña thêi gian, cã thÓ x©y dùng c¸c d¹ng cña ®å thÞ nh− ®å thÞ øng suÊt t¹i nót theo thêi gian... 1.2.3. CÊu tróc tÖp d÷ liÖu vµo vµ d¹ng d÷ liÖu ra cña ANSYS. Trong phÇn nµy tr×nh bµy s¬ l−îc cÊu tróc tÖp d÷ vµo cña ANSYS, chi tiÕt xem trong tµi liÖu [22]. D÷ liÖu vµo cña s¬ ®å kÕt cÊu ®−îc tæ chøc thµnh tÖp d¹ng v¨n b¶n (text), trong ®ã cã thÓ sö dông sù lùa chän tù sinh vµ c¸c kü thuËt nhËp sè liÖu kh¸c cho phÐp nhËp d÷ liÖu rÊt nhanh vµ tiÖn lîi. TÖp d÷ liÖu ®−a vµo cña ANSYS ®−îc tæ chøc d−íi d¹ng v¨n b¶n bao gåm 15 khèi d÷ liÖu ®éc lËp theo kiÓu riªng biÖt víi dßng ng¨n c¸ch cho tõng khèi . C¸c khèi d÷ liÖu cña ANSYS ®−îc tr×nh bµy trong b¶ng 1 B¶ng 1. C¸c khèi d÷ liÖu cña ANSYS Tªn khèi d÷ liÖu Chøc n¨ng 1. Change Title 2. Parameters 3. Element Type 4. Real Constans 5. Material Prop 6. Modeling - Create 7. Modeling - Operate 8. Mesh tools 9.Structural- Force/Moment 10. Structural - Pressure 11. Structural - Temperature Th«ng tin vÒ tiªu ®Ò bµi to¸n Th«ng tin vÒ ®¬n vÞ ®o X¸c ®Þnh c¸c lo¹i phÇn tö X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè h×nh häc cña phÇn tö §Þnh nghÜa thuéc tÝnh vËt liÖu X©y dùng m« h×nh c¬ b¶n C¸c to¸n tö l«gic hoÆc kÐo d·n phÇn tö Chia l−íi c¸c phÇn tö D÷ liÖu t¶i träng t¹i nót (lùc tËp trung vµ m« men tËp trung) D÷ liÖu t¶i träng ph©n bè hoÆc ¸p suÊt D÷ liÖu vÒ t¶i träng nhiÖt - 10 - 12. Structural - Other 13.Structural - Displacement 14. Analysis Type 15. General Postprocessing D÷ liÖu vÒ c¸c lo¹i t¶i träng kh¸c Chän bËc tù do cÇn h¹n chÕ Chän d¹ng bµi to¸n ®Ó gi¶i HiÓn thÞ kÕt qu¶ 1.3. C¬ së thiÕt lËp m« h×nh PTHH cña vá xe. 1.3.1. §Æc ®iÓm, ph©n lo¹i vµ t¶i träng t¸c dông lªn khung vá xe. (1). Ph©n lo¹i vµ yªu cÇu ®èi víi khung vá xe. Khung vá xe lµ phÇn tö chÞu lùc chÝnh cña xe, lµ c¬ së l¾p ®Æt c¸c côm, hÖ thèng cña xe. Khung vá xe cã kÕt cÊu kh¸ ®a d¹ng vµ phøc t¹p, do vËy viÖc ph©n lo¹i khung vá xe cã tÝnh t−¬ng ®èi. Phô thuéc vµo c«ng dông, bè trÝ chung cña c¸c lo¹i xe vµ ®Æc ®iÓm chÞu lùc, khung vá xe cã thÓ ®−îc chia lµm ba lo¹i: Khung chÞu lùc; vá chÞu lùc vµ lo¹i hçn hîp. Khung vá xe cÇn b¶o ®¶m ®é cøng v÷ng cao, ®é biÕn d¹ng nhá, ®é bÒn vµ ®é bÒn l©u. Muèn vËy, khi thiÕt kÕ cÇn x¸c ®Þnh c¸c øng suÊt, néi lùc trong khung vá xe d−íi t¸c dông cña c¸c t¶i träng. C¸c gi¸ trÞ nµy ph¶i ph¶i n»m trong giíi h¹n cho phÐp vµ kh«ng g©y ra sù ph¸ huû kÕt cÊu do mái trong toµn bé thêi gian sö dông xe. §èi víi vá xe kÝn, ®é cøng v÷ng cña nã cÇn ph¶i ®¶m b¶o tr¸nh ®−îc c¸c hiÖn t−îng: Nøt vì kÝnh l¸i, kÝnh hËu khi khung vá xe chÞu xo¾n, kÑt cöa xe vµ biÕn d¹ng g©y kÑt kÝnh cöa xe, h− háng bÒ mÆt vá xe hoÆc céng h−ëng dao ®éng riªng. (2). §Æc ®iÓm kÕt cÊu khung vá xe. VÒ kÕt cÊu khung vá xe cã thÓ chia lµm hai phÇn chÝnh: PhÇn trªn (vá riªng), t¹o kh«ng gian cho ng−êi l¸i, hµnh kh¸ch vµ hµng ho¸; phÇn d−íi (phÇn c¬ së), gåm sµn xe, c¸c g©n t¨ng cøng, ®µ ngang vµ khung xe (nÕu cã) lµ c¬ së ®Ó l¾p r¸p hÖ thèng truyÒn lùc vµ phÇn vËn hµnh. Liªn kÕt hai phÇn nãi trªn cã thÓ lµ th¸o rêi (bu l«ng kÑp) hoÆc kh«ng th¸o rêi (hµn, dËp mÐp). PhÇn trªn cña vá xe gåm khung x−¬ng vµ c¸c tÊm èp, phô thuéc vµo d¹ng chÞu lùc cña c¸c tÊm èp, vá xe ®−îc chia lµm ba lo¹i: khung x−¬ng, tÊm vá vµ khung x−¬ng tÊm vá kÕt hîp. • Vá xe d¹ng khung x−¬ng bao gåm khung x−¬ng lµm b»ng phÇn tö thanh cã thiÕt diÖn hép kÝn hoÆc hë, c¸c tÊm èp lµm b»ng kim lo¹i nhÑ hoÆc chÊt dÎo l¾p ®Æt trªn khung x−¬ng. - 11 - • Vá xe d¹ng khung x−¬ng - tÊm vá kÕt hîp, t¶i träng ®−îc truyÒn qua khung x−¬ng vµ mét phÇn qua tÊm èp ngoµi. Vá xe lo¹i nµy kh«ng cho phÐp sö dông hai lo¹i vËt liÖu. • Vá xe d¹ng tÊm chØ bao gåm c¸c tÊm ngoµi vµ trong ®−îc liªn kÕt víi nhau ®Ó cã kh¶ n¨ng chÞu lùc. Vá lo¹i nµy cho phÐp chÕ t¹o b»ng ph−¬ng ph¸p dËp c¸c m¶nh nhá vµ hµn l¹i thµnh tÊm cã thiÕt diÖn kÝn phøc t¹p. VËt liÖu lµm khung vá xe ph¶i ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu sau: Giíi h¹n ch¶y dÎo cao, Ýt nh¹y c¶m víi hiÖn t−îng tËp trung øng suÊt, cã thÓ sö dông ®Ó gia c«ng b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p dËp nguéi, hµn. Do vËy khi chÕ t¹o khung vá xe th−êng sö dông d¹ng thÐp hîp kim cã hµm l−îng c¸c bon thÊp vµ trung b×nh. Khung xe du lÞch ®−îc chÕ t¹o b»ng thÐp kÕt cÊu 20 dÇy 3,0 - 4,0 mm. Khung xe t¶i sö dông thÐp 25, 30T, 15ҐЮT cã chiÒu dÇy 5,0 - 9,0mm. VËt liÖu lµm vá xe, do yªu cÇu khi dËp, vËt liÖu chÕ t¹o vá xe th−êng lµ thÐp chuyªn dông nh− 08KП, 08Ю cña Liªn x« (cò) vµ thÐp kÕt cÊu 08, CT15. C¸c chi tiÕt chÞu t¸c ®éng ¨n mßn cao nh− sµn xe, nãc xe, hép ch¾n bïn dïng thÐp m¹ kÏm. C¸c tÊm lín nh− n¾p ca-p«, cöa xe, sµn xe dïng thÐp l¸ dµy 0,6 - 0,8 mm. C¸c chi tiÕt phÇn khung x−¬ng cã chiÒu dµy 1,0 - 1,3 mm. (3). T¶i träng t¸c dông lªn khung vá xe. TÝnh to¸n ®é bÒn khung vá xe cã nhiÒu ph−¬ng ph¸p vµ phô thuéc nhiÒu vµo ®Æc ®iÓm kÕt cÊu cña khung vá, chÕ ®é t¶i träng, vËt liÖu vµ ph−¬ng ph¸p chÕ t¹o. C¸c lo¹i khung vá xe cã kÕt cÊu rÊt ®a d¹ng do khung xe, ®Æc biÖt lµ vá xe cßn ph¶i ®¸p øng nhiÒu yªu cÇu vÒ bè trÝ chung, t¹o d¸ng khÝ ®éng häc, thÈm mü nªn viÖc tÝnh to¸n nã ®ßi hái ph¶i sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p sè víi c¸c c«ng cô m¹nh nh− m¸y tÝnh kÕt hîp víi c¸c kÕt qu¶ thö nghiÖm thùc tÕ ®Ó hoµn thiÖn kÕt cÊu. Khung vá « t« ®−îc tÝnh to¸n theo hai bµi to¸n tÜnh vµ ®éng t−¬ng øng víi hai lo¹i t¶i träng: T¶i träng tÜnh vµ t¶i träng ®éng. T¶i träng tÜnh t¸c ®éng lªn khung vá xe cã thÓ ph©n thµnh hai nhãm: T¶i träng t¸c ®éng lªn khung xe vµ t¶i träng t¸c ®éng lªn vá xe. * T¶i träng tÜnh t¸c ®éng lªn vá gåm cã: • Träng l−îng b¶n th©n vá xe. • Ng−êi l¸i, hµnh kh¸ch, hµng ho¸. • C¸c côm hÖ thèng l¾p ®Æt trùc tiÕp víi vá xe. - 12 - * T¶i träng tÜnh t¸c ®éng khung xe gåm cã: • Träng l−îng b¶n th©n khung xe. • Träng l−îng phÇn ®−îc treo cña xe bao gåm ng−êi l¸i, hµnh kh¸ch, vá xe vµ c¸c côm hÖ thèng kh¸c trªn xe. • C¸c ph¶n lùc tÜnh tõ mÆt ®−êng * T¶i träng ®éng t¸c dông lªn khung vá xe do: • C¸c kÝch ®éng tõ mÆt ®−êng. • C¸c nguån rung ®éng do sù kh«ng c©n b»ng cña ®éng c¬ vµ hÖ thèng truyÒn lùc. • C¸c lùc va ch¹m bao gåm: c¸c va ch¹m trùc diÖn, va ch¹m bªn s−ên, va ch¹m nãc, vµ c¸c ch¹m kh¸c. . ., còng nh− va ch¹m do xe ®©m ph¶i c¸c vËt c¶n kh¸c. Ngoµi ra cßn ph¶i kÓ ®Õn c¸c t¶i träng ®éng nh− lùc c¶n cña kh«ng khÝ, c¸c lùc qu¸n tÝnh khi xe chuyÓn ®éng kh«ng ®Òu vµ khi xe chuyÓn ®éng trªn quÜ ®¹o cong. 1.3.2. Kü thuËt ph©n m¶nh cÊu tróc « t«. Ph©n m¶nh cÊu tróc nh»m môc ®Ých gi¶m khèi l−îng nhËp d÷ liÖu, dÔ xö lý sè liÖu vµ kÕt qu¶ tÝnh to¸n, ®ång thêi gi¶m thêi gian tÝnh to¸n. Ph©n m¶nh cÊu tróc ®−îc dùa trªn ph−¬ng ph¸p bÒ mÆt kÕt cÊu ®¬n nguyªn hay cßn gäi lµ ph−¬ng ph¸p SSS (Simple Structural Surface), cã nghÜa lµ mét bÒ mÆt kÕt cÊu ®¬n lµ mét phÇn tö kÕt cÊu ph¼ng hoÆc lµ mét côm cã thÓ ®−îc nghiªn cøu nh− phÇn tö cøng chØ ë d¹ng mÆt ph¼ng. ViÖc ph©n m¶nh cÊu tróc ph¶i dùa trªn c¸c nguyªn t¾c chÝnh sau[48]: • Mét kÕt cÊu SSS cã thÓ chØ chÞu ®−îc lùc kÐo, nÐn vµ lùc c¾t trong mÆt ph¼ng cña nã (In - plane). • C¸c phÇn tö t¨ng cøng ph¶i chÞu ®−îc c¸c lùc nÐn trong mÆt ph¼ng cña SSS. C¸c phÇn tö t¨ng cøng ph¶i ®ñ lín ®Ó chÞu ®−îc c¸c lùc ph©n bè vu«ng gãc. • C¸c lùc tËp trung lín cÇn ph¶i truyÒn tíi mÆt ph¼ng cña mét SSS l©n cËn. • Khi mét lùc tËp trung lín t¸c dông trong mÆt ph¼ng cña SSS, mét phÇn tö t¨ng cøng cã thÓ ®−îc coi nh− lµ thµnh phÇn ®Ó ph©n chia lùc. • M« t¶ ®−îc ®Æc ®iÓm cÊu tróc chÞu lùc cña kÕt cÊu, ph¶n ¸nh ®−îc sù ph©n m¶nh cÊu tróc theo qui tr×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o. - 13 - • Sù ghÐp nèi c¸c m¶nh ph¶i ®¶m b¶o tÝnh liªn tôc cña kÕt cÊu vµ ph¶n ¸nh ®−îc liªn kÕt thùc gi÷a c¸c m¶nh. 1.3.3. C¬ së vµ ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh l−íi nót vµ PTHH. Trong bµi to¸n ph©n tÝch kÕt cÊu viÖc x¸c ®Þnh c¸c d÷ liÖu ®−îc tiÕn hµnh theo c¸c b−íc sau: B−íc 1). M« t¶ d¹ng h×nh häc cña kÕt cÊu, ®Ó x¸c ®Þnh sè phÇn tö SSS. B−íc 2). M« t¶ ®Æc tr−ng h×nh häc vµ vËt liÖu cña c¸c phÇn tö. B−íc 3). X¸c ®Þnh c¸c lo¹i t¶i träng tÜnh vµ t¶i träng ®éng t¸c dông lªn kÕt cÊu. D¹ng h×nh häc cña kÕt cÊu ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch nèi c¸c nót ®· ®−îc x¸c ®Þnh tr−íc b»ng c¸c phÇn tö thuéc mét trong c¸c lo¹i sau: PhÇn tö FRAME, SHELL, ASOLID, SOLID. 1.4. X©y dùng m« h×nh PTHH cña vá xe mini buýt 8 chç ngåi sö dông cho ch−¬ng tr×nh ANSYS. 1.4.1 Gi¶ thiÕt vµ c¸c b−íc x©y dùng m« h×nh. ViÖc x©y dùng m« h×nh PTHH cña vá xe mini buýt 8 chç ngåi dùa trªn sù ph©n tÝch c¸c ®Æc ®iÓm cña kÕt cÊu khung vá xe, c¸c t¶i träng t¸c dông lªn vá xe còng nh− kh¶ n¨ng øng dông cña phÇn mÒm ph©n tÝch kÕt cÊu hiÖn cã. H×nh 3 H×nh d¹ng bªn ngoµi cña xe minibus 8 chç ngåi SAGACO - 14 - Xe minibus 8 chç ngåi ®−îc l¾p r¸p t¹i C«ng ty « t« SAGACO ë ViÖt nam (h×nh 3). Khung vá cña xe gåm hai phÇn chÝnh lµ phÇn khung (chassis) vµ phÇn vá (body). PhÇn vá ®−îc hµn ®iÓm trªn khung ®Ó hîp thµnh kÕt cÊu khung vá chÞu lùc. Trong thùc tÕ lo¹i xe nµy ®−îc c«ng ty SAGACO s¶n xuÊt, l¾p r¸p vµ ®ang trong qu¸ tr×nh ch¹y thö nghiÖm ®Ó kiÓm tra ®é bÒn khung vá còng nh− c¸c thö nghiÖm kh¸c nh− ån rung v.v. Vá xe lµ mét trong c¸c côm tæng thµnh lín, do vËy cÇn ph¶i tÝnh to¸n biÕn d¹ng vµ øng suÊt cña nã lµm c¬ së ®¸nh gi¸ ®é bÒn vá xe vµ hoµn thiÖn kÕt cÊu cña nã trong ®iÒu kiÖn sö dông ë ViÖt nam. §Ó cã thÓ tÝnh to¸n biÕn d¹ng vµ øng suÊt cña vá xe b»ng phÇn mÒm ph©n tÝch kÕt cÊu, tr−íc hÕt cÇn x©y dùng m« h×nh PTHH cña nã. C¸c gi¶ thiÕt khi x©y dùng m« h×nh PTHH cho vá xe: • KÕt cÊu vá xe ®−îc coi lµ ®èi xøng qua mÆt ®èi xøng däc xe. • Trong kÕt cÊu vá xe sö dông phÇn tö d¹ng vá vµ thanh. Sö dông c¸c d¹ng mÆt c¾t chuÈn cã th«ng sè vËt liÖu vµ mÆt c¾t t−¬ng ®−¬ng cho c¸c phÇn tö. • Träng l−îng ng−êi vµ hµng ho¸ ®−îc coi lµ c¸c t¶i träng ph©n bè vµ tËp trung trªn phÇn tö vµ t¹i c¸c nót. • Tù träng vá xe ®−îc coi lµ t¶i träng ph©n bè trªn vá xe. • N¨ng l−îng va ch¹m t¸c ®éng lªn thµnh bªn cña xe lµ c¸c t¶i träng ®éng ®−îc x¸c ®Þnh d−íi d¹ng hµm lùc theo thêi gian. C¸c b−íc chÝnh khi x©y dùng m« h×nh PTHH cña vá xe nãi chung theo thø tù sau: B−íc 1). X¸c ®Þnh hÖ to¹ ®é chung. B−íc 2). Ph©n m¶nh cÊu tróc, x¸c ®Þnh sè m¶nh. X¸c ®Þnh c¸c ®iÓm kÕt nèi m¶nh. B−íc 3). X¸c ®Þnh c¸c l−íi c¸c nót trªn tõng m¶nh vµ to¹ ®é cña nã. B−íc 4). G¸n c¸c phÇn tö. B−íc 5). GhÐp nèi c¸c m¶nh vµ khai b¸o c¸c rµng buéc. B−íc 6). X¸c ®Þnh t¶i träng tÝnh to¸n vµ c¸c ®iÒu kiÖn biªn cña bµi to¸n. 1.4.2. X¸c ®Þnh hÖ to¹ ®é chung. HÖ to¹ ®é chung cña kÕt cÊu cÇn ph¶i x¸c ®Þnh nh»m môc ®Ých t¹o lËp ma trËn c¬ b¶n cña toµn bé kÕt cÊu vµ ghÐp nèi c¸c m¶nh cÊu tróc con. ViÖc chän gèc to¹ ®é tuú thuéc vµo kh¶ n¨ng ®o ®¹c to¹ ®é c¸c nót trong kh«ng gian thùc cña kÕt cÊu vµ kh¶ n¨ng vµo sè liÖu vµ hiÓn thÞ cña kÕt cÊu phÇn mÒm khi hiÓn thÞ. Trong ch−¬ng tr×nh - 15 - phÇn mÒm Ansys cung cÊp nhiÒu thèng hÖ to¹ ®é vµ ®−îc sö dông cho c¸c môc ®Ých kh¸c nhau nh−: + HÖ thèng to¹ ®é tæng thÓ vµ ®Þa ph−¬ng ®−îc sö dông cho vÞ trÝ h×nh häc ( nót, ®iÓm,…) trong kh«ng gian. + HÖ thèng to¹ ®é nót ®Þnh nghÜa bËc tù do cho mçi nót vµ ®Þnh h−íng cña d÷ liÖu kÕt qu¶ nót. + HÖ thèng to¹ ®é phÇn tö ®Ó x¸c ®Þnh sù ®Þnh h−íng cña thuéc tÝnh vËt liÖu vµ d÷ liÖu kÕt qu¶ phÇn tö. + HÖ thèng to¹ ®é kÕt qu¶ ®−îc sö dông cho viÖc dÞch chuyÓn d÷ liÖu kÕt qu¶ nót hoÆc phÇn tö tíi mét hÖ thèng to¹ ®é riªng biÖt cho viÖt liÖt kª, hiÓn thÞ, hoÆc sö lý kÕt qu¶. Trong phÇn tÝnh to¸n sö dông hÖ to¹ ®é tæng thÓ nh− trªn m« h×nh (12) 1.4.3. Ph©n m¶nh cÊu tróc vá xe minibus 8 chç ngåi Vá xe lµ mét kÕt cÊu rÊt phøc t¹p chÞu lùc theo nhiÒu ph−¬ng trong kh«ng gian. Phô thuéc vµo h×nh d¸ng cña xe, trªn vá xe cßn ®−îc gia cè nhiÒu kÕt cÊu t¨ng cøng côc bé, kÕt cÊu hÊp thô n¨ng l−îng va ch¹m, c¸c kÕt cÊu gi¶m ån ...vv. Trong c«ng nghÖ chÕ t¹o « t«, vá xe ®−îc cÊu thµnh tõ nhiÒu m¶nh chi tiÕt b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p dËp vµ hµn. Do vËy ®Ó ®¶m b¶o tÝnh chÝnh x¸c trong m« pháng vá xe vµ thuËn tiÖn trong viÖc nhËp vµ tÝnh to¸n xö lý c¸c sè liÖu cho kÕt cÊu vá xe khi hoµn thiÖn thiÕt kÕ cÇn ph¶i sö dông kü thuËt ph©n m¶nh cÊu tróc vá xe. Sù ph©n m¶nh cÊu tróc vá xe ®−îc tiÕn hµnh trªn c¬ së c¸c nguyªn t¾c ®· ®−îc tr×nh bµy trong phÇn 1.3.3. (1). Theo cÊu tróc chÞu lùc vá xe cã cÊu tróc d¹ng hép bao gåm c¸c m¶nh ®Çu xe, sµn xe, s−ên xe, thµnh xe sau vµ nãc xe, ngoµi ra chóng cßn cã c¸c khung x−¬ng, c¸c g©n ®Ó t¨ng cøng, chÞu va ch¹m theo c¸c ph−¬ng trùc diÖn, va ch¹m bªn .v.v,c¸c cét ®Çu (ký hiÖu pillar A), cét gi÷a (pillar B), thanh däc nãc hai bªn (thuéc s−ên xe), c¸c xµ ngang tr−íc, gi÷a vµ sau nãc xe (thuéc nãc xe), hép th«ng giã vµ c¸c ®µ ngang thuéc phÇn gÇm xe. Sµn xe bao gåm hai m¶nh chÝnh lµ tÊm tr−íc vµ tÊm sau ®−îc lµm tõ nhiÒu líp cã dËp c¸c g©n t¨ng cøng ë c¸c khu vùc chÞu t¶i, c¸c ®iÓm ®Æt gèi ®ì vá xe. C¸c thanh, xµ t¨ng c−êng ®Òu cã tiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt hoÆc ch÷ C. ChiÒu dµy c¸c tÊm 0,9 - 1.0mm, c¸c cét vµ xµ ngang lµ 2 - 3mm. - 16 - (2). Theo qui tr×nh c«ng nghÖ l¾p r¸p, vá xe minibus ®−îc ph©n thµnh 6 m¶nh lín nèi ghÐp víi nhau b»ng c¸c mèi hµn hoÆc bu l«ng kÑp bao gåm: M¶nh ®Çu xe, m¶nh sµn chÝnh, s−ên xe, thµnh xe sau, nãc xe. H×nh (4) tr×nh bµy 6 m¶nh cÊu tróc lín cña vá xe trong d©y chuyÒn c«ng nghÖ l¾p r¾p vá xe. H×nh 4. Ph©n m¶nh cÊu tróc vá xe minibus 8 chç ngåi (1) M¶nh ®Çu xe, (2) M¶nh sµn xe, (3) M¶nh thµnh bªn ph¶i (4) M¶nh thµnh bªn tr¸i, (5) M¶nh cöa hËu, (6) M¶nh nãc (3). Theo qui tr×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o vá xe, ta nhËn thÊy c¸c m¶nh l¹i cã thÓ ®−îc ghÐp nèi tõ c¸c phÇn tö nhá h¬n b»ng ph−¬ng ph¸p hµn t¹i c¸c ®iÓm tiÕp gi¸p gi÷a c¸c m¶nh. Thùc tÕ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÓm hµn ®−îc x¸c ®Þnh ®Ó ®¶m b¶o lµ chuyÓn vÞ cña c¸c ®iÓm trªn mÐp tiÕp gi¸p lµ nh− nhau. §iÒu nµy cho phÐp gi¶ thiÕt c¸c ®iÓm rµng buéc trong m« h×nh khi ghÐp nèi c¸c m¶nh. Do vËy khi x©y dùng m« h×nh vá xe c¸c m¶nh nµy ®−îc coi lµ c¸c phÇn tö cÊu thµnh m¶nh lín vµ toµn bé vá xe. Thµnh phÇn cô thÓ cña c¸c m¶nh lín vµ c¸c phÇn tö l¾p ghÐp trªn m¶nh gåm cã: - TÊm khung - sµn xe (h×nh 5) bao gåm: Khung xe vµ sµn xe. 1 6 4 2 5 3 - 17 - H×nh 5. M¶nh khung - sµn xe PhÇn khung xe gåm cã 3 ®o¹n: §o¹n ®Çu, ®o¹n gi÷a vµ ®o¹n sau (h×nh 5.b). PhÇn sµn xe bao gåm : c¸c th¸p bè trÝ hÖ thèng treo, tr−íc hèc sµn chÝnh cña xe, sµn tr−íc xe, sµn sau xe (h×nh 5.a). - M¶nh ®Çu (h×nh 6) M¶nh ®Çu xe bao gåm v¸ch ng¨n khoang buång l¸i víi khung gi¸ dµnh cho thanh chèng, hai v¸ch bªn, kÕt cÊu c¸c thanh gi»ng ë trªn vµ ë phÇn d−íi mÆt tr−íc. C¸c thµnh phÇn hîp thµnh mét d¹ng kh«ng gian më, c¸c ®Æc tÝnh liªn kÕt v¸ch ng¨n vµ sù nèi ghÐp phøc t¹p cña c¸c phÇn tö kÕt cÊu kh¸c nhau ®¶m b¶o kÕt cÊu cã ®ñ ®é cøng chung. H×nh 6. M¶nh ®Çu xe - M¶nh s−ên xe (h×nh 7): Gåm m¶nh bªn ph¶i vµ m¶nh bªn tr¸i ®èi xøng víi nhau qua mÆt ph¼ng däc ( XOZ). - 18 - KÕt cÊu cña tõng m¶nh bao gåm tÊm s−ên ngoµi xe, tÊm s−ên trong xe trong, cöa tr−íc vµ cöa lïa. §Ó t¨ng cøng cho s−ên xe th«ng th−êng c¸c c¸nh cöa vµ thµnh bªn cã biªn d¹ng cong theo h−íng trôc X cña xe ®¸p øng c¸c yªu cÇu bÒn v÷ng. B¸n kÝnh cong nµy kho¶ng 1300 vµ 1500mm H×nh 7. M¶nh s−ên xe bªn tr¸i - M¶nh cöa hËu (h×nh 8) bao gåm: TÊm trong, tÊm ngoµi vµ c¸c thanh t¨ng cøng. M¶nh cöa hËu ®−îc thiÕt kÕ cã g¾n b¶n lÒ trªn nãc xe. Nã rÊt thuËn lîi cho viÖc ghÐp nèi c¸c thµnh bªn víi viÖc ®ãng c¸c c¹nh mÐp. §©y lµ ph−¬ng ph¸p cho phÐp tù ®éng l¾p r¸p ë bªn ngoµi vµ lµm nh÷ng c«ng viÖc söa ch÷a sau tai n¹n ®−îc thuËn lîi h¬n. H×nh 8. M¶nh cöa hËu cña xe - M¶nh nãc xe (h×nh 9) bao gåm: TÊm nãc, xµ ngang ®Çu, xµ ngang cuèi, hai xµ ngang t¨ng cøng gi÷a. - 19 - H×nh 9. M¶nh nãc xe Nãc xe cã c¸c phÇn dËp h¬i låi mét chót ®Ó ng¨n chÆn mét vµi xu h−íng rung ®éng hoÆc t¹o ra tiÕng ån. TÝnh æn ®Þnh ®−îc t¨ng lªn víi ®é cong cña mÆt lâm. C¸c dÇm kim lo¹i còng ®−îc hµn n»m ngang hoÆc ®−êng chÐo theo chiÒu chuyÓn ®éng ®Ó t¨ng ®é bÒn ®Æc biÖt trong c¸c thö nghiÖm. Khi xe cã bÞ l¨n lËt viÖc t¨ng c−êng kÕt cÊu thanh ®ì ë ®Çu vµ cuèi xe lµ nguyªn nh©n c¬ b¶n ®Ó t¸c ®éng nh− lµ mÐp gÊp xuèng cña thanh ®Ó ng¨n c¶n biÕn d¹ng trong nãc xe 1.4.4. X¸c ®Þnh c¸c nót, l−íi, vµ g¸n c¸c phÇn tö trªn tõng m¶nh. (1). X¸c ®Þnh c¸c nót Sè l−îng vµ tªn c¸c nót trªn tõng m¶nh ®−îc x¸c ®Þnh trªn c¬ së m« t¶ ®−îc h×nh d¸ng h×nh häc c¬ b¶n cña cÊu tróc vµ thuËn tiÖn cho viÖc ®Þnh nghÜa c¸c phÇn tö vµ ghÐp nèi c¸c m¶nh sau nµy. Mçi nót trªn m« h×nh ®−îc x¸c ®Þnh b»ng ba to¹ ®é tuyÖt ®èi theo hÖ to¹ ®é tæng thÓ OXYZ.Trªn m« h×nh l−íi phÇn tö, viÖc ph©n bè nót trªn c¸c m¶nh nh− trong b¶ng 2. B¶ng 2: Ph©n bè c¸c nót trªn vá xe Nót STT Tªn m¶nh Tõ §Õn Tæng 1 M¶nh cöa hËu xe 1 1542 1542 2 M¶nh ®Çu xe 1543 2901 1359 3 M¶nh thµnh ph¶i xe 2902 6407 3506 4 M¶nh thµnh tr¸i xe 6408 9913 3506 5 M¶nh nãc xe 9914 11627 1713 6 M¶nh sµn xe 11628 14589 2961 7 Cöa xe 14590 16826 2336 - 20 - (2). G¸n c¸c phÇn tö. G¸n c¸c phÇn tö cÇn ph¶i ®¶m b¶o ®−îc tr¹ng th¸i øng suÊt g¾n víi thùc tÕ bao gåm lùa chän kiÓu lo¹i phÇn tö vµ h»ng sè ®Æc tr−ng cña chóng. ViÖc lùa chän kiÓu, sè l−îng c¸c phÇn tö trªn c¸c m¶ng lín còng nh− trªn vá xe tæng thÓ phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè vµ th− viÖn phÇn tö cña phÇn mÒm ph©n tÝch kÕt cÊu ®−îc sö dông. §a phÇn c¸c phÇn tö cña vá xe cã thÓ m« t¶ b»ng phÇn tö vá SHELL cña ANSYS, mét sè phÇn tö cã thÓ m« t¶ b»ng phÇn tö dÇm BEAM phôc vô cho môc ®Ých: ghÐp nèi c¸c m¶nh, m« pháng c¸c kÕt cÊu t¨ng cøng côc bé. ViÖc lùa chän c¸c th«ng sè ®Æc tr−ng cña c¸c d¹ng phÇn tö SHELL, BEAM thÓ hiÖn ®é dµy cña vá, vµ mÆt c¾t ngang cña c¸c dÇm. Trong m« h×nh PTHH cña vá xe sö dông 12 lo¹i mÆt c¾t ®Æc tr−ng cho phÇn tö BEAM 4 vµ 5 lo¹i mÆt c¾t ®Æc tr−ng cho phÇn tö SELL163. C¸c th«ng sè cña mÆt c¾t c¸c phÇn tö sö dông trong ch−¬ng tr×nh xem B¶ng (3 vµ 4) B¶ng Th«ng sè c¸c lo¹i mÆt c¾t cña phÇn tö BEAM 4 Nh·n mÆt c¾t DiÖn tÝch mÆt c¾t M« men qu¸n tÝnh thiÕt diÖn DiÖn tÝch chÞu c¾t M« men tÜnh (mm2) IX (mm 4) IY (mm 4) (mm2) SX (mm 3) SY (mm 3) 1 6 7 8 9 10 11 12 956 876 328 408 406 176 216 228 3701998 2713752 334053 176224 77275 16339 119552 180044 849914 3511177 401213 1238856 1317097 97299 90472 66956 11418 21160 6699 7155 5046 1407 2891 2925 26384 22554 4832 4084 2734 814 2316 2869 13598 25292 5242 9898 10092 1826 2046 1843 - 21 - B¶ng 4. Th«ng sè c¸c lo¹i mÆt c¾t cña phÇn tö SHELL163 Nh·n mÆt c¾t DiÖn tÝch mÆt c¾t M« men qu¸n tÝnh thiÕt diÖn M« men xo¾n M« men tÜnh (mm2) IX (mm 4) IY (mm 4) (mm4) (mm3) 2 3 4 5 226 420 352,5 166,5 37532 543564 924824 78614 37532 183501 99728 15162 75064 391713 176520 30304 - 7057 8228 1669 1.4.5. M« h×nh tÝnh cña bµi to¸n x¸c ®Þnh biÕn d¹ng vµ øng suÊt cña vá xe MEFFA. (2). X©y dùng m« h×nh. M« h×nh tÝnh biÕn d¹ng vµ øng suÊt cña vá xe ®−îc x©y dùng tõ m« h×nh h×nh häc, sau ®ã thùc hiÖn chia l−íi (mesh) ®Ó t¹o m« h×nh phÇn tö h÷u h¹n. Cã hai c¸ch x©y dùng m« h×nh h×nh häc: x©y dùng m« h×nh trùc tiÕp trong Ansys hoÆc x©y dùng m« h×nh trong mét phÇn mÒm CAD kh¸c, sau ®ã chuyÓn ®æi c¬ së d÷ liÖu nhËp vµo ch−¬ng tr×nh Ansys. Trong luËn ¸n ®· chän ph−¬ng ¸n x©y dùng m« h×nh h×nh häc trong phÇn mÒm SOLIDWORKS, sau ®ã xuÊt ra file cã d¹ng file.igs nhËp vµo ANSYS. H×nh(11) lµ m« h×nh l−íi c¸c nót trªn vá xe MEFA. H×nh 11. M« h×nh l−íi c¸c nót cña vá xe minibus 8 chç ngåi - 22 - (2). C¸c d÷ liÖu vµo cña m« h×nh §Ó gi¶i bµi to¸n ph©n tÝch kÕt cÊu b»ng phÇn mÒm ANSYS tr−íc hÕt cÇn x¸c lËp c¸c d÷ liÖu vµo cho m« ®un ph©n tÝch kÕt cÊu cña ANSYS. C¸c d÷ liÖu vµo bao gåm c¸c ®Þnh nghÜa c¬ b¶n cña m« h×nh nh− to¹ ®é c¸c nót, c¸c phÇn tö, c¸c th«ng sè ®Æc tr−ng cho vËt liÖu, rµng buéc vµ t¶i träng t¸c dông lªn m« h×nh. C¸c th«ng sè chÝnh: Tæng sè nót trong m« h×nh : 16826 Sè phÇn tö SHELL163 : 14628 Sè phÇn tö BEAM 4 : 526 Sè nót CONSTRAINTS : 2858 §Æc tr−ng vËt liÖu chÕ t¹o khung vá: M« ®un ®µn håi (EX) : 2.0e11 N/m 2 HÖ sè Poat x«ng (µ ) : 0.3 Khèi l−îng riªng : 7850 kg/m3 PhÇn tö MASS 21 ®Æc tr−ng cho khèi l−îng tËp trung cÇu tr−íc (350kg) PhÇn tö MASS 21 ®Æc tr−ng cho khèi l−îng tËp trung cÇu sau (427,5 kg) Sè ®Æc tr−ng mÆt c¾t vµ vËt liÖu phÇn tö SHELL163: 5 Sè ®Æc tr−ng mÆt c¾t vµ vËt liÖu phÇn tö BEAM 4: 12 2. TÝnh to¸n biÕn d¹ng vµ øng suÊt cña vá xe minibus 8 chç ngåi. 2.1. X¸c ®Þnh t¶i träng ®éng cho bµi to¸n ®éng sö dông hµm thêi gian. ViÖc x¸c ®Þnh chÝnh x¸c c¸c biÕn d¹ng vµ øng suÊt t¹i c¸c ®iÓm trªn vá xe khi chÞu t¶i träng kh¸c nhau, ®Æc biÖt lµ t¶i träng ®éng theo thêi gian lµ mét trong c¸c bµi to¸n quan träng ®Ó ®¸nh gi¸ ®é bÒn vµ hoµn thiÖn kÕt cÊu khung vá xe trong thùc tÕ. HiÖn nay bµi to¸n nµy cã thÓ gi¶i b»ng c¸c gãi ch−¬ng tr×nh ph©n tÝch kÕt cÊu. ANSYS lµ mét trong c¸c phÇn mÒm cho phÐp khai th¸c sö dông chÕ ®é t¶i träng phô thuéc vµo hµm thêi gian ®Ó gi¶i quyÕt c¸c bµi to¸n tÝnh kÕt cÊu phøc t¹p kh«ng nh÷ng víi t¶i träng tÜnh mµ c¶ víi t¶i träng ®éng. Trong phÇn nµy tr×nh bµy bµi to¸n x¸c ®Þnh biÕn d¹ng vµ øng suÊt trªn vá xe víi hµm lùc t¸c dông lªn thµnh bªn cña xe, ®−îc ®Æc tr−ng cho xe va ch¹m víi c¸c vËn tèc cã ph−¬ng, chiÒu vµ ®é lín kh¸c nhau trong thêi gian ph©n tÝch va ch¹m lµ 0,1gi©y. Trong kho¶ng thêi gian nµy ta chia lµm 100 b−íc nhá, ch−¬ng tr×nh sÏ ghi kÕt qu¶ t¹i mçi b−íc. Nh− vËy b−íc t¨ng thêi gian sÏ lµ 0,001gi©y. S¬ ®å thuËt to¸n ®−îc thÓ hiÖn trªn h×nh 12. - 23 - H×nh 12. S¬ ®å thuËt to¸n x¸c ®Þnh biÕn d¹ng vµ øng suÊt cña vá xe 2.2. Mét sè kÕt qu¶ tÝnh to¸n øng suÊt vµ biÕn d¹ng vá xe minibus 8 chç ngåi B»ng phÇn mÒm tÝnh to¸n ANSYS víi t¶i träng ®éng lµ hµm thêi gian, x¸c ®Þnh ®−îc mét sè c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña cÊu tróc nh− biÕn d¹ng, øng suÊt. Trong phÇn nµy tr×nh bµy mét sè ®å thÞ kÕt qu¶ tÝnh to¸n cho mét sè tr−êng hîp kh¶o s¸t. C¸c tr−êng hîp kh¶o s¸t ®−îc chän trªn c¬ së vËn tèc vµ ph−¬ng va ch¹m cña xe khi va ch¹m. KÕt thóc NhËp d÷ liÖu Ph©n tÝch cÊu tróc vá xe X©y dùng m« h×nh h×nh häc X©y dùng m« h×nh m« pháng: - §Æt liªn kÕt, rµng buéc c¸c phÇn tö - C¸c ®iÓm ®Æt lùc - C¸c ®iÒu kiÖn ®Çu §Æt lùc kÝch ®éng vµo thµnh xe Lùa chän c¸ch thøc xuÊt kÕt qu¶ XuÊt kÕt qu¶ Xö lý kÕt qu¶ §iÒu khiÓn thùc thi qu¸ tr×nh m« pháng - Thêi gian - B−íc tÝnh to¸n vµ sai sè tÝnh to¸n B¾t ®Çu T¹o ma trËn c¬ b¶n v(t) - m NhËp c¸c vÐc t¬ vËn tèc, thêi gian, vÐc t¬ khèi l−îng Néi suy tõ ma trËn V ®Ó cã vÐc t¬ vËn tèc tøc thêi v(t) TÝnh gia tèc xe a(t) TÝnh lùc ®©m F(t) (lùc t¸c ®éng lªn thµnh xe) - 24 - 2.2.1. Tr−êng hîp vËn tèc ban ®Çu cña xe va ch¹m V0 =15km/h, ph−¬ng va ch¹m 900, cßn xe bÞ va ch¹m cã vËn tèc b»ng 0. C¸c kÕt qu¶ ®−îc tr×nh bµy trªn h×nh (13) a) BiÓu ®å øng suÊt cña khung vá xe b) §å thÞ øng suÊt t¹i nót 616 c) BiÓu ®å biÕn d¹ng cña khung vá xe d) §å thÞ biÕn d¹ng t¹i nót 616 e) §å thÞ gia tèc biÕn d¹ng t¹i nót 616 g) §å thÞ biÕn d¹ng cña mét sè nót l©n cËn H×nh 13. Mét sè kÕt qu¶ tÝnh to¸n biÕn d¹ng vµ øng suÊt cña khung vá xe Nót 616 - 25 - NhËn xÐt kÕt qu¶ tõ c¸c biÓu ®å vµ ®å thÞ trªn h×nh 13 • Khu vùc chÞu øng suÊt lín nhÊt ®−îc tËp trung t¹i phÇn tiÕp xóc va ch¹m, sµn xe vµ nãc xe. • Khu vùc hai xe tiÕp xóc va ch¹m cã biÕn d¹ng lín nhÊt, tiÕp theo lµ c¸c vïng l©n cËn. • Gi¸ trÞ trÞ biÕn d¹ng lín nhÊt cña vá xe t¹i nót 616 : u = 262mm 2.2.2. Tr−êng hîp vËn tèc ban ®Çu cña xe va ch¹m V0 =20km/h, ph−¬ng va ch¹m 900, cßn xe bÞ va ch¹m cã vËn tèc b»ng 0. C¸c kÕt qu¶ ®−îc tr×nh bµy trªn h×nh(14) a) BiÓu ®å øng suÊt cña khung vá xe b) §å thÞ øng suÊt t¹i nót 616 c) BiÓu ®å biÕn d¹ng cña khung vá xe d) §å thÞ biÕn d¹ng t¹i nót 616 Nót 616 - 26 - e) §å thÞ gia tèc biÕn d¹ng t¹i nót 616 g) §å thÞ biÕn d¹ng cña mét sè nót l©n cËn H×nh 14. Mét sè kÕt qu¶ tÝnh to¸n biÕn d¹ng vµ øng suÊt cña khung vá xe NhËn xÐt kÕt qu¶ tõ c¸c biÓu ®å vµ ®å thÞ trªn h×nh 14 • Khu vùc chÞu øng suÊt lín nhÊt vÉn ®−îc tËp trung t¹i phÇn tiÕp xóc va ch¹m, sµn xe vµ nãc xe • Khu vùc hai xe tiÕp xóc va ch¹m cã biÕn d¹ng lín nhÊt, tiÕp theo lµ c¸c vïng l©n cËn . • Gi¸ trÞ biÕn d¹ng lín nhÊt cña khung vá xe t¹i nót 616: u = 298mm 2.2.3. Tr−êng hîp vËn tèc ban ®Çu cña xe va ch¹m V0 =48km/h, ph−¬ng va ch¹m 430, cßn xe bÞ va ch¹m cã vËn tèc b»ng 0. C¸c kÕt qu¶ ®−îc tr×nh bµy trªn h×nh(15) a) BiÓu ®å øng suÊt cña khung vá xe b) §å thÞ øng suÊt cña t¹i nót 480 - 27 - c). BiÓu ®å biÕn d¹ng cña khung vá xe d) §å thÞ biÕn d¹ng t¹i nót 480 e) §å thÞ vËn tèc biÕn d¹ng t¹i nót 480 g) §å thÞ gia tèc biÕn d¹ng t¹i nót 480 h) §å thÞ biÕn d¹ng cña mét sè nót l©n cËn H×nh 15. Mét sè kÕt qu¶ tÝnh to¸n biÕn d¹ng vµ øng suÊt cña khung vá xe Nót 480 - 28 - NhËn xÐt kÕt qu¶ tõ c¸c biÓu ®å vµ ®å thÞ trªn h×nh 15 • Khu vùc hai xe tiÕp xóc va ch¹m cã biÕn d¹ng lín nhÊt, tiÕp theo lµ c¸c vïng l©n cËn . • Khu vùc chÞu øng suÊt lín nhÊt vÉn ®−îc tËp trung t¹i phÇn tiÕp xóc va ch¹m, sµn xe vµ nãc xe. • Gi¸ trÞ biÕn d¹ng lín nhÊt cña khung vá xe t¹i nót 480(u = 540mm) KÕt luËn 1. ViÖc x¸c ®Þnh biÕn d¹ng vµ øng suÊt cña vá xe khi chÞu c¸c t¶i träng va ch¹m cã thÓ thùc hiÖn ®−îc nhê viÖc m« h×nh ho¸ kÕt cÊu trªn c¬ së ph−¬ng ph¸p PTHH vµ sö dông c¸c phÇn mÒm tÝnh to¸n kÕt cÊu ®· cã ë ViÖt nam. 2. Trong ch−¬ng nµy tr×nh bµy viÖc thiÕt lËp m« h×nh PTHH cña vá xe minibuýt, sö dông phÇn mÒm ANSYS ®Ó tÝnh biÕn d¹ng vµ øng suÊt cña vá xe víi t¶i träng lµ hµm lùc va ch¹m theo thêi gian. 3. KÕt qu¶ tÝnh to¸n cho phÐp kh«ng nh÷ng x¸c ®Þnh ®−îc biÕn d¹ng vµ øng suÊt cña c¸c ®iÓm trªn vá xe mµ cßn cho ta h×nh dung ®−îc sù ph©n bè chóng trªn c¸c khu vùc kh¸c nhau cña vá xe. 4. M« h×nh PTHH cã thÓ sö dông cho bµi to¸n m« pháng qu¸ tr×nh va ch¹m ®−îc tr×nh bµy ë phÇn sau sau.