Đồ án: Cải tiến xe ba bánh Honda 110cc tăng hiệu năng nhiên liệu

Tổng hợp các giải pháp cải tiến xe ba bánh, xe ba gác giúp tiết kiệm nhiên liệu tối ưu, giảm chi phí vận hành và tăng hiệu quả kinh doanh.

• Tác giả: Võ Minh Vương
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thanh Bình
• Trường học: Đại học Duy Tân
• Chuyên ngành: Cơ Điện tử
• Đề tài: Cải Tiến Phương Tiện Ba Bánh Sử Dụng Động Cơ Honda 110 CC Nhằm Cải Thiện Hiệu Năng Sử Dụng Nhiên Liệu
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Đà Nẵng

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN VÀ ANSYS WORKBENCH
• 1.1. Khái niệm phương pháp phần tử hữu hạn
• 1.2. Lịch sử phương pháp phần tử hữu hạn
• 1.3. Cơ sở phương pháp phần tử hữu hạn
• 1.4. Phần mềm ANSYS Workbench
• 1.5. Lịch sử hình thành và phát triển
• 1.6. Các mảng ứng dụng của ANSYS Workbench
• 1.7. Mô phỏng tính toán cơ học
• 1.8. Mô phỏng tính toán động lực học
• 1.9. Khoa học vật liệu với Ansys Granta
• 2. CHƯƠNG 2: PHIÊN BẢN NĂM 2020 VÀ CÁC ĐỀ XUẤT CẢI TIẾN PHẦN KHUNG XE VÀ VỎ XE
• 2.1. Bản thiết kế khung xe năm 2020
• 2.2. Ưu điểm và nhược điểm của nghiên cứu trước
• 2.3. Đề xuất các phương pháp cả tiến
• 2.4. Thay đổi thiết kế
• 2.5. Thiết kế vỏ xe trong cuộc thi Honda EMC 2020
• 2.6. Yêu cầu về kích thước bên ngoài của phương tiện
• 2.7. Thiết kế vỏ xe dựa vào các mẫu máy bay dân dụng
• 3. CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT THIẾT KẾ KHUNG XE VÀ VỎ XE
• 3.1. Các yêu cầu kĩ thuật của khung xe ba bánh
• 3.2. Góc đặt bánh lái Camber
• 3.3. Góc nghiêng của trục lái – Góc Kingpin
• 3.4. Ý tưởng và thiết kế đề xuất cho vỏ xe
• 4. CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ KHUNG XE VÀ VỎ XE VỚI ANSYS WORKBENCH
• 4.1. Mô phỏng kết cấu khung xe
• 4.1.1. Thông số kỹ thuật của thép công nghiệp
• 4.1.2. Mô hình hóa các thiết kế của khung xe
• 4.1.3. Chia nhỏ mẫu mô phỏng thành các phần tử – Meshing
• 4.1.4. Thiếp lập các điều kiện ban đầu
• 4.1.5. Kết quả mô phỏng
• 4.1.5.1. Biến dạng toàn phần
• 4.1.5.2. Phân bố ứng suất của kết cấu
• 4.1.5.3. Phân bố ứng suất pháp tuyến
• 4.2. Mô phỏng tính khí động học trong thiết kế của vỏ xe
• 4.2.1. Mô hình hóa 3D vỏ xe trên nền tảng Space Claim
• 4.2.2. Chia nhỏ vật mẫu thành thành các phần tử - Mesh
• 4.2.3. Thiết lập điều kiện đầu và điều kiện biên
• 4.2.4. Kết quả mô phỏng
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ
• 5.1. Kết cấu khung xe
• 5.1.1. Ứng suất cực đại
• 5.2. Thiết kế vỏ xe
• 5.2.1. Thiết kế khí động học
• 5.2.2. Vật liệu và độ dày của vỏ xe
• 5.2.3. Gia công chế tạo
• 6. CHƯƠNG 6: THI CÔNG CHẾ TẠO
• 6.1. Gia công khung xe
• 6.1.1. Gia công hệ thống tay lái và bánh lái
• 6.1.2. Gia công hệ thống gá cố định động cơ
• 6.2. Gia công vỏ xe
• 6.2.1. Gia công chế tạo khuôn đúc vỏ xe
• 6.2.2. Vật liệu làm vỏ xe
• 6.2.3. Làm khuôn tạo hình cho vỏ xe
• 6.2.4. Đúc vật liệu composite
• 6.3. Kết luận và so sánh sau khi gia công
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Cải tiến Xe Ba Bánh Bí quyết Tiết kiệm Nhiên liệu Tối ưu Tổng quan dự án

Trong bối cảnh môi trường và tiết kiệm nhiên liệu trở thành ưu tiên hàng đầu, việc cải tiến xe ba bánh để đạt hiệu năng sử dụng nhiên liệu cao hơn là một hướng đi đột phá. Đề tài nghiên cứu này tập trung vào việc cải thiện phương tiện ba bánh sử dụng động cơ Honda 110 CC, xuất phát từ những bài học quý giá từ cuộc thi Honda EMC. Mục tiêu chính là giảm thiểu tiêu hao năng lượng thông qua việc tối ưu hóa kết cấu khung xe và thiết kế vỏ xe khí động học. Dự án không chỉ hướng tới một thành tích cao hơn trong các cuộc thi mà còn tạo ra nền tảng cho các thiết kế xe ba bánh tiết kiệm nhiên liệu bền vững trong tương lai.

Nghiên cứu này vận dụng sâu rộng các kiến thức đã học vào thực tế, đặc biệt trong lĩnh vực cơ khí và cơ điện tử. Quá trình triển khai bao gồm việc phân tích các nhược điểm của phiên bản xe trước, đề xuất phương pháp cải tiến vật liệu và cấu trúc. Một trong những công cụ then chốt được sử dụng là phần mềm mô phỏng ANSYS Workbench, giúp đánh giá chi tiết ứng suất, biến dạng của khung xe và tính khí động học của vỏ xe. Từ đó, các giải pháp được đưa ra dựa trên cơ sở khoa học, đảm bảo cả về hiệu suất kỹ thuật lẫn khả năng thi công chế tạo thực tế. Sự kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm là yếu tố quyết định để tạo nên một xe ba bánh với hiệu năng nhiên liệu vượt trội.

Đề tài cải tiến xe ba bánh này không chỉ dừng lại ở việc đáp ứng các yêu cầu của cuộc thi, mà còn đặt ra những mục tiêu lớn hơn về nghiên cứu khoa học, quy trình đánh giá thực nghiệm và tích lũy dữ liệu. Khoa học vật liệu, sức bền vật liệu và động lực học là các phạm vi nghiên cứu trọng tâm. Các thành quả đạt được hứa hẹn mở ra nhiều hướng phát triển mới cho các dòng xe tương tự, góp phần nâng cao ý thức về tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường trong cộng đồng kỹ thuật. Đây là một minh chứng cụ thể cho việc ứng dụng công nghệ và sự sáng tạo để giải quyết các vấn đề thực tiễn, định hình tương lai của phương tiện ba bánh.

1.1. Từ Cuộc thi Honda EMC đến Ý tưởng Cải tiến Phương tiện Ba Bánh

Cuộc thi lái xe sinh thái, tiết kiệm nhiên liệu Honda (Honda EMC) là nguồn cảm hứng chính cho đề tài. Cuộc thi này thúc đẩy ý thức tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường, đặc biệt trong giới trẻ, thông qua hoạt động sáng tạo và làm việc nhóm. Năm 2020, đội WOLVESDTU01 từ Đại học Duy Tân đã đạt thành tích đáng nể, lọt vào Top 49 trong 190 đội và Top 1 trong các đội lần đầu tham dự. Dù còn thiếu kinh nghiệm, nhóm đã vượt mục tiêu đề ra, nhưng cũng nhận thấy nhiều thiếu sót trong thiết kế khung xe, vỏ xe và tối ưu động cơ. Những trải nghiệm thực tế này đã trở thành động lực mạnh mẽ để đề xuất cải tiến xe ba bánh trong năm tiếp theo, hướng tới hiệu suất nhiên liệu cao hơn. Việc giảm khối lượng, thay đổi thiết kế khí động học của khung xe và vỏ xe là trọng tâm của những cải tiến này.

1.2. Mục tiêu Nghiên cứu và Phạm vi Phát triển Xe Ba Bánh Tiết kiệm Nhiên liệu

Dựa trên kinh nghiệm từ Honda EMC 2020 và sự hỗ trợ của giảng viên, đề tài đặt ra các mục tiêu cụ thể. Đối với xe ba bánh: giảm trọng lượng và kích thước khung xe; cải tiến hệ thống tay lái; giảm trọng lượng và kích thước vỏ xe; đảm bảo tối ưu khí động học khi di chuyển ở tốc độ cao. Song song đó, các mục tiêu cá nhân bao gồm nâng cao khả năng nghiên cứu khoa học, quy trình đánh giá thực nghiệm, tích lũy dữ liệu và kế thừa lý thuyết. Phạm vi nghiên cứu rộng, bao gồm mô phỏng kết cấu bằng máy tính, khoa học vật liệu, sức bền vật liệu, và động lực học. Đối tượng nghiên cứu là kết cấu khung thép, hiệu quả khí động học của vỏ phương tiện, và vật liệu composite. Kết quả sẽ là đánh giá và đề xuất các thiết kế tối ưu.

II. Những thách thức lớn về Hiệu năng Nhiên liệu của Xe Ba Bánh hiện tại

Phiên bản xe ba bánh năm 2020, mặc dù đạt được thành công nhất định, vẫn bộc lộ nhiều hạn chế đáng kể, đặc biệt liên quan đến hiệu năng sử dụng nhiên liệu và hiệu quả vận hành. Các thách thức này chủ yếu xoay quanh việc lựa chọn vật liệu khung xe, kết cấu khung xe và thiết kế vỏ xe khí động học. Việc hiểu rõ những điểm yếu này là nền tảng để đề xuất các giải pháp cải tiến xe ba bánh một cách khoa học và toàn diện, hướng tới tiết kiệm nhiên liệu tối ưu.

Một trong những vấn đề trọng tâm là trọng lượng khung xe. Phiên bản trước sử dụng thép hộp có kích thước 20mm40mm1.2mm, đảm bảo độ vững chắc nhưng lại kéo theo trọng lượng tương đối lớn. Điều này trực tiếp làm tăng tiêu hao năng lượng của động cơ Honda 110 CC khi hoạt động, đi ngược lại mục tiêu tiết kiệm nhiên liệu. Ngoài ra, việc thiết kế không tối ưu còn dẫn đến lãng phí vật liệu và tăng chi phí chế tạo. Kích thước khung xe quá thấp cũng là một hạn chế, gây khó khăn khi di chuyển trên địa hình gồ ghề và không phù hợp với thể trạng người lái, ảnh hưởng đến trọng tâm xe và sự thoải mái.

Đối với thiết kế vỏ xe, phiên bản 2020 lấy cảm hứng từ máy bay dân dụng, mang lại tính khí động học tốt và ma sát thấp ở tốc độ cao. Tuy nhiên, vỏ xe lại có kích thước lớn và cồng kềnh, đòi hỏi kỹ năng gia công phức tạp. Điều này không chỉ làm tăng trọng lượng tổng thể của phương tiện mà còn có thể tạo ra các vùng sức cản không khí không mong muốn nếu không được tính toán kỹ lưỡng. Sự mất cân bằng giữa yêu cầu khí động học và tính thực tiễn trong thi công chế tạo là một bài toán cần được giải quyết.

Những thách thức trên nhấn mạnh tầm quan trọng của việc cải tiến toàn diện, từ vật liệu nhẹ, thiết kế khung xe tối ưu đến vỏ xe khí động học hiệu quả. Mục tiêu cuối cùng là giảm thiểu tiêu thụ nhiên liệu, nâng cao hiệu suất vận hành và độ an toàn cho xe ba bánh, biến những hạn chế thành cơ hội để đạt được sự tiết kiệm nhiên liệu tối ưu trong các cuộc thi và ứng dụng thực tế.

2.1. Đánh giá Ưu nhược điểm của Khung Xe Ba Bánh phiên bản 2020

Khung xe ba bánh phiên bản 2020 đã sử dụng sắt hộp 20mm40mm1.2mm làm vật liệu chính. Ưu điểm nổi bật là khả năng chịu tải tốt trên cả địa hình bằng phẳng và gồ ghề. Kết cấu khung dạng đứng giúp tăng mômen quán tính, nâng cao độ vững chắc khi vận hành. Khoảng cách thấp giữa khung xe và mặt đất cũng góp phần giữ trọng tâm xe ổn định khi vào cua tốc độ cao. Tuy nhiên, nhược điểm chính là trọng lượng khung xe quá lớn, gây tiêu hao năng lượng đáng kể. Điều này dẫn đến lãng phí vật liệu và chi phí chế tạo không tối ưu. Ngoài ra, khung xe thấp gây cản trở khi di chuyển trên địa hình sỏi đá và không phù hợp với thể trạng người lái, ảnh hưởng đến tính tiện dụng và hiệu suất nhiên liệu.

2.2. Phân tích Hạn chế của Vỏ Xe Khí Động học trong thiết kế ban đầu

Vỏ xe phiên bản 2020, được thiết kế dựa trên ý tưởng từ máy bay dân dụng, có ưu điểm là vật liệu mỏng, nhẹ (dù thực tế kích thước lớn) và tính khí động học tốt, giúp giảm ma sát không khí khi di chuyển tốc độ cao. Tuy nhiên, chính kích thước lớn và cồng kềnh lại là một nhược điểm, làm tăng trọng lượng tổng thể và có thể gây sức cản không khí lớn hơn ở một số điều kiện. Hơn nữa, việc gia công một vỏ xe với hình dáng phức tạp như vậy đòi hỏi kỹ năng cao và quy trình chế tạo phức tạp, làm tăng chi phí và thời gian sản xuất. Những yếu tố này đã đặt ra yêu cầu cần cải tiến thiết kế vỏ xe để đạt được sự cân bằng tối ưu giữa khí động học, trọng lượng và tính thực thi.

III. Phương pháp Phần tử Hữu hạn FEM và ANSYS Workbench Công cụ Cải tiến Xe Ba Bánh

Để thực hiện mục tiêu cải tiến xe ba bánh và đạt tiết kiệm nhiên liệu tối ưu, việc áp dụng các công cụ mô phỏng kỹ thuật tiên tiến là không thể thiếu. Phương pháp Phần tử Hữu hạn (FEM), cùng với phần mềm ANSYS Workbench, đã trở thành một nền tảng mạnh mẽ giúp phân tích và tối ưu hóa kết cấu khung xe cũng như tính khí động học của vỏ xe. Đây là cách tiếp cận khoa học, cho phép đánh giá chi tiết các thiết kế trước khi tiến hành gia công chế tạo, từ đó giảm thiểu rủi ro và chi phí sản xuất.

FEM là một phương pháp số gần đúng để giải quyết các bài toán phức tạp được mô tả bởi các phương trình vi phân. Nền tảng của FEM là việc rời rạc hóa miền xác định của bài toán thành nhiều miền con nhỏ hơn, gọi là các phần tử. Các phần tử này liên kết với nhau tại các điểm nút chung. Việc áp dụng FEM trong phân tích kết cấu và động lực học chất lỏng (CFD) cho phép các kỹ sư mô hình hóa và giải quyết các bài toán về ứng suất, biến dạng, và sức cản không khí với độ chính xác cao. Nó là xương sống cho việc thiết kế tối ưu các bộ phận chịu lực và tương tác với môi trường.

ANSYS Workbench cung cấp một môi trường tích hợp cho mô phỏng kỹ thuật với công nghệ tiên tiến. Quy trình thực hiện một dự án mô phỏng trên ANSYS Workbench rất trực quan, hỗ trợ liên kết các quá trình mô phỏng và có giao diện thân thiện với người dùng. Nền tảng này cho phép thực hiện phân tích đa hệ vật lý phức tạp chỉ với thao tác kéo-và-thả đơn giản. Đặc biệt, khả năng giao tiếp mạnh mẽ với các hệ thống CAD khác, tính năng chia lưới chất lượng cao tự động, và các công cụ tối ưu hóa tích hợp đã biến ANSYS Workbench thành một công cụ không thể thiếu trong việc cải tiến xe ba bánh, từ việc đánh giá vật liệu thép công nghiệp cho khung xe đến việc phân tích khí động học vỏ xe làm từ vật liệu composite. Việc sử dụng ANSYS Workbench không chỉ giúp tối ưu hóa thiết kế mà còn đảm bảo bảo toàn dữ liệu trong suốt quá trình phân tích, định hướng cho sự phát triển sản phẩm một cách hiệu quả.

3.1. Khái niệm và Lịch sử Phương pháp Phần tử Hữu hạn trong Thiết kế Cơ khí

Phương pháp Phần tử Hữu hạn (FEM) là một kỹ thuật số quan trọng trong thiết kế cơ khí, ra đời từ nhu cầu giải quyết các bài toán phức tạp về lý thuyết đàn hồi và phân tích kết cấu. Bắt nguồn từ những công trình của Alexander Hrennikoff (1941) và Richard Courant (1942), FEM dựa trên ý tưởng chia miền liên tục thành các miền con rời rạc (phần tử). Sự phát triển mạnh mẽ của FEM vào những năm 1950 trong ngành hàng không và xây dựng đã chứng minh vai trò không thể thay thế của nó. Đến năm 1973, FEM đã được cung cấp nền tảng toán học chặt chẽ, trở thành một ngành của toán ứng dụng và mô hình số học cho các hệ thống tự nhiên, ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật. Trong cải tiến xe ba bánh, FEM cho phép phân tích chính xác ứng suất, biến dạng và tải trọng tác dụng lên khung xe, từ đó đề xuất cấu trúc tối ưu.

3.2. ANSYS Workbench Nền tảng Mô phỏng Đa Vật lý cho Xe Ba Bánh

ANSYS Workbench là một môi trường mô phỏng kỹ thuật tích hợp, sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEA) để giải quyết các bài toán đa vật lý. Nền tảng này hỗ trợ từ việc chuẩn bị hình học đến tối ưu hóa thiết kế. Với Mechanical Enterprise, các kỹ sư có thể mô hình hóa vật liệu tiên tiến, tải trọng môi trường phức tạp như trong xe ba bánh. ANSYS CFD (Computational Fluid Dynamics) cung cấp khả năng mô phỏng động lực học chất lỏng, giúp đánh giá khí động học của vỏ xe và sức cản không khí. ANSYS Workbench có khả năng chia lưới chất lượng cao, quản lý tham số toàn diện và công cụ tối ưu hóa tích hợp, đảm bảo hiệu năng mô phỏng cao và bảo toàn dữ liệu. Đây là công cụ đắc lực để đạt được mục tiêu tiết kiệm nhiên liệu tối ưu thông qua cải tiến xe ba bánh toàn diện.

IV. Tối ưu Thiết kế Khung và Vỏ Xe Nâng cao Khí Động học và Tiết kiệm Nhiên liệu

Việc cải tiến xe ba bánh hướng tới tiết kiệm nhiên liệu tối ưu đòi hỏi sự tối ưu hóa toàn diện trong thiết kế khung xe và vỏ xe. Các đề xuất cải tiến không chỉ tập trung vào việc giảm trọng lượng mà còn phải nâng cao độ bền, ổn định và tính khí động học. Đây là quá trình kết hợp giữa việc lựa chọn vật liệu nhẹ, thay đổi kết cấu cơ học và áp dụng các nguyên lý thiết kế khí động học tiên tiến, đồng thời tuân thủ các yêu cầu kỹ thuật và an toàn.

Đối với khung xe ba bánh, đề xuất cải tiến bao gồm thay đổi vật liệu và kích thước. Thay vì thép hộp 20mm40mm1.2mm nặng nề, phiên bản cải tiến sử dụng thép hộp 20mm20mm1.4mm hoặc thép ống 19mm22mm1.5mm. Các loại thép này phổ biến trên thị trường, vừa đảm bảo khả năng chịu tải cần thiết vừa giúp giảm trọng lượng khung xe đáng kể. Việc giảm trọng lượng trực tiếp góp phần vào tiết kiệm nhiên liệu, vì động cơ không phải gánh chịu khối lượng lớn. Bên cạnh đó, kết cấu khung xe cũng được điều chỉnh, nâng độ cao từ 3cm lên 7cm so với mặt đất. Điều này giúp xe tránh được va quệt với chướng ngại vật, đặc biệt trên địa hình không bằng phẳng, và tạo điều kiện thuận lợi hơn cho thiết kế vỏ xe khí động học.

Trong khi đó, thiết kế vỏ xe đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc giảm sức cản không khí và đạt hiệu quả khí động học cao. Lấy cảm hứng từ mô hình máy bay dân dụng và tàu ngầm quân sự, vỏ xe cải tiến được thiết kế để tối ưu hóa luồng không khí, giảm thiểu lực kéo (drag force) và lực nâng (lift force), đồng thời tăng lực ghì (down force) để giữ xe bám đường tốt hơn ở tốc độ cao. Các yêu cầu kỹ thuật đặt ra cho vỏ xe là mỏng, nhẹ và có kích thước nhỏ gọn hơn so với phiên bản trước. Mục tiêu là tạo ra một vỏ xe không chỉ hiệu quả về mặt khí động học mà còn dễ gia công, sử dụng vật liệu composite để đạt được độ bền cao và trọng lượng nhẹ.

Những thay đổi này, từ việc tối ưu hóa vật liệu và kết cấu khung xe đến việc thiết kế vỏ xe khí động học tinh vi, đều nhằm mục đích chung là nâng cao hiệu năng sử dụng nhiên liệu của xe ba bánh. Sự kết hợp giữa giảm trọng lượng, cải thiện khí động học, và độ bền cấu trúc là chìa khóa để đạt được một phương tiện ba bánh thực sự tiết kiệm nhiên liệu tối ưu.

4.1. Cải tiến Vật liệu và Kết cấu Khung Xe Ba Bánh Hướng tới Trọng lượng Nhẹ

Cải tiến khung xe ba bánh tập trung vào việc lựa chọn vật liệu và kết cấu nhằm giảm trọng lượng mà vẫn đảm bảo độ bền. Thay vì thép hộp 20x40mm, đề xuất sử dụng thép hộp 20x20mm hoặc thép ống 19x22mm với độ dày 1.4-1.5mm. Loại vật liệu này không chỉ nhẹ hơn mà còn phổ biến, dễ gia công. Việc giảm trọng lượng khung xe trực tiếp ảnh hưởng đến tiết kiệm nhiên liệu, giảm tải cho động cơ Honda 110 CC. Bên cạnh đó, độ cao của khung xe được nâng từ 3cm lên 7cm so với mặt đất. Điều này không chỉ giúp xe tránh va chạm trên địa hình gồ ghề mà còn tạo không gian cho việc thiết kế vỏ xe hiệu quả hơn, cải thiện tính khí động học tổng thể của xe ba bánh.

4.2. Nguyên lý Thiết kế Vỏ Xe Khí Động học Giảm Sức Cản Không Khí

Vỏ xe là yếu tố then chốt quyết định tính khí động học của xe ba bánh. Thiết kế vỏ xe lấy cảm hứng từ các mô hình máy bay dân dụng nhằm giảm thiểu tối đa sức cản không khí. Các nguyên lý được áp dụng bao gồm tạo hình dáng thuôn, ít góc cạnh để luồng không khí trượt qua mượt mà, giảm lực kéo (drag force). Đồng thời, thiết kế cũng cần xem xét để tăng lực ghì (down force), giúp xe bám đường tốt hơn khi di chuyển ở tốc độ cao, và tối thiểu lực nâng (lift force), yếu tố quan trọng đối với xe đường bộ. Mục tiêu là tạo ra vỏ xe mỏng, nhẹ và có kích thước tối ưu, sử dụng vật liệu composite như sợi thủy tinh để kết hợp độ bền và trọng lượng nhẹ, đóng góp trực tiếp vào tiết kiệm nhiên liệu tối ưu.

V. Tối ưu Hệ thống Tay Lái Nâng cao Tính Ổn định và Hiệu suất Xe Ba Bánh

Một xe ba bánh vận hành ổn định và dễ điều khiển không chỉ phụ thuộc vào kết cấu khung xe và vỏ xe khí động học mà còn chịu ảnh hưởng lớn từ hệ thống tay lái. Việc tối ưu hóa hệ thống tay lái thông qua điều chỉnh các góc đặt bánh xe là yếu tố then chốt để đảm bảo tính ổn định, khả năng trả lái và hiệu suất vận hành tổng thể, đặc biệt khi di chuyển ở tốc độ cao hoặc vào cua. Các thông số như góc Camber, góc Kingpin và góc Caster cần được cân chỉnh một cách khoa học.

Góc Camber là góc nghiêng của bánh xe so với trục thẳng đứng. Việc điều chỉnh góc Camber ảnh hưởng trực tiếp đến diện tích tiếp xúc của lốp với mặt đường, độ mòn lốp và khả năng xử lý khi xe vào cua. Mặc dù Camber âm có thể cải thiện khả năng bám đường khi vào cua, nhưng lại làm giảm độ bám khi tăng tốc và phanh thẳng. Đối với xe ba bánh trong nghiên cứu này, với lốp xe đạp mỏng, góc Camber 0° cho bánh lái phía trước được chọn để đảm bảo sự cân bằng tốt nhất giữa độ bám và tuổi thọ lốp, đồng thời giảm thiểu ma sát không cần thiết, góp phần vào tiết kiệm nhiên liệu.

Góc Kingpin, hay góc nghiêng trục lái, là góc giữa trục xoay đứng của bánh xe và đường thẳng đứng. Góc Kingpin có giá trị 10° được đề xuất trong thiết kế, giúp giảm mô-men cản quay và lực lái, đồng thời hỗ trợ bánh xe tự động quay trở về vị trí chạy thẳng sau khi rẽ. Điều này nâng cao tính ổn định và giảm công sức của người lái, gián tiếp duy trì hiệu suất nhiên liệu do người lái ít phải 'cật lực' giữ lái.

Cuối cùng, góc Caster là góc nghiêng về phía trước hoặc phía sau của trục xoay đứng. Góc Caster dương lớn sẽ tăng độ ổn định khi xe chạy trên đường thẳng nhưng lại khiến việc vào cua khó khăn hơn. Với xe ba bánh cải tiến, góc Caster 3° được lựa chọn để cung cấp sự cân bằng tối ưu giữa ổn định chạy thẳng và khả năng hồi vị bánh xe sau khi rẽ. Khoảng Caster cũng ảnh hưởng đến lực hồi vị bánh xe, giúp xe duy trì hướng thẳng một cách tự nhiên. Việc tối ưu hóa những góc lái này là vô cùng quan trọng để xe ba bánh không chỉ tiết kiệm nhiên liệu mà còn an toàn và dễ điều khiển trên mọi địa hình.

5.1. Vai trò của Góc Camber và Kingpin trong Điều khiển Xe Ba Bánh

Góc Camber và Góc Kingpin là hai thông số quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến tính ổn định và khả năng điều khiển của xe ba bánh. Góc Camber, là góc giữa trục thẳng đứng của bánh xe với trục thẳng đứng của xe, tác động đến diện tích tiếp xúc lốp. Với lốp xe đạp mỏng, góc Camber 0° được chọn cho bánh lái phía trước, tối ưu hóa độ mòn lốp và giảm ma sát lăn, góp phần vào tiết kiệm nhiên liệu. Góc Kingpin (góc nghiêng của trục lái) được thiết kế ở 10°, giúp bánh xe tự động hồi vị về vị trí chạy thẳng, giảm lực lái và tăng cường tính ổn định khi xe di chuyển và rẽ. Sự cân chỉnh chính xác các góc này đảm bảo xe ba bánh vận hành mượt mà và an toàn.

5.2. Góc Caster và Độ Chụm Toe Ảnh hưởng đến Ổn định Lái Xe Ba Bánh

Góc Caster là góc nghiêng của trục xoay đứng về phía trước hoặc sau. Góc Caster dương (3° trong thiết kế này) tăng cường ổn định chạy thẳng cho xe ba bánh, giúp bánh xe có xu hướng tự động giữ thẳng. Điều này đặc biệt quan trọng khi xe di chuyển ở tốc độ cao, giảm thiểu sự cần thiết phải chỉnh lái liên tục. Khoảng Caster cũng tạo ra lực hồi vị, đưa bánh xe về vị trí ban đầu sau khi rẽ. Ngoài ra, độ chụm (Toe), mặc dù không được nêu chi tiết trong văn bản gốc, cũng là một yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo ổn định lái và giảm mòn lốp. Việc tối ưu hóa các góc lái này là cần thiết để xe ba bánh không chỉ đạt hiệu quả nhiên liệu mà còn mang lại trải nghiệm lái an toàn và thoải mái.

VI. Đánh giá Kết quả Mô phỏng và Thi công Chế tạo cho Xe Ba Bánh Cải Tiến

Quá trình cải tiến xe ba bánh không chỉ dừng lại ở giai đoạn thiết kế và mô phỏng, mà còn phải trải qua bước đánh giá kết quả mô phỏng chi tiết và kiểm chứng thông qua thi công chế tạo thực tế. Phần mềm ANSYS Workbench đã được sử dụng để mô phỏng kết cấu khung xe và tính khí động học của vỏ xe, cung cấp cái nhìn sâu sắc về hiệu suất của các thiết kế đề xuất. Việc phân tích ứng suất, biến dạng của khung xe và sức cản không khí tác động lên vỏ xe là những bước quan trọng để đảm bảo xe ba bánh đạt được mục tiêu tiết kiệm nhiên liệu tối ưu và an toàn vận hành.

Đối với khung xe, mô phỏng cho thấy biến dạng toàn phần tập trung nhiều nhất ở vùng trung tâm. Tuy nhiên, giá trị biến dạng cực đại của khung thép hộp (0.0125mm) thấp hơn đáng kể so với khung thép ống (0.0215mm), chứng tỏ khung thép hộp có độ cứng vững tốt hơn dưới cùng một tải trọng (tổng khối lượng 70kg). Về ứng suất tương đương, cả hai thiết kế đều nằm trong giới hạn độ bền kéo và độ bền uốn của thép công nghiệp. Ứng suất cực đại của khung thép hộp là 6.4151e+07 Pa, trong khi khung thép ống là 9.0634e+07 Pa, đều an toàn trong giới hạn cho phép. Những kết quả mô phỏng này cung cấp cơ sở vững chắc để lựa chọn vật liệu và kết cấu khung xe tối ưu.

Phần mô phỏng tính khí động học của vỏ xe bằng ANSYS CFX là một bước then chốt để giảm tiêu hao nhiên liệu. Mô hình 3D vỏ xe được đặt trong khối không khí và mô phỏng ở tốc độ 40 km/h và 100 km/h. Kết quả mô phỏng cho thấy áp suất không khí tập trung nhiều ở mặt trước vỏ xe, và các đường dòng khí trượt mượt mà qua bề mặt, chứng tỏ thiết kế khí động học hiệu quả. Phân tích lực ghì (down force) và lực kéo (drag force) giúp xác định hình dáng vỏ xe tối ưu, giảm sức cản không khí và duy trì tính ổn định của xe ở tốc độ cao. Vật liệu composite như sợi thủy tinh được sử dụng để chế tạo vỏ xe, đảm bảo trọng lượng nhẹ và độ bền cần thiết.

Cuối cùng, giai đoạn thi công chế tạo biến các thiết kế mô phỏng thành hiện thực. Gia công khung xe bao gồm việc hàn nối hệ thống tay lái và gá cố định động cơ Honda 110 CC. Gia công vỏ xe phức tạp hơn, đòi hỏi làm khuôn đúc và đúc vật liệu composite. So sánh sau khi gia công, khung xe và vỏ xe cải tiến đã chứng minh được hiệu quả về trọng lượng nhẹ, độ bền và tính khí động học được tối ưu hóa. Những kết quả này khẳng định tiềm năng của việc áp dụng mô phỏng kỹ thuật và khoa học vật liệu để đạt được tiết kiệm nhiên liệu tối ưu cho xe ba bánh.

6.1. Phân tích Kết quả Mô phỏng Khung Xe Biến dạng và Ứng suất

Mô phỏng kết cấu khung xe với ANSYS Statics Structural đã cung cấp dữ liệu quan trọng về biến dạng và ứng suất. Khung xe được tải trọng 70kg (người lái và động cơ Honda 110 CC). Kết quả mô phỏng cho thấy biến dạng toàn phần tập trung ở vùng trung tâm khung xe. Khung thép hộp có biến dạng cực đại là 0.0125mm, thấp hơn khung thép ống (0.0215mm), chỉ ra độ cứng vững vượt trội. Về ứng suất tương đương, khung thép hộp đạt 6.4151e+07 Pa và khung thép ống đạt 9.0634e+07 Pa. Cả hai đều nằm trong giới hạn bền vật liệu, đảm bảo an toàn. Ứng suất pháp tuyến cũng được phân tích, cho thấy các điểm nối và gấp khúc chịu ứng suất lớn nhất. Việc này khẳng định tính khả thi của việc giảm trọng lượng khung xe mà vẫn duy trì độ bền vững, góp phần tiết kiệm nhiên liệu.

6.2. Đánh giá Hiệu quả Khí Động học Vỏ Xe qua Mô phỏng ANSYS CFX

Mô phỏng tính khí động học vỏ xe sử dụng ANSYS CFX là bước then chốt để đạt tiết kiệm nhiên liệu tối ưu. Vỏ xe 3D được đặt trong dòng không khí mô phỏng ở tốc độ 40 km/h và 100 km/h. Kết quả mô phỏng cho thấy áp suất không khí cao nhất ở mặt trước và thấp dần về phía sau, với các đường dòng khí mượt mà, xác nhận thiết kế khí động học hiệu quả. Đặc biệt, việc phân tích lực ghì (down force) và lực kéo (drag force) giúp tối ưu hóa hình dáng vỏ xe nhằm giảm sức cản không khí và duy trì ổn định lái. Điều này không chỉ giúp xe ba bánh di chuyển nhanh hơn mà còn giảm đáng kể tiêu hao nhiên liệu, là minh chứng cho việc ứng dụng khoa học vào cải tiến phương tiện.

6.3. Quy trình Thi công Chế tạo Khung và Vỏ Xe Composite

Sau khi mô phỏng và đánh giá, giai đoạn thi công chế tạo được tiến hành. Gia công khung xe bao gồm hàn nối các thanh thép hộp/ống theo thiết kế tối ưu, đặc biệt chú trọng hệ thống tay lái và gá cố định động cơ Honda 110 CC để đảm bảo phân bố tải trọng đều. Đối với vỏ xe, quy trình phức tạp hơn. Đầu tiên là gia công chế tạo khuôn đúc từ khuôn âm, sau đó sử dụng vật liệu composite (vải sợi thủy tinh) để tạo hình vỏ xe. Vật liệu composite được chọn vì khả năng kết hợp trọng lượng nhẹ và độ bền cao, phù hợp với mục tiêu giảm trọng lượng phương tiện. Sau khi đúc và tách khuôn, vỏ xe được gia cố và sơn hoàn chỉnh. Quy trình này đảm bảo rằng xe ba bánh cải tiến không chỉ hiệu quả trên lý thuyết mà còn có thể sản xuất được trong thực tế, mang lại tiết kiệm nhiên liệu tối ưu.

VII. Kết luận và Triển vọng phát triển Xe Ba Bánh Tiết kiệm Nhiên liệu Tối ưu

Dự án cải tiến xe ba bánh nhằm đạt tiết kiệm nhiên liệu tối ưu đã thành công trong việc kết hợp các phương pháp nghiên cứu tiên tiến và ứng dụng thực tiễn. Từ việc phân tích chuyên sâu kết cấu khung xe và tính khí động học của vỏ xe bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) và phần mềm ANSYS Workbench, đến thi công chế tạo dựa trên vật liệu nhẹ như composite, những kết quả đạt được đã mở ra nhiều hướng đi mới cho thiết kế phương tiện ba bánh.

Các cải tiến về khung xe bao gồm việc sử dụng thép hộp với kích thước tối ưu, giúp giảm trọng lượng đáng kể trong khi vẫn duy trì độ bền vững. Kết quả mô phỏng đã chứng minh khung xe cải tiến có biến dạng và ứng suất trong giới hạn an toàn, đồng thời nâng cao độ cao gầm xe để cải thiện khả năng vận hành trên các địa hình khác nhau. Đối với vỏ xe, thiết kế khí động học dựa trên mô hình máy bay dân dụng đã giúp giảm thiểu sức cản không khí và tiêu hao nhiên liệu, với mô phỏng ANSYS CFX xác nhận hiệu quả trong việc quản lý luồng khí và các lực tác động.

Tuy nhiên, dự án vẫn còn một số hạn chế. Kinh nghiệm thực tế trong thi công chế tạo vật liệu composite và tối ưu hóa quy trình sản xuất còn cần được nâng cao. Việc thử nghiệm thực tế với động cơ Honda 110 CC và đánh giá chính xác hiệu suất nhiên liệu trên đường đua thực tế sẽ cung cấp thêm dữ liệu quý giá. Hơn nữa, việc tích hợp các hệ thống điện tử hỗ trợ (ví dụ: hệ thống quản lý động cơ thông minh) có thể mang lại những cải tiến sâu rộng hơn nữa về tiết kiệm nhiên liệu.

Triển vọng phát triển cho xe ba bánh tiết kiệm nhiên liệu tối ưu là rất lớn. Hướng đi tiếp theo bao gồm việc tiếp tục nghiên cứu các vật liệu siêu nhẹ tiên tiến, phát triển các thiết kế khí động học linh hoạt có thể thay đổi theo điều kiện vận hành, và tích hợp trí tuệ nhân tạo vào hệ thống điều khiển để tối ưu hóa hiệu năng nhiên liệu theo thời gian thực. Việc tiếp tục tham gia các cuộc thi như Honda EMC sẽ là động lực để không ngừng cải tiến và đưa những công nghệ mới nhất vào ứng dụng. Mục tiêu cuối cùng là định hình một thế hệ phương tiện ba bánh không chỉ thân thiện với môi trường mà còn hiệu quả vượt trội trong việc tiết kiệm nhiên liệu, đóng góp vào sự phát triển bền vững của ngành giao thông vận tải.

7.1. Kết quả Đạt được từ Cải tiến Xe Ba Bánh và Hạn chế Nghiên cứu

Dự án đã đạt được nhiều kết quả quan trọng trong việc cải tiến xe ba bánh. Khung xe được tối ưu hóa vật liệu và kết cấu, giúp giảm trọng lượng đồng thời duy trì độ bền cần thiết. Vỏ xe đã được thiết kế khí động học hiệu quả, giảm thiểu sức cản không khí đáng kể, góp phần vào tiết kiệm nhiên liệu. Mô phỏng bằng ANSYS Workbench đã xác nhận tính khả thi và hiệu quả của các đề xuất. Tuy nhiên, nghiên cứu vẫn còn hạn chế. Thi công chế tạo thực tế gặp một số khó khăn do kinh nghiệm và điều kiện gia công. Việc kiểm nghiệm hiệu suất nhiên liệu trên đường chạy thực tế chưa được thực hiện chi tiết, đây là điểm cần cải thiện trong các nghiên cứu tiếp theo để có cái nhìn toàn diện hơn về tiết kiệm nhiên liệu tối ưu.

7.2. Hướng Phát triển Tương lai cho Phương tiện Ba Bánh Tiết kiệm Nhiên liệu

Triển vọng phát triển xe ba bánh tiết kiệm nhiên liệu tối ưu là rất rộng mở. Các hướng phát triển trong tương lai bao gồm việc nghiên cứu sâu hơn về vật liệu siêu nhẹ và vật liệu composite tiên tiến hơn để giảm trọng lượng phương tiện tối đa. Tiếp tục tối ưu hóa thiết kế khí động học bằng cách sử dụng các hình dạng linh hoạt hoặc tích hợp công nghệ điều khiển luồng khí chủ động. Hơn nữa, việc tích hợp các hệ thống quản lý động cơ và năng lượng thông minh, sử dụng cảm biến và AI, có thể giúp xe ba bánh tự động điều chỉnh các thông số vận hành để đạt hiệu suất nhiên liệu cao nhất trong mọi điều kiện. Những cải tiến này không chỉ đáp ứng nhu cầu tiết kiệm nhiên liệu mà còn hướng tới phương tiện ba bánh an toàn và bền vững hơn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN VÀ ANSYS WORKBENCH 1.1 Khái niệm phương pháp phần tử hữu hạn Phương pháp Finite Element Method (FEM) là phương pháp số gần đúng để giải các bài toán được mô tả bởi các phương trình vi phân đạo hàm riêng trên miền xác định có hình dạng và điều kiện biên bất kỳ mà nghiệm chính xác không thể tìm được bằng phương pháp giải tích.1 Lịch sử phương pháp phần tử hữu hạn Phương pháp FEM được bắt nguồn từ những yêu cầu giải các bài toán phức tạp về lý thuyết đàn hồi, phân tích kết cấu trong xây dựng và kỹ thuật hàng không. Nó được bắt đầu phát triển bởi Alexander Hrennikoff (1941) và Richard Courant (1942). Mặc dù hướng tiếp cận của những người đi tiên phong là khác nhau nhưng họ đều có một quan điểm chung, đó là chia những miền liên tục thành những miền con rời rạc. Hrennikoff rời rạc những miền liên tục bằng cách sử dụng lưới tương tự, trong khi Courant chia những miền liên tục thành những miền có hình tam giác cho cách giải thứ hai của phương trình vi phân từng phần elliptic, xuất hiện từ các bài toán về xoắn của phần tử thanh hình trụ.

Sự đóng góp của Courant là phát triển, thu hút một số người nhanh chóng đưa ra kết quả cho PPVPTP elliptic được phát triển bởi Rayleigh, Ritz, và Galerkin. Sự phát triển chính thức của phương pháp FEM được bắt đầu vào nửa sau những năm 1950 trong việc phân tích kết cấu khung máy bay và công trình xây dựng, và đã thu được nhiều kết quả ở Berkeley (xem Early Finite Element Research at Berkeley) trong những năm 1960 trong ngành xây dựng. Phương pháp này được cung cấp nền tảng toán học chặt chẽ vào năm 1973 với việc xuất bản cuốn Strang và tổng kết trong Analysis of The Finite element Method và kể từ đó phương pháp FEM được tổng quát hóa thành một ngành của toán ứng dụng, một mô hình số học cho các hệ thống tự nhiên, được ứng dụng rộng rãi trong kĩ thuật.2 Cơ sở phương pháp phần tử hữu hạn Cơ sở của phương pháp này là làm rời rạc hóa miền xác định của bài toán, bằng cách chia nó thành nhiều miền con (phần tử). Các phần tử này được liên kết với nhau tại các điểm nút chung.

Trong phạm vi của mỗi phần tử, nghiệm được chọn là một hàm số nào đó được xác định thông qua các giá trị chưa biết tại các điểm nút của phần tử gọi là hàm xấp xỉ thoả mãn điều kiện cân bằng của phần tử. Tập tất cả các phần tử có chú ý đến điều kiện liên tục của ĐBD và chuyển vị tại các SVTH: VÕ MINH VƯƠNG Trang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. Nguyễn Thanh Bình điểm nút liên kết giữa các phần tử. Kết quả đẫn đến một hệ phương trình đại số tuyến tính mà ẩn số chính là các giá trị của hàm xấp xỉ tại các điểm nút.

Giải hệ phương trình này sẽ tìm được các giá trị của hàm xấp xỉ tại các điểm nút của mỗi phần tử, nhờ đó hàm xấp xỉ hoàn toàn được xác định trên mỗi một phần tử.2 Phần mềm ANSYS Workbench ANSYS Mechanical Workbench là một môi trường nền trên đó tích hợp các bộ mô phỏng kỹ thuật với công nghệ mô phỏng tiên tiến. Quy trình thực hiện một dự án mô phỏng trên ANSYS Workbench rất trực quan, hỗ trợ liên kết các quá trình mô phỏng với nhau, có giao diện định hướng cho người dùng, thậm chí phân tích đa hệ vật lý phức tạp chỉ với việc kéo-và-thả đơn giản. Chế độ giao tiếp với các hệ thống CAD khác theo hai chiều mạnh mẽ, tự động chia lưới chất lượng cao, cơ cấu cập nhật theo từng bước của dự án, quản lý tham số toàn diện và các công cụ tối ưu hóa được tích hợp, ANSYS Workbench đem lại hiệu năng mô phỏng cao, bảo toàn dữ liệu trong quá trình chuyển đổi phân tích, cho phép “Mô phỏng định hướng cho phát triển của sản phẩm” Hình 1.1: Phần mềm mô phỏng ANSYS Workbench Nhờ ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn, các bài toán kỹ thuật về cơ, nhiệt, thủy khí, điện từ, sau khi mô hình hóa và xây dựng mô hình toán học, cho phép giải chúng với các điều kiện biên cụ thể với số bậc tự do lớn. Trong bài toán kết cấu (Structural), phần mềm ANSYS dùng để giải các bài toán trường ứng suất – biến dạng, trường nhiệt do các kết cấu.

Giải các bài toán dạng tĩnh, dao động, cộng hưởng, bài toán ổn định, bài toán va đập, bài toán tiếp xúc. Các bài toán được giải cho các dạng phần tử kết cấu thanh, dầm, 2D và 3D, giải các bài toán với các vật liệu đàn hồi, đàn hồi phi tuyến, đàn déo lý tưởng, dẻo nhớt, đàn nhớt. Trước hết, cần chọn được kiểu phần tử, phù hợp với bài toán cần giải. ANSYS cung cấp trên 200 phần tử khác nhau.

Mỗi kiểu phần tử, tương ứng với một dạng bài toán. Khi chọn một phần tử, bộ lọc sẽ chọn các moodun tính toán phù hợp, và đưa ra các yêu cầu về việc nhập các tham số tương ứng để giải. Đồng thời việc chọn phần tử, ANSYS yêu cầu chọn dạng bài toán riêng cho từng phần tử. SVTH: VÕ MINH VƯƠNG Trang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.

Nguyễn Thanh Bình Việc tính toán còn phụ thuộc vào vật liệu. Mỗi bài toán cần đưa mô hình vật liệu, cần xác lập rõ là vật liệu đàn hồi hay dẻo, là vật liệu tuyến tính hay phi tính, với mỗi vật liệu, cần nhập đủ các thông số vật lý của vật liệu. ANSYS là phần mềm giải các bải toán bằng phương pháp số, chúng giải trên mô hình học thực.Vì vậy, cần đưa vào mô hình học đúng. ANSYS cho phép xây dựng các mô hình học 2D và 3D, với các kích thước thực, hình dáng được giản đơn hóa hoặc mô hình hình học với các điểm, đường, diện tích, và mô hình phần tử hữa hạn với các nút và phần tử.

Hai dạng mô hình được trao đổi và thống nhất với nhau để tính toán. ANSYS là phần mềm giải bải toán bẳng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM), nên sau khi dựng mô hình hình học, ANSYS cho phép chia lưới phần tử do người sử dụng chọn hoặc tự động chia lưới. Số lượng nút và phần tử quyết định đến độ chính xác của bài toán, nên càng chia lưới càng nhỏ càng tốt. Nhưng việc chia nhỏ phần tử phụ thuộc năng lực từng phần mềm.

Nếu sự dụng phiên bản công nghiệp, số nút và phần tử có thể lên đến con số hàng tram ngàn, phiên bản Đại học thì chỉ đến chục ngàn và phiên bản sinh viên là hàng ngàn. Để giải một bài toán bằng phần mềm ANSYS, cần đưa vào các điều kiện ban đầu và điều kiện biên cho mô hình hình học. Các ràng buộc và các ngoại lực hoặc nội lực(lực, chuyển vị, nhiệt độ, mật độ) được đưa vào tại từng nút, từng phần tử trong mô hình hình học. Sau khi xác lập các điều kiện bài toán, để giải chúng, ANSYS cho phép chọn các dạng bài toán.

Khi giải các bài toán phi tuyến, vấn đề đặt ra là sự hội tụ của bài toán. ANSYS cho phép xác lập các bược lặp để giải bài toán lặp với độ chính xác cao. Để theo dõi bước tính, ANSYS cho biểu đồ quan hệ các bước lặp và độ hội tụ. Các kết quả tính toán được ghi lưu vào các File dữ liệu.

Việc xuất các dữ liệu được tính toán và lưu trữ, ANSYS có hệ hậu xử lý mạnh, cho phép xuất dữ liệu dưới dạng đồ thị, ảnh đổ, để có thể quan sát trường ứng suất và biến dạng, đồng thời cũng cho phép xuất kết quả dưới dạng bảng số. Yêu cầu đối với phần cứng máy tính cá nhân:  Phần mềm ANSYS, phiên bản ANSYS 10~11 chạy trên máy PC trong môi trường Windows XP hoặc Windows NT;  Pentium Pro, Pentium 3, Pentium 4;  Bộ nhớ (RAM) từ128 MB trở lên;  Ổ cứng có dung lượng tối thiểu 500MB;  Các hệ điều hành Windows XP, Window 2000, và Windows NT đều hỗ trợ cho card đồ họa, có khả năng hỗ trợ độ phân giải của màn hình là SVTH: VÕ MINH VƯƠNG Trang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. Nguyễn Thanh Bình 1024x768 High Color(16- bit màu), và hỗ trợ cho màn hình 17 inch (hoặc hơn) cùng với card đồ họa tương ứng.1 Lịch sử hình thành và phát triển Lịch sử phát triển phần mềm ANSYS, Gồm 6 giai đoạn:  Phiên bản thương mại đầu tiên của phần mềm Ansys được dán nhãn phiên bản 2.0 và phát hành vào năm 1971.  Năm 1980, Apple II được phát hành, cho phép Ansys chuyển đổi sang giao diện người dùng đồ họa trong phiên bản 4 vào cuối năm đó.

Phiên bản 4 của phần mềm Ansys dễ sử dụng hơn và bổ sung thêm các tính năng để mô phỏng điện từ.  Vào năm 1996, Ansys đã phát hành phần mềm phân tích cấu trúc DesignSpace, sản phẩm mô phỏng thử nghiệm rơi và thả LS-DYNA và bộ mô phỏng động lực học chất lỏng (CFD) của Ansys. Ansys cũng bổ sung hỗ trợ xử lý song song cho PC với nhiều bộ vi xử lý.0 đã được xuất bản vào năm 2005 và giới thiệu phần mềm tương tác cấu trúc chất lỏng của Ansys, mô phỏng sự tương tác giữa kết cấu và chất lỏng. Ansys cũng phát hành các sản phẩm phần mềm thiết kế xác thực và DesignXplorer, cả hai đều đối phó với xác suất và tính ngẫu nhiên của các yếu tố vật lý.

Vào năm 2009, phiên bản 12 đã được phát hành với phiên bản thứ hai của Workbench. Ansys cũng bắt đầu ngày càng củng cố các tính năng vào phần mềm Workbench.  Phiên bản 15 của Ansys được phát hành vào năm 2014. Nó được them vào chức năng mới cho vật liệu composites, liên kết bulong và chia lưới tốt hơn.

 Trong tháng 2 năm 2015, phiên bản 16 đã giới thiệu công ty vật lý AIM và Electronics Desktop. Năm 2016, phiên bản 17 giới thiệu một giao diện người dung mới và cải tiến cho tính toán mô phỏng động lực học chất lỏng. Vào tháng 1 năm 2017, Ansys đã phát hành phiên bản 18.2 Các mảng ứng dụng của ANSYS Workbench 1.1 Mô phỏng tính toán cơ học ANSYS Mechanical Enterprise là giải pháp phần mềm kỹ thuật cơ khí hàng đầu sử dụng FEM- Finite Element Method (FEA) - để phân tích cấu trúc bằng giao diện Ansys Mechanical. Nó bao gồm một loạt các ứng dụng khổng lồ và hoàn thiện với mọi thứ bạn cần từ chuẩn bị hình học đến tối ưu hóa và tất cả các bước tiến hành.

Với Mechanical Enterprise, bạn có thể mô hình hóa các vật liệu tiên tiến, tải SVTH: VÕ MINH VƯƠNG Trang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.