Đề tài: Nghiên cứu an toàn ô tô khách va chạm dãy phân cách LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2014 (Ký tên và ghi rõ họ tên) LÊ HOÀNG PHƢƠNG CBHD: TS.Nguyễn Thành Tâm HVTH: Lê Hoàng Phương iii Đề tài: Nghiên cứu an toàn ô tô khách va chạm dãy phân cách LỜI CẢM ƠN Xin cảm ơn quý Thầy, Cô trong Ban Giám Hiệu, Phòng Đào Tạo, Khoa Cơ Khí Động Lực, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi theo học và hoàn thành lớp Cao học chuyên ngành Kỹ Thuật Cơ Khí Động Lực.
Xin cảm ơn quý Thầy, Cô giảng dạy lớp Cao học Kỹ Thuật Cơ Khí Động Lực Khóa 2013B đã tận tình trong giảng dạy và cung cấp những kiến thức nền tảng giúp tôi hoàn thành luận văn. Xin cảm ơn Thầy hướng dẫn TS. Nguyễn Thành Tâm đã hết sức nhiệt tình hướng dẫn tôi suốt quá trình thực hiện tập luận văn này. Xin cảm ơn Quý Thầy phản biện đã bỏ thời gian, công sức để đọc và đóng góp các ý kiến quý báu giúp tôi hoàn thiện nội dung của luận văn.
Xin cảm ơn các đồng nghiệp và các bạn học đã giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện luận văn.Nguyễn Thành Tâm HVTH: Lê Hoàng Phương iv Đề tài: Nghiên cứu an toàn ô tô khách va chạm dãy phân cách TÓM TẮT Cùng với sự phát triển của kinh tế xã hội, mạng lưới giao thông công cộng ngày càng được phát triển, đặc biệt là vận chuyển hành khách tập thể, đường dài. Do đó, nhu cầu ô tô khách và ô tô buýt ngày càng nhiều và trở thành một hệ thống giao thông quan trọng của quốc gia, mặc dù ô tô khách là một trong những phương tiện giao thông an toàn, tuy nhiên tai nạn giao thông vẫn xảy ra, đặc biệt là va chạm giữa ô tô khách với dãy phân cách, nhằm ngăn ngừa và hạn chế tổn thương cho hành khách thì việc nghiên cứu và phân tích quá trình va chạm là rất cần thiết. Luận văn “Nghiên cứu an toàn ôtô khách va chạm dãy phân cách” đã được thực hiện. Đề tài đã ứng dụng kỹ thuật thiết kế mô hình bằng phần mềm CATIA, xây dựng mô hình phần tử hữu hạn bằng phần mềm HYPERMESH trong môi trường LS-DYNA, mô phỏng va chạm giữa ô tô khách với dãy phân cách một góc 200 bằng phần mềm LS-DYNA và xem kết quả mô phỏng bằng phần mềm HYPERVIEW.
Sau đó tiến hành so sánh và phân tích các kết quả mô phỏng của quá trình va chạm giữa ô tô khách với dãy phân cách một góc 200 ứng với các biến vận tốc, biến độ dày vật liệu của đầu xe khách, biến chiều cao dãy phân cách, biến độ dày vật liệu của tấm tôn sóng. So sánh và phân tích kết quả mô phỏng khi thiết kế thêm bộ hấp thụ năng lượng ở cản dưới của đầu xe. Kết quả phân tích cho thấy, khi lắp thêm cơ cấu hấp thụ năng lượng va chạm ở cản dưới đầu xe thì gia tốc tại trọng tâm xe giảm 8%.Nguyễn Thành Tâm HVTH: Lê Hoàng Phương v Đề tài: Nghiên cứu an toàn ô tô khách va chạm dãy phân cách ABSTRACT Along with the development of the social economy, public transport are increasingly developing, especially collective passenger transport, long road. Consequently, demand for passenger cars and buses more and more, they become an important transport of the country, although passenger cars is one of the transport safety, but accidents still happen, especially collisions between buses with guardrail, to prevent and limit damage to the passenger, research and analyze the impact is very necessary.
Thesis "research safety of bus impact guardrail" was made. The study has technical application design model by CATIA software, design model finite element by software HYPERMESH in LS-DYNA environment, simulating collisions between passenger cars with guardrail a corner 200 in LS – DYNA software AND view results of simulation by HYPERVIEW software. Then proceed to compare and analyze the simulation results of the collision between passenger cars with guardrail a corner 200 corresponding to the variable angle velocity, variable material thickness of head bus, variable height guardrail, variable material thickness of guardrail. Comparison and analysis of simulation results to design energy absorbers component at the bottom of head bus.
The analytical results show that by adding structure to absorb impact energy in the car, it makes under acceleration in core vehicles fell 23% CBHD: TS.Nguyễn Thành Tâm HVTH: Lê Hoàng Phương vi Đề tài: Nghiên cứu an toàn ô tô khách va chạm dãy phân cách MỤC LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LÝ LỊCH KHOA HỌC .i LỜI CAM ĐOAN. iii LỜI CẢM ƠN. vii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT. x DANH SÁCH CÁC HÌNH .xi DANH SÁCH CÁC BẢNG.
xvii CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN CHUNG VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU. Tồng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố. Các kết quả nghiên cứu trong nước và ngoài nước. Mục đích của đề tài.
Đối tượng nghiên cứu. Nhiệm vụ của đề tài. Phương pháp nghiên cứu. Kế hoạch thực hiện.
6 CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ MỘT SỐ PHẦN MỀM CHO VIỆC MÔ PHỎNG TÍNH AN TOÀN KẾT CẤU ĐẦU Ô TÔ KHÁCH KHI XẢY RA VA CHẠM DÃY PHÂN CÁCH. Cơ sở lý thuyết va chạm. Quan hệ chuyển động của 2 xe trong suốt quá trình va chạm [10]. Định lí Kelvin về va chạm tổng hợp và năng lượng hấp thụ [10].
Tổng năng lượng hấp thụ va chạm [10]. Năng lượng va chạm hấp thụ [10] .Nguyễn Thành Tâm HVTH: Lê Hoàng Phương vii Đề tài: Nghiên cứu an toàn ô tô khách va chạm dãy phân cách 2. Va chạm không đúng tâm [10]. Tiêu chuẩn EN 1317 [11].
Các phần mềm ứng dụng mô phỏng. Phần mềm HYPERWORK. Phần mềm HYPERMESH. Phần mềm HYPERVIEW .26 CHƢƠNG 3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN KHUNG XƢƠNG Ô TÔ KHÁCH VÀ DÃY PHÂN CÁCH TRÊN PHẦN MỀM.
Mô hình tổng thể ô tô khách và dãy phân cách. Quy trình xây dựng mô hình bằng phần mềm. Mô hình tổng thể ô tô khách và dãy phân cách tôn sóng (2D). Mô hình tổng thể ô tô khách và dãy phân cách tôn sóng (3D).
Xây dựng mô hình phần tử hữu hạn. Chỉnh sửa mô hình từ File CAD 3D trong HYPERMESH. Chia lưới mô hình khung xương xe khách và dãy phân cách. Kiểm tra và chỉnh sửa lưới mô hình khung xương xe khách.
Kiểm tra tiêu chuẩn chất lượng lưới. Mô hình chia lưới hoàn chỉnh ô tô khách và dãy phân cách tôn sóng. Chọn vật liệu và đặc tính cho mô hình. Gắn khối lượng trên mô hình xe khách.
Tạo liên kết giữa các thành phần trong mô hình xe khách. Chỉnh sửa dãy phân cách. Tạo tiếp xúc giữa toàn bộ xe với mặt đường, dãy phân cách. Xác định chiều trọng lực.
Kiểm tra khối lượng xe khách. Gán điều kiện biên. Sử dụng phần mềm LS - DYNA để mô phỏng quá trình va chạm giữa ô tô khách với dãy phân cách.Nguyễn Thành Tâm HVTH: Lê Hoàng Phương viii Đề tài: Nghiên cứu an toàn ô tô khách va chạm dãy phân cách CHƢƠNG 4 MÔ PHỎNG, PHÂN TÍCH VÀ CẢI TIẾN TÍNH AN TOÀN Ô TÔ KHÁCH KHI XẢY RA VA CHẠM DÃY PHÂN CÁCH MỘT GÓC 200. Kết quả quá trình va chạm giữa ô tô khách và dãy phân cách một góc 200.
Mô phỏng, phân tích quá trình va chạm khi xe khách di chuyển theo tiêu chuẩn EN 1317. Mô Phỏng quá trình va chạm. Phân tích kết quả mô phỏng. So sánh và phân tích 4 kết quả mô phỏng.
Cải tiến tăng năng lượng va chạm hấp thụ. So sánh kết quả trước cải tiến và sau cải tiến của xe ô tô khách khi xe chuyển động với tốc độ 70 km/h. 1056 CHƢƠNG 5 KẾT LUẬN. 1077 TÀI LIỆU THAM KHẢO .Nguyễn Thành Tâm HVTH: Lê Hoàng Phương ix Đề tài: Nghiên cứu an toàn ô tô khách va chạm dãy phân cách DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT EN 1317: European Norm 22 TCN: tiêu chuẩn của bộ giao thông vận tải Việt Nam CAE: Computer Aided Engineering CBHD: TS.Nguyễn Thành Tâm HVTH: Lê Hoàng Phương x Đề tài: Nghiên cứu an toàn ô tô khách va chạm dãy phân cách DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1 Tình hình giao thông ngày xưa .2 Tình hình giao thông ngày nay .3 Các vụ tai nạn xảy ra khi xe khách va chạm dãy phân cách .1 Giả thuyết về quá trình mô phỏng .2 Hai xe chuyển động trên trục tọa độ OX .3 Biến thiên vận tốc .4 Va chạm hấp thụ giữa 2 xe .5 Va chạm không đúng tâm .6 Gia tốc góc của xe 1 .7 Giao diện HYPERMESH .8 Tổng quan giao diện phần mềm LS – DYNA .9 Mở chương trình bắt đầu một LS –DYNA.10 Hộp thoại Start Input and Output trên giao diện LS – DYNA .11 Chương trình kiểm tra kết thúc không xảy ra lỗi .12 Tổng quan giao diện HYPERVIEW .1 Hình dạng dãy phân cách và xe khách .2 Sơ đồ xây dựng và mô phỏng mô hình xe khách bằng phần mềm .3 Mô hình chung bên ngoài của xe khách .4 Mô hình chi tiết kết cấu đầu của xe khách .5 Khung xương phía bên trái (b) và đuôi (a) của xe khách .6 Khung xương phía bên trái của xe khách .7 Khung xương phía bên phải của xe khách .8 Kết cấu khung xương đuôi xe khách .9 Khung xương trần xe khách .10 Khung dầm sàn xe khách .11 Khung xương chassis tổng xe khách .12 Khoảng cách giữa hai cột và chiều dài tấm tôn sóng .Nguyễn Thành Tâm HVTH: Lê Hoàng Phương xi Đề tài: Nghiên cứu an toàn ô tô khách va chạm dãy phân cách Hình 3.13 Kích thước cột của dãy phân cách (mm) .14 Mô hình khung xương xe khách trong môi trường CATIA 3D .15 Mô hình dãy phân cách tôn sóng được xây dựng trong môi trường SOLIDWORK .16 Mô hình xe khung xương được nhập vào phần mềm HYPERMESH.17 Mô hình xe khung xương và dãy phân cách tôn sóng được nhập vào phần mềm HYPERMESH.18 Mô hình khung xương đã chỉnh sửa trước khi chia lưới .19 Mô hình 3D trong môi trường làm việc HYPERMESH của xe khách .20 Mô hình 3D trong môi trường làm việc HYPERMESH của dãy phân cách .21 Bảng điều khiển Midsurface .22 Bảng điều khiển chia lưới tự động khi chọn displayed .23 Khung xương đầu xe đã được chia lưới tự động .24 Dãy tôn sóng đã được chia lưới tự động .25 Kiểm tra chất lượng phần tử lưới khung xương đầu xe .