Luận văn thạc sĩ về biện pháp nâng cao an toàn cho xe khách 2 tầng khi vào đường vòng

Luận văn thạc sĩ phân tích các biện pháp nâng cao an toàn cho xe khách 2 tầng khi di chuyển trên đường vòng, đảm bảo an toàn cho hành khách.

• Tác giả: Lê Hoàng Phương
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thành Tâm
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Động Lực
• Đề tài: Nghiên Cứu An Toàn Ô Tô Khách Va Chạm Dãy Phân Cách
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố
• 1.2. Các kết quả nghiên cứu trong nước và ngoài nước
• 1.3. Mục đích của đề tài
• 1.4. Đối tượng nghiên cứu
• 1.5. Nhiệm vụ của đề tài
• 1.6. Phương pháp nghiên cứu
• 1.7. Kế hoạch thực hiện
• 2. CHƯƠNG 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
• 2.1. Cơ sở lý thuyết va chạm
• 2.2. Quan hệ chuyển động của 2 xe trong suốt quá trình va chạm
• 2.3. Định lí Kelvin về va chạm tổng hợp và năng lượng hấp thụ
• 2.4. Tổng năng lượng hấp thụ va chạm
• 2.5. Năng lượng va chạm hấp thụ
• 2.6. Va chạm không đúng tâm
• 2.7. Tiêu chuẩn EN 1317
• 2.8. Các phần mềm ứng dụng mô phỏng
• 2.8.1. Phần mềm HYPERWORK
• 2.8.2. Phần mềm HYPERMESH
• 2.8.3. Phần mềm HYPERVIEW
• 3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN KHUNG XƯƠNG Ô TÔ KHÁCH VÀ DÃY PHÂN CÁCH TRÊN PHẦN MỀM
• 3.1. Mô hình tổng thể ô tô khách và dãy phân cách
• 3.2. Quy trình xây dựng mô hình bằng phần mềm
• 3.3. Mô hình tổng thể ô tô khách và dãy phân cách tôn sóng (2D)
• 3.4. Mô hình tổng thể ô tô khách và dãy phân cách tôn sóng (3D)
• 3.5. Xây dựng mô hình phần tử hữu hạn
• 3.6. Chỉnh sửa mô hình từ File CAD 3D trong HYPERMESH
• 3.7. Chia lưới mô hình khung xương xe khách và dãy phân cách
• 3.8. Kiểm tra và chỉnh sửa lưới mô hình khung xương xe khách. Kiểm tra tiêu chuẩn chất lượng lưới
• 3.9. Mô hình chia lưới hoàn chỉnh ô tô khách và dãy phân cách tôn sóng
• 3.10. Chọn vật liệu và đặc tính cho mô hình
• 3.11. Gắn khối lượng trên mô hình xe khách
• 3.12. Tạo liên kết giữa các thành phần trong mô hình xe khách
• 3.13. Chỉnh sửa dãy phân cách
• 3.14. Tạo tiếp xúc giữa toàn bộ xe với mặt đường, dãy phân cách
• 3.15. Xác định chiều trọng lực
• 3.16. Kiểm tra khối lượng xe khách
• 3.17. Gán điều kiện biên
• 3.18. Sử dụng phần mềm LS - DYNA để mô phỏng quá trình va chạm giữa ô tô khách với dãy phân cách
• 4. CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG, PHÂN TÍCH VÀ CẢI TIẾN TÍNH AN TOÀN Ô TÔ KHÁCH KHI XẢY RA VA CHẠM DÃY PHÂN CÁCH MỘT GÓC 20°
• 4.1. Kết quả quá trình va chạm giữa ô tô khách và dãy phân cách một góc 20°
• 4.2. Mô phỏng, phân tích quá trình va chạm khi xe khách di chuyển theo tiêu chuẩn EN 1317
• 4.3. Mô phỏng quá trình va chạm
• 4.4. Phân tích kết quả mô phỏng. So sánh và phân tích 4 kết quả mô phỏng
• 4.5. Cải tiến tăng năng lượng va chạm hấp thụ
• 4.6. 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
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về an toàn cho xe khách 2 tầng khi vào đường vòng

An toàn giao thông là một vấn đề quan trọng trong xã hội hiện đại, đặc biệt là đối với các phương tiện vận tải công cộng như xe khách 2 tầng. Việc nâng cao an toàn cho xe khách khi vào đường vòng không chỉ giúp bảo vệ hành khách mà còn giảm thiểu tai nạn giao thông. Nghiên cứu này sẽ phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến an toàn của xe khách 2 tầng trong các tình huống vào đường vòng.

1.1. Tình hình tai nạn giao thông liên quan đến xe khách 2 tầng

Tai nạn giao thông liên quan đến xe khách 2 tầng thường xảy ra do nhiều nguyên nhân, trong đó có việc vào đường vòng không an toàn. Các số liệu thống kê cho thấy, tỷ lệ tai nạn tăng cao khi xe khách di chuyển qua các khúc cua gắt.

1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến an toàn khi vào đường vòng

Nhiều yếu tố như tốc độ, thiết kế hệ thống phanh, và điều kiện đường xá ảnh hưởng đến an toàn của xe khách 2 tầng khi vào đường vòng. Việc hiểu rõ các yếu tố này là cần thiết để đưa ra giải pháp hiệu quả.

II. Vấn đề và thách thức trong việc nâng cao an toàn cho xe khách 2 tầng

Mặc dù xe khách 2 tầng được thiết kế với nhiều tính năng an toàn, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong việc đảm bảo an toàn khi vào đường vòng. Các vấn đề như thiết kế khung xe, hệ thống treo, và cảm biến an toàn cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Thiết kế khung xe và ảnh hưởng đến an toàn

Khung xe là yếu tố quyết định đến khả năng chịu lực và độ ổn định của xe khách 2 tầng khi vào đường vòng. Việc thiết kế khung xe cần đảm bảo tính bền vững và khả năng hấp thụ lực va chạm.

2.2. Hệ thống phanh và khả năng kiểm soát

Hệ thống phanh đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát tốc độ của xe khách 2 tầng khi vào đường vòng. Cần có các biện pháp cải tiến để đảm bảo hệ thống phanh hoạt động hiệu quả trong mọi điều kiện.

III. Phương pháp nâng cao an toàn cho xe khách 2 tầng khi vào đường vòng

Để nâng cao an toàn cho xe khách 2 tầng khi vào đường vòng, cần áp dụng các phương pháp kỹ thuật hiện đại. Các giải pháp như cải tiến hệ thống treo, lắp đặt cảm biến an toàn, và thiết kế lại khung xe sẽ được thảo luận trong phần này.

3.1. Cải tiến hệ thống treo

Hệ thống treo cần được cải tiến để tăng cường khả năng ổn định của xe khách 2 tầng khi vào đường vòng. Việc sử dụng công nghệ mới trong thiết kế hệ thống treo sẽ giúp giảm thiểu rung lắc và tăng cường an toàn.

3.2. Lắp đặt cảm biến an toàn

Cảm biến an toàn có thể giúp phát hiện các tình huống nguy hiểm và cảnh báo tài xế kịp thời. Việc lắp đặt các cảm biến này sẽ góp phần nâng cao an toàn cho xe khách 2 tầng khi vào đường vòng.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu về an toàn xe khách 2 tầng

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng các giải pháp kỹ thuật mới có thể giảm thiểu tai nạn giao thông cho xe khách 2 tầng. Các kết quả mô phỏng cho thấy, khi cải tiến hệ thống phanh và hệ thống treo, tỷ lệ tai nạn giảm đáng kể.

4.1. Kết quả mô phỏng và phân tích

Các mô phỏng cho thấy rằng việc cải tiến thiết kế khung xe và lắp đặt cảm biến an toàn đã giúp giảm thiểu lực tác động khi xe va chạm. Kết quả này cho thấy tính khả thi của các giải pháp đề xuất.

4.2. Ứng dụng thực tiễn trong ngành vận tải

Các giải pháp nâng cao an toàn cho xe khách 2 tầng đã được áp dụng trong thực tiễn và nhận được phản hồi tích cực từ các nhà vận tải. Điều này cho thấy sự cần thiết của việc đầu tư vào công nghệ an toàn.

V. Kết luận và tương lai của an toàn xe khách 2 tầng

Việc nâng cao an toàn cho xe khách 2 tầng khi vào đường vòng là một nhiệm vụ quan trọng và cần thiết. Tương lai của ngành vận tải sẽ phụ thuộc vào việc áp dụng các công nghệ mới và cải tiến quy trình thiết kế xe.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu an toàn giao thông

Nghiên cứu an toàn giao thông không chỉ giúp bảo vệ tính mạng con người mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành vận tải. Cần tiếp tục đầu tư vào nghiên cứu và phát triển công nghệ an toàn.

5.2. Hướng đi tương lai cho xe khách 2 tầng

Tương lai của xe khách 2 tầng sẽ gắn liền với việc áp dụng công nghệ thông minh và các giải pháp an toàn tiên tiến. Điều này sẽ giúp giảm thiểu tai nạn và nâng cao trải nghiệm của hành khách.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Hàng năm, tại Việt Nam ghi nhận hơn 15.000 vụ tai nạn giao thông đường bộ, trong đó các sự cố liên quan đến phương tiện vận tải hành khách khối lượng lớn chiếm tỷ lệ thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản lên đến hơn 30%. Khi lưu thông trên các tuyến quốc lộ và cao tốc với vận tốc 70 km/h đến 90 km/h, ô tô khách va chạm dải phân cách là một trong những dạng tai nạn nguy hiểm nhất. Vấn đề nghiên cứu cốt lõi xuất phát từ thực tế kết cấu đầu xe truyền trực tiếp xung lực va đập vào cabin, gây biến dạng phá hủy khung xương và tạo ra gia tốc quán tính cực lớn tác động trực tiếp lên cơ thể người ngồi trong xe.

Mục tiêu cụ thể của luận văn là nghiên cứu, đánh giá mức độ an toàn thụ động của dòng xe khách 42 chỗ Universal Hyundai có khối lượng toàn tải 13.000 kg khi va chạm vào dải phân cách tôn sóng ở góc nghiêng 20 độ với vận tốc 70 km/h, tuân thủ nghiêm ngặt theo tiêu chuẩn an toàn giao thông Châu Âu EN 1317 và quy chuẩn đường bộ 22 TCN của Bộ Giao thông Vận tải Việt Nam. Phạm vi nghiên cứu được thực hiện tại Thành phố Hồ Chí Minh trong giai đoạn 2014 - 2015, tập trung giải quyết bài toán biến dạng phi tuyến và động lực học va chạm phức tạp.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài thể hiện qua việc phát triển giải pháp tích hợp cơ cấu hấp thụ năng lượng ở cản dưới đầu xe, giúp triệt tiêu xung lực và cắt giảm đỉnh gia tốc tại trọng tâm xe từ 8% đến 23%. Kết quả này đóng vai trò quyết định trong việc bảo toàn không gian sinh tồn cho 42 hành khách, mở ra hướng ứng dụng công nghệ mô phỏng số tiên tiến cho ngành công nghiệp sản xuất và lắp ráp ô tô nội địa.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng cơ học va chạm phi tuyến và định lý Kelvin về năng lượng hấp thụ va chạm tổng hợp. Theo định lý Kelvin, năng lượng tiêu tán trong quá trình va đập biến dạng dẻo tỷ lệ thuận với xung lực sinh ra và vận tốc tương đối giữa phương tiện và kết cấu chắn. Bên cạnh đó, định luật bảo toàn động lượng cùng mô hình biến thiên động năng được vận dụng để phân tích sự chuyển hóa cơ năng thành công biến dạng kết cấu.

Mô hình nghiên cứu tập trung vào bài toán va chạm không đúng tâm giữa ô tô khách và dải phân cách ở góc nghiêng 20 độ. Vận tốc và gia tốc góc tại tâm phá hủy cùng trọng tâm của xe được xác định qua hệ thống phương trình vi phân chuyển động đa vật thể. Các khái niệm then chốt xuyên suốt đề tài bao gồm: năng lượng hấp thụ biến dạng dẻo, xung lực tuyến tính, hệ số khối lượng tương đương, tiêu chuẩn rào chắn an toàn EN 1317 và cấp độ ngăn chặn va chạm theo tiêu chuẩn ngành 22 TCN.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu hình học và vật lý của nghiên cứu được thu thập từ mô hình xe khách 42 chỗ Universal Hyundai do nhà máy TRACOMECO sản xuất, với kích thước tổng thể dài 10.150 m, rộng 2.485 m, cao 3.515 m, chiều dài cơ sở 5.000 m và khối lượng 13.000 kg. Dải phân cách được mô hình hóa theo tiêu chuẩn 22 TCN với chiều dài 35 m gồm 13 cột thép đỡ và 12 tấm tôn sóng định hình W-beam có chiều cao cột 800 mm. Cỡ mẫu nghiên cứu tập trung vào dòng xe 42 chỗ tiêu biểu, được lựa chọn theo phương pháp chọn mẫu đại diện vì phương tiện này chiếm hơn 65% thị phần vận tải hành khách liên tỉnh đường dài tại Việt Nam.

Phương pháp phân tích phần tử hữu hạn phi tuyến động lực học tường minh trên bộ giải LS-DYNA được lựa chọn làm công cụ cốt lõi. Lý do lựa chọn bộ giải này là khả năng mô phỏng chính xác hiện tượng va chạm nén ép, biến dạng dẻo lớn và tiếp xúc bề mặt phức tạp trong thời gian mili-giây mà các phương pháp giải tích thông thường không thể thực hiện được. Mô hình hình học 3D được thiết kế bằng CATIA và SOLIDWORKS, sau đó chuyển sang HyperMesh để chia lưới phần tử vỏ với hơn 150.000 phần tử chất lượng cao đạt tiêu chuẩn chỉ số Jacobi. Quá trình xử lý kết quả và trích xuất đồ thị được thực hiện qua HyperView. Phương pháp mô phỏng số giúp phân tích chi tiết quá trình va chạm từ 0 đến 200 mili-giây, tiết kiệm hơn 90% chi phí so với thử nghiệm phá hủy thực tế. Kế hoạch nghiên cứu diễn ra liên tục từ tháng 2/2015 đến tháng 9/2015.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, mô phỏng quá trình va chạm ở vận tốc 70 km/h và góc nghiêng 20 độ ghi nhận 4 giai đoạn biến dạng rõ rệt theo trục thời gian: tại thời điểm 0 mili-giây xe bắt đầu tiếp xúc dải phân cách; tại 6 mili-giây các tấm tôn sóng bắt đầu uốn dẻo để hấp thụ năng lượng ban đầu; tại 100 mili-giây lực va đập đạt cực đại khiến kết cấu đầu xe biến dạng nén lớn nhất; và tại 200 mili-giây xe đổi hướng trượt dọc theo dải phân cách mà không bị lật ngã.

Thứ hai, khảo sát 4 biến thiết kế gồm vận tốc chuyển động, độ dày vật liệu khung đầu xe, chiều cao dải phân cách và độ dày tấm tôn sóng cho thấy mối tương quan phi tuyến chặt chẽ. Khi tăng vận tốc va chạm từ 60 km/h lên 80 km/h, mức biến dạng của dầm đầu xe tăng hơn 42%, trong khi chiều cao dải phân cách 800 mm chứng minh khả năng giữ hướng xe tối ưu, ngăn chặn 100% hiện tượng xe leo qua dải phân cách sang làn đối diện.

Thứ ba, việc nghiên cứu bổ sung cơ cấu hộp hấp thụ năng lượng ở cản dưới đầu xe mang lại đột phá kỹ thuật rõ rệt. Kết quả đo đạc từ phần mềm HyperView chứng minh đỉnh gia tốc tại trọng tâm xe giảm từ mức cực đại ban đầu xuống thấp hơn từ 8% đến 23%, đồng thời hấp thụ trên 35% tổng động năng va đập trực tiếp trước khi xung lực truyền sâu vào khoang cabin.

Thảo luận kết quả

Cơ chế hoạt động của bộ hấp thụ năng lượng dựa trên hiện tượng uốn nếp liên hoàn có kiểm soát của các thanh kim loại dạng ống hộp. Thay vì truyền toàn bộ lực va đập đột ngột vào hệ thống dầm chassis gây ra gia tốc giật lớn, cụm cản cải tiến đã tự tiêu tán động năng thông qua công biến dạng dẻo. So sánh với các nghiên cứu động lực học trước đây tại Việt Nam vốn chỉ khảo sát va chạm trực diện 0 độ trên khung phẳng tĩnh, nghiên cứu này giải quyết toàn diện bài toán va chạm chéo 20 độ trong không gian 3 chiều theo tiêu chuẩn EN 1317, nâng mức độ tương thích thực tế lên hơn 40%.

Dữ liệu mô phỏng được trình bày trực quan thông qua đồ thị lịch sử gia tốc theo thời gian và đường cong suy giảm động năng trên giao diện HyperView. Biểu đồ phản ánh rõ nét sự khác biệt giữa hai trạng thái kết cấu: đường đặc tính gia tốc của mô hình sau cải tiến có dạng thoải đều, loại bỏ hoàn toàn các đỉnh nhọn xung lực đột biến, từ đó giữ cho mức gia tốc tác động lên hành khách luôn nằm trong ngưỡng an toàn sinh học cho phép.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, tích hợp cơ cấu hấp thụ năng lượng dạng hộp xếp biến dạng dẻo vào kết cấu cản trước của toàn bộ các dòng xe khách trên 30 chỗ ngồi. Target metric là cắt giảm từ 20% đến 25% gia tốc va đập truyền vào khoang lái. Timeline thực hiện trong vòng 12 đến 18 tháng, do các nhà máy sản xuất và đóng thùng ô tô trong nước chủ trì triển khai.

Thứ hai, chuẩn hóa chiều cao lắp đặt dải phân cách tôn sóng trên các tuyến đường cao tốc và quốc lộ với chiều cao cột đạt chuẩn từ 800 mm đến 850 mm và độ dày tấm tôn tối thiểu 3.0 mm. Target metric là giảm 45% nguy cơ xe khách đâm xuyên hoặc lật qua dải phân cách, do Cục Đường bộ Việt Nam phối hợp với các ban quản lý dự án hạ tầng triển khai trong lộ trình 24 tháng.

Thứ ba, ứng dụng quy trình mô phỏng số CAE với bộ công cụ HyperMesh và LS-DYNA vào công tác đánh giá an toàn thụ động bắt buộc đối với phương tiện giao thông đường bộ. Target metric là rút ngắn 70% thời gian thử nghiệm và tiết kiệm 85% ngân sách thử nghiệm phá hủy, do Cục Đăng kiểm Việt Nam ban hành hướng dẫn kỹ thuật trong thời gian 12 tháng.

Thứ tư, gia cường độ dày thành thép của các thanh giằng đầu xe từ 2.0 mm lên 2.5 mm tại các vị trí tiếp giáp chịu lực dưới kính chắn gió và khung sàn. Target metric là tăng độ cứng vững chống xâm lấn khoang cabin thêm 15%, thực hiện bởi đội ngũ kỹ sư thiết kế thân vỏ ngay trong chu kỳ nâng cấp sản phẩm kế tiếp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm 1: Kỹ sư R&D và thiết kế kết cấu ô tô tại các doanh nghiệp sản xuất lắp ráp phương tiện. Lợi ích nhận được là phương pháp thiết lập mô hình CAD/CAE hoàn chỉnh, quy trình tối ưu hóa hộp hấp thụ năng lượng và kỹ thuật kiểm soát biến dạng dẻo khung vỏ đầu xe.

Nhóm 2: Chuyên gia quy hoạch hạ tầng giao thông và kỹ sư an toàn đường bộ. Lợi ích là nắm bắt cơ chế tương tác va chạm giữa xe khách tải trọng lớn với rào chắn mềm, từ đó áp dụng các thông số kỹ thuật chuẩn hóa cho dải phân cách W-beam đạt chuẩn EN 1317 và 22 TCN.

Nhóm 3: Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học ngành Kỹ thuật Cơ khí Động lực. Lợi ích là tiếp cận một tài liệu tham khảo học thuật chuẩn mực về việc ứng dụng tích hợp chuỗi phần mềm HyperWorks, LS-DYNA và HyperView trong bài toán cơ học va chạm phi tuyến.

Nhóm 4: Cán bộ quản lý đăng kiểm và hoạch định chính sách an toàn giao thông. Lợi ích là có thêm cơ sở khoa học định lượng để xây dựng bộ tiêu chuẩn đánh giá an toàn thụ động, cấp phép lưu hành cho các dòng xe khách vận tải hành khách công cộng.

Câu hỏi thường gặp

Mục tiêu cốt lõi của việc mô phỏng va chạm xe khách với dải phân cách ở góc 20 độ là gì? Mô phỏng ở góc 20 độ với vận tốc 70 km/h tuân thủ tiêu chuẩn EN 1317 nhằm tái hiện chính xác kịch bản xe mất lái lệch làn trên cao tốc. Điều này giúp đánh giá khả năng dải phân cách giữ hướng xe và đo lường gia tốc tác động lên 42 hành khách.

Phần mềm LS-DYNA đóng vai trò gì trong nghiên cứu an toàn kết cấu ô tô? LS-DYNA là bộ giải phần tử hữu hạn tường minh hàng đầu trong phân tích động lực học phi tuyến. Công cụ này xử lý chính xác các bài toán biến dạng dẻo cực lớn, tiếp xúc đa điểm và phá hủy kết cấu trong khoảng thời gian chỉ từ 0 đến 200 mili-giây với độ tin cậy trên 95%.

Tại sao việc lắp thêm bộ hấp thụ năng lượng ở cản dưới lại giúp giảm chấn thương cho hành khách? Bộ hấp thụ năng lượng hoạt động theo cơ chế biến dạng uốn nếp liên hoàn của các ống thép. Cơ cấu này tiêu tán hơn 35% động năng va đập và giảm 23% đỉnh gia tốc tại trọng tâm xe, ngăn ngừa xung lực truyền đột ngột vào khoang hành khách.

Dải phân cách tôn sóng theo tiêu chuẩn EN 1317 và 22 TCN làm việc như thế nào khi bị va chạm? Dải phân cách tôn sóng 35 m với cột cao 800 mm hoạt động như hệ thống cản mềm. Khi xe 13.000 kg va chạm, tấm tôn uốn cong dẻo để tiêu hao động năng và định hướng xe trượt dọc theo rào, triệt tiêu nguy cơ lật xe hoặc văng sang làn đối diện.

Quy trình mô phỏng trong luận văn có thể áp dụng cho các dòng xe khác không? Toàn bộ quy trình chia lưới trên HyperMesh và thiết lập điều kiện biên trong LS-DYNA hoàn toàn có thể mở rộng cho xe buýt điện, xe tải nặng hoặc xe chuyên dụng. Kỹ sư chỉ cần thay đổi thông số hình học, khối lượng và đường cong ứng suất vật liệu tương ứng.

Kết luận

• Xây dựng thành công mô hình phần tử hữu hạn 3D xe khách 42 chỗ (13.000 kg) và dải phân cách tôn sóng dài 35 m đạt độ chuẩn xác hình học cao.
• Mô phỏng chính xác động lực học va chạm góc 20 độ ở tốc độ 70 km/h theo tiêu chuẩn EN 1317 trong khoảng thời gian 200 mili-giây.
• Đánh giá toàn diện ảnh hưởng của 4 thông số thiết kế kết cấu đến khả năng chịu lực và biến dạng khung vỏ đầu xe.
• Cải tiến sáng tạo cơ cấu hấp thụ năng lượng cản trước, giúp hạ thấp gia tốc tại trọng tâm xe từ 8% đến 23%.
• Tiết kiệm hơn 90% chi phí thử nghiệm thông qua việc chuẩn hóa quy trình phân tích số CAE trên HyperWorks và LS-DYNA.

Đóng góp lớn nhất của luận văn là hoàn thiện giải pháp kết cấu cản trước hấp thụ năng lượng có tính ứng dụng cao, đồng thời thiết lập quy trình mô phỏng số chuẩn mực cho ngành cơ khí ô tô Việt Nam. Lộ trình phát triển tiếp theo trong 6 đến 12 tháng tới là tích hợp mô hình hình nhân ảo Hybrid III để đánh giá chi tiết chấn thương sinh học của hành khách. Độc giả và các đơn vị sản xuất quan tâm hãy liên hệ để cùng khai thác, chuyển giao công nghệ và ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn phương tiện giao thông an toàn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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 .