Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Biến Dạng Khung Vỏ Đến Hành Khách Trên Xe Buýt 46 Chỗ Samco BE4 Theo QCVN 09 Và QCVN 10:2015

• Tác giả: Trần Huy Vũ
• Người hướng dẫn: PGS, TS Đào Mạnh Hùng
• Trường học: Trường Đại học Giao thông Vận tải
• Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực
• Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của biến dạng khung vỏ đến hành khách trên xe buýt 46 chỗ SAMCO – BE4 theo QCVN 09 và QCVN 10: 2015/BGTVT khi va chạm
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Thực tế sản xuất ôtô chở khách trên thế giới và Việt Nam
• 1.1.1. Tình hình sản xuất ôtô khách trên thế giới
• 1.1.2. Tình hình sản xuất ôtô khách ở Việt Nam
• 1.1.3. Tình hình an toàn giao thông tại Việt Nam trong những năm qua
• 1.2. Những công trình nghiên cứu về va chạm trên Thế giới và Việt Nam
• 1.2.1. Những công trình nghiên cứu về va chạm trên Thế giới
• 1.2.1.1. Những nghiên cứu lý thuyết
• 1.2.1.2. Những nghiên cứu thực nghiệm
• 1.2.2. Những công trình nghiên cứu tại Việt Nam
• 1.2.3. Nhận xét về tình hình nghiên cứu trên Thế giới và trong nước
• 1.3. Các yêu cầu kỹ thuật của khung vỏ xe để đảm bảo an toàn giao thông
• 1.3.1. Các tác động về mặt thiết kế
• 1.3.2. Các bộ phận bảo vệ khung vỏ xe
• 1.4. Nhiệm vụ của luận văn và giới hạn đề tài
• 1.4.1. Mục tiêu đặt ra của luận văn
• 1.4.2. Giới hạn đề tài
• 1.4.3. Phương pháp nghiên cứu
• KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN, CÁC TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ AN TOÀN CHO HÀNH KHÁCH KHI CHỊU TÁC ĐỘNG VA CHẠM
• 2.1. Các khái niệm cơ bản của lý thuyết va chạm cổ điển
• 2.1.1. Va chạm và quá trình va chạm
• 2.1.2. Các định luật cơ bản của cơ học lý thuyết
• 2.1.3. Một số mô hình va chạm có kể tới đặc tính của vùng va chạm
• 2.1.3.1. Mô hình Macxoen đàn nhớt tuyến tính
• 2.1.3.2. Mô hình đàn nhớt phi tuyến
• 2.1.3.3. Mô hình đàn nhớt Kelvin – Voight
• 2.2. Bài toán va chạm ôtô
• 2.2.1. Các đặc điểm của quá trình va chạm giữa hai ôtô
• 2.2.1.1. Thời gian tiếp xúc trong quá trình va chạm
• 2.2.1.2. Độ dịch chuyển trong khi va chạm
• 2.2.1.3. Việc phanh xe trong quá trình va chạm
• 2.2.1.4. Sự quay của xe khi va chạm
• 2.2.2. Bài toán va chạm của ôtô vào tường cứng
• 2.2.2.1. Đặc tính biến dạng của ca pô ôtô
• 2.2.2.2. Chuyển động của hành khách khi va chạm
• 2.2.3. Va chạm giữa hai xe
• 2.3. Các qui chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lượng an toàn kĩ thuật và bảo vệ môi trường đối với xe ô tô
• 2.3.1. Qui chuẩn kĩ thuật quốc gia (QCVN 09:2015/BGTVT) về chất lượng an toàn kĩ thuật và bảo vệ môi trường đối với xe ô tô
• 2.3.2. Qui chuẩn kĩ thuật quốc gia (QCVN 10:2015/BGTVT) về chất lượng an toàn kĩ thuật và bảo vệ môi trường đối với xe ô tô khách thành phố
• 2.4. Các tiêu chuẩn an toàn hành khách khi chịu tác động va chạm
• KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG VA CHẠM GIỮA HAI XE TRÊN HYERWORK VÀ ANSYS, XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG BIẾN DẠNG KHUNG VỎ ĐẾN HÀNH KHÁCH KHI CHỊU TÁC DỤNG LỰC VA CHẠM BÊN
• 3.1. Xây dựng mô hình khung vỏ ô tô SAMCO-BE4 do Tổng công ty ô tô Sài Gòn sản xuất bằng phần mềm SolidWorks
• 3.1.1. Khung gầm sử dụng để sản xuất SAMCO-BE4
• 3.1.2. Phân tích, thiết kế kết cấu khung xe SAMCO-BE4 bằng phần mềm Solidworks
• 3.1.2.1. Mảng xương sàn
• 3.1.2.2. Mảng xương mặt bên
• 3.1.2.3. Mảng xương mặt trước và sau
• 3.1.2.4. Khung xương sát xi
• 3.2. Xây dựng mô hình phần tử hữu hạn khung vỏ xe SAMCO-BE4
• 3.2.1. Các giả thiết trong quá trình xây dựng mô hình
• 3.2.2. Quá trình xây dựng mô hình phần tử hữu hạn
• 3.2.3. Số liệu dùng giải bài toán
• 3.2.3.1. Gia tốc trọng trường
• 3.2.3.2. Thời gian khảo sát
• 3.2.3.3. Mô đun đàn hồi, hệ số poison, ứng suất chảy, ứng suất phá hủy của vật liệu làm mô hình
• 3.2.3.4. Khối lượng, khối lượng riêng quy đổi cho các phần tử mô hình
• 3.3. Phương pháp mô phỏng và thuật toán
• 3.3.1. Lựa chọn phương pháp mô phỏng
• 3.3.2. Sơ đồ thuật toán quá trình mô phỏng va chạm
• 3.3.3. Mô phỏng va chạm giữa hai xe
• 3.3.3.1. Các giả thiết trong quá trình mô phỏng
• 3.3.3.2. Các kết quả mô phỏng
• 3.3.3.2.1. Kết quả mô phỏng trong trường hợp vận tốc của xe bị va chạm (V0) bằng 0 km/h còn vận tốc của xe va chạm (V1) có phương là 270 theo hướng từ phía đuôi xe
• 3.3.3.2.2. Trường hợp Vận tốc V1 = 15km/h
• 3.3.3.2.3. Trường hợp Vận tốc V1 = 20km/h
• 3.3.3.2.4. Trường hợp Vận tốc V1 = 48km/h
• 3.3.3.2.5. Kết quả mô phỏng trong trường hợp vận tốc của xe bị va chạm (V0) bằng 0 km/h còn vận tốc của xe va chạm (V1) có phương là 900
• 3.3.3.2.6. Trường hợp Vận tốc V1 = 15km/h
• 3.3.3.2.7. Trường hợp Vận tốc V1 = 20km/h
• 3.3.3.2.8. Trường hợp Vận tốc V1 = 48km/h
• 3.3.3.2.9. Kết quả mô phỏng trong trường hợp vận tốc của xe bị va chạm (V0) bằng 0 km/h còn vận tốc của xe va chạm (V1) có phương là 270 từ phía đầu xe
• 3.3.3.2.10. Trường hợp Vận tốc V1 = 15km/h
• 3.3.3.2.11. Trường hợp Vận tốc V1 = 20km/h
• 3.3.3.2.12. Trường hợp Vận tốc V1 = 48km/h
• KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
• KẾT LUẬN VÀ CÁC KIẾN NGHỊ
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Tổng Quan Ảnh Hưởng Biến Dạng Khung Vỏ Xe Buýt Samco BE4

Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đang phát triển, nhưng tỷ lệ nội địa hóa còn thấp so với mục tiêu. Các doanh nghiệp chủ yếu tập trung vào lắp ráp, chưa đầu tư sâu vào công nghệ và thiết kế. Sự phát triển của hạ tầng giao thông chưa đồng bộ cũng gây ra nhiều vấn đề, trong đó có tai nạn và hư hỏng xe. Đánh giá độ an toàn khung vỏ xe khách là cần thiết để nâng cao chất lượng và giảm giá thành sản phẩm. Đề tài "Nghiên cứu ảnh hưởng của biến dạng khung vỏ đến hành khách trên xe buýt 46 chỗ SAMCO – BE4 theo QCVN 09 và QCVN 10: 2015/BGTVT khi va chạm" có tính thời sự cao, góp phần tạo ra các dòng xe an toàn và cạnh tranh.

1.1. Thực Trạng Sản Xuất Ôtô Khách Tại Việt Nam

Hiện tại, việc sản xuất khung vỏ xe khách chủ yếu dựa trên quy trình của nước ngoài, thiếu quy trình tính toán thiết kế riêng cho xe thương hiệu Việt. Theo Nghị quyết XI của Đảng, mục tiêu nội địa hóa đến năm 2020 là 60% với xe con và 90% với xe khách trên 10 chỗ. Tuy nhiên, tỷ lệ này mới đạt bình quân 7-10% với xe con và trên 30% với xe khách. Điều này cho thấy cần có sự đầu tư mạnh mẽ hơn vào công nghệ và thiết kế để nâng cao tỷ lệ nội địa hóa và chất lượng sản phẩm.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Tiêu Chuẩn An Toàn Xe Buýt

Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô, hệ thống giao thông cũng phát triển, nhưng chưa đồng bộ. Điều này dẫn đến nguy cơ tai nạn và hư hỏng xe, đặc biệt là mất an toàn cho hành khách. Phương pháp đánh giá độ an toàn khung vỏ xe khách thông qua xác định ứng suất, biến dạng và các chỉ tiêu an toàn cho hành khách là rất quan trọng. Việc áp dụng các tiêu chuẩn an toàn tiên tiến giúp tạo ra khung vỏ có độ an toàn cao, trọng lượng nhỏ, góp phần nâng cao chất lượng và giảm giá thành sản phẩm.

II. Phân Tích Các Nghiên Cứu Về Va Chạm Xe Buýt Trên Thế Giới

Trên thế giới, ngành công nghiệp ô tô phát triển mạnh mẽ ở các khu vực như Mỹ, EU, Nhật Bản, Hàn Quốc và Trung Quốc. Các tập đoàn ô tô lớn chiếm thị phần cao nhờ kinh nghiệm và công nghệ tiên tiến. Để đáp ứng các tiêu chuẩn về môi trường và an toàn, các nhà sản xuất không ngừng nâng cao công nghệ sản xuất và quản lý. Các hãng xe lớn xây dựng hệ thống sản xuất linh kiện và phụ tùng vệ tinh để mở rộng thị trường và kiểm soát chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên, việc đầu tư vào thị trường Việt Nam còn hạn chế do quy mô thị trường nhỏ và chi phí sản xuất cao.

2.1. Xu Hướng Phát Triển Khung Vỏ Xe Buýt An Toàn

Các nhà sản xuất tập trung đầu tư vào mẫu mã, quảng bá thương hiệu và đảm bảo thiết kế kiểu dáng. Họ trực tiếp sản xuất khung, vỏ, sát xi, lắp ráp và kiểm nghiệm chất lượng tổng thể. Để mở rộng thị trường, các hãng ô tô lớn xây dựng hệ thống sản xuất linh kiện và phụ tùng vệ tinh. Hầu hết các tập đoàn ô tô lớn đều xây dựng hệ thống tham gia vào sản xuất, quản lý các mẫu mã, cụm tổng thành, chi tiết cấu thành lên sản phẩm một cách chặt chẽ, đầy đủ và liên tục.

2.2. So Sánh Kết Cấu Khung Vỏ Xe Buýt Hiện Nay

Một số loại kết cấu khung vỏ ô tô khách đang được áp dụng trong sản xuất bao gồm: khung xương bằng thép hộp liên kết bằng hàn, bọc vỏ tôn; khung xương bằng thép dập định hình bọc vỏ tôn; và khung xương bằng nhôm liên kết bằng đầu nối và bu lông, bọc tấm hợp kim nhôm. Kết cấu khung xương bằng thép hộp có giá thành hạ, độ cứng vững và tính công nghệ cao nên được áp dụng rộng rãi nhất. Kết cấu khung vỏ bằng nhôm có trọng lượng nhỏ nhưng công nghệ chế tạo phức tạp, thường áp dụng cho xe khách cỡ nhỏ và trung.

III. Phương Pháp Mô Phỏng Ảnh Hưởng Biến Dạng Khung Vỏ Samco BE4

Luận văn sử dụng phương pháp mô phỏng để nghiên cứu ảnh hưởng của biến dạng khung vỏ đến hành khách trên xe buýt Samco BE4. Mô hình khung vỏ xe được xây dựng bằng phần mềm SolidWorks và phân tích bằng phần mềm Ansys. Quá trình mô phỏng bao gồm các bước: xây dựng mô hình hình học, tạo lưới phần tử hữu hạn, gán vật liệu và điều kiện biên, giải bài toán và phân tích kết quả. Các kết quả mô phỏng cho thấy sự phân bố ứng suất, biến dạng trên khung vỏ và lực tác dụng lên hành khách khi xảy ra va chạm.

3.1. Xây Dựng Mô Hình Khung Vỏ Xe Buýt Samco BE4

Mô hình khung vỏ ô tô SAMCO-BE4 do Tổng công ty ô tô Sài Gòn sản xuất được xây dựng bằng phần mềm SolidWorks. Khung gầm sử dụng để sản xuất SAMCO-BE4 được phân tích và thiết kế kết cấu bằng phần mềm Solidworks. Các thành phần chính của khung xe bao gồm: mảng xương sàn, mảng xương mặt bên, mảng xương mặt trước và sau, và khung xương sát xi. Việc xây dựng mô hình chính xác là rất quan trọng để đảm bảo tính tin cậy của kết quả mô phỏng.

3.2. Mô Phỏng Va Chạm Bằng Phần Mềm Ansys

Mô phỏng va chạm giữa hai xe được thực hiện bằng phần mềm Ansys. Các giả thiết trong quá trình mô phỏng bao gồm: bỏ qua ảnh hưởng của các chi tiết nhỏ, coi vật liệu là đồng nhất và đẳng hướng. Các kết quả mô phỏng bao gồm: chuyển vị của các nút trên khung vỏ, gia tốc của hành khách tại các vị trí khác nhau. Các kết quả này được sử dụng để đánh giá mức độ an toàn của khung vỏ và hành khách khi xảy ra va chạm.

3.3. Các Giả Thiết Quan Trọng Trong Mô Phỏng

Trong quá trình xây dựng mô hình phần tử hữu hạn, một số giả thiết được đưa ra để đơn giản hóa bài toán. Các giả thiết này bao gồm: bỏ qua ảnh hưởng của các chi tiết nhỏ, coi vật liệu là đồng nhất và đẳng hướng, bỏ qua ảnh hưởng của nhiệt độ. Việc lựa chọn các giả thiết phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả của quá trình mô phỏng.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Biến Dạng Đến An Toàn

Kết quả mô phỏng cho thấy biến dạng khung vỏ ảnh hưởng đáng kể đến an toàn hành khách xe buýt. Khi xe va chạm, khung vỏ bị biến dạng, gây ra lực tác dụng lên hành khách. Mức độ biến dạng và lực tác dụng phụ thuộc vào vận tốc va chạm và vị trí va chạm. Các kết quả này được so sánh với các tiêu chuẩn an toàn để đánh giá mức độ an toàn của xe buýt Samco BE4.

4.1. Phân Tích Chuyển Vị Và Gia Tốc Của Hành Khách

Kết quả mô phỏng cho thấy chuyển vị và gia tốc của hành khách tăng lên khi vận tốc va chạm tăng lên. Chuyển vị lớn nhất thường xảy ra ở các hàng ghế gần vị trí va chạm. Gia tốc lớn nhất có thể gây ra chấn thương cho hành khách. Các kết quả này được sử dụng để đánh giá mức độ nghiêm trọng của va chạm và đề xuất các giải pháp cải thiện an toàn.

4.2. Đánh Giá Mức Độ An Toàn Theo Tiêu Chuẩn QCVN

Các kết quả mô phỏng được so sánh với các tiêu chuẩn an toàn trong QCVN 09 và QCVN 10: 2015/BGTVT để đánh giá mức độ an toàn của xe buýt Samco BE4. Các tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu về độ bền của khung vỏ, khả năng hấp thụ năng lượng va chạm và bảo vệ hành khách. Việc đáp ứng các tiêu chuẩn này là rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho hành khách khi xảy ra va chạm.

V. Giải Pháp Giảm Thiểu Biến Dạng Khung Vỏ Xe Buýt Samco BE4

Để giảm thiểu biến dạng khung vỏ và nâng cao an toàn hành khách xe buýt, cần có các giải pháp thiết kế và vật liệu phù hợp. Các giải pháp này bao gồm: tăng cường độ cứng của khung vỏ, sử dụng vật liệu có khả năng hấp thụ năng lượng va chạm tốt hơn, và thiết kế hệ thống bảo vệ hành khách hiệu quả hơn. Việc áp dụng các giải pháp này giúp giảm thiểu nguy cơ chấn thương cho hành khách khi xảy ra va chạm.

5.1. Tối Ưu Hóa Thiết Kế Khung Vỏ Xe Buýt

Việc tối ưu hóa thiết kế khung vỏ xe buýt là rất quan trọng để giảm thiểu biến dạng và nâng cao độ bền. Các giải pháp thiết kế bao gồm: tăng cường độ cứng của các thanh khung, sử dụng các liên kết chắc chắn hơn, và phân bố vật liệu hợp lý hơn. Việc áp dụng các giải pháp này giúp tăng khả năng chịu lực của khung vỏ và giảm thiểu nguy cơ biến dạng khi xảy ra va chạm.

5.2. Lựa Chọn Vật Liệu Chế Tạo Khung Vỏ Phù Hợp

Việc lựa chọn vật liệu chế tạo khung vỏ phù hợp cũng rất quan trọng để nâng cao an toàn. Các vật liệu có khả năng hấp thụ năng lượng va chạm tốt hơn, như thép cường độ cao hoặc composite, có thể giúp giảm thiểu lực tác dụng lên hành khách khi xảy ra va chạm. Việc sử dụng các vật liệu này giúp tăng khả năng bảo vệ hành khách và giảm thiểu nguy cơ chấn thương.

VI. Kết Luận Hướng Phát Triển An Toàn Xe Buýt Samco BE4

Nghiên cứu đã chỉ ra tầm quan trọng của việc đánh giá ảnh hưởng của biến dạng khung vỏ đến an toàn hành khách trên xe buýt Samco BE4. Các kết quả mô phỏng cung cấp thông tin hữu ích để cải thiện thiết kế và vật liệu khung vỏ, nhằm nâng cao an toàn cho hành khách. Hướng phát triển trong tương lai bao gồm: nghiên cứu các loại va chạm khác nhau, đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố khác như tốc độ và góc va chạm, và phát triển các hệ thống bảo vệ hành khách tiên tiến hơn.

6.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu Chính

Nghiên cứu đã thành công trong việc xây dựng mô hình và mô phỏng quá trình va chạm của xe buýt Samco BE4. Các kết quả mô phỏng cho thấy biến dạng khung vỏ ảnh hưởng đáng kể đến an toàn hành khách. Các giải pháp thiết kế và vật liệu phù hợp có thể giúp giảm thiểu biến dạng và nâng cao an toàn.

6.2. Đề Xuất Các Nghiên Cứu Tiếp Theo Về An Toàn Xe Buýt

Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào: nghiên cứu các loại va chạm khác nhau, đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố khác như tốc độ và góc va chạm, và phát triển các hệ thống bảo vệ hành khách tiên tiến hơn. Ngoài ra, cần có sự hợp tác giữa các nhà nghiên cứu, nhà sản xuất và cơ quan quản lý để đưa ra các tiêu chuẩn an toàn phù hợp và đảm bảo an toàn cho hành khách trên xe buýt.