BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
DƯƠNG CHÍ THIỆN

THIẾT KẾ TỐI ƯU TÍNH AN TOÀN KẾT CẤU
Ô TÔ KHÁCH KHI XẢY RA VA CHẠM LẬT NGHIÊNG
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 60520116

S K C0 0 4 6 3 2

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẠO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
DƯƠNG CHÍ THIỆN

THIẾT KẾ TỐI ƯU TÍNH AN TOÀN KẾT CẤU Ô TÔ
KHÁCH KHI XẢY RA VA CHẠM LẬT NGHIÊNG THEO
TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 60520116


Cao Đẳng:
Hệ đào tạo: Chính Quy
Thời gian đào tạo từ 10/2005 đến 10/ 2007
Nơi học (Trường, thành Phố): Trường Cao Đẳng Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Vĩnh Long
Ngành học: Cơ Khí Động Lực
Đại Học:
Hệ đào tạo: Tại Chức
Thời gian đào tạo từ 10/2008 đến 10/ 2010
Nơi học (Trường, thành Phố): Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM
Ngành học: Cơ Khí Động Lực

i


Tên đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu hệ thống điện thân xe INNOVA
Ngày & nơi bảo vệ đồ án: Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
Người hướng dẫn: Th.S Cao Hùng Phi
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC:
Thời gian

Nơi công tác

Công việc đảm nhiệm

12/2010

Trường Cao Đẳng Nghề Cần Thơ

Giáo Viên

thời gian qua.
Tp.HCM, ngày 16 tháng 09 năm 2015
Học Viên Thực Hiện

Dương Chí Thiện

iv


NHẬN XÉT
(Giảng viên hƣớng dẫn)
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

thân xe khách đã đảm bảo an toàn lật nghiêng theo tiêu chuẩn, đồng thời khối lượng
các thanh kết cấu sau khi thiết kế tối ưu hóa giảm 12,8% và chiều cao trọng tâm
giảm 5,8(mm) so với trước khi tối ưu hóa.

vi


SUMARY

Along with the social economic development, there are more and more
people in traffic, especially public passenger transport, long distance transport.
Consequently, demand for coaches and buses is higher and they become important
transport systems of the country. Although coaches one of the safe vehicles,
accidents still occur; especially rollovercauses many casualties at the one time. In
order to prevent and restrict damage, innovative design to optimize structures for
rollover safety is crucial.
Thesis “Innovative design to optimize coach’s structuresduring collision
and rollover according to European standards" has been made. The studyapplied
technical simulation design to develop a modeland analyze simulationprocessof
rollover coach according to European Standard ECE-R66, based on analytical
rollover models to conduct designing orthogonal experiment, simulate experiments
of rollover. SPSS software is used for regression analysisof target and condition,
genetic algorithms in MATLAB is used to calculate and figure out optimized values
for the model. After simulation for testing safety features during rollover was
conducted, the results showed that coach’s body structure ensure safetyof rollover
as standard and weight of the bars after optimization reduced by 12,8%.

vii



viii


2.3.1.3. Xác định độ lệch trọng tâm theo chiều ngang. .............................................15
2.3.2. Xác định góc giới hạn lật đỗ của xe ................................................................15
2.3.3. Vận tốc góc khi lật ..........................................................................................17
2.4. Phần mềm nghiên cứu. .......................................................................................21
2.4.1. Phần mềm HYPERWORKS ...........................................................................21
2.4.2. Phần mềm HYPERMESH. .............................................................................21
2.4.2.1. Giới thiệu phần mềm ....................................................................................21
2.4.2.2. Cách khởi động và giao diện phần mềm ......................................................21
2.4.3. Phần mềm HYPERVIEW ...............................................................................25
2.4.3.1. Giới thiệu phần mềm ....................................................................................25
2.4.3.2. Cách khởi động và giao diện phần mềm ......................................................25
2.4.4. Phần mềm LS-DYNA .....................................................................................26
2.4.4.1.Giới thiệu phần mềm .....................................................................................26
2.4.4.2.Cách khởi động và giao diện phần mềm .......................................................26
2.4.4.3.Nhập một file vào môi trường LS-DYNA ....................................................27
2.4.5. Phần mềm SPSS ..............................................................................................28
2.4.5.1. Giới thiệu phần mềm ....................................................................................28
2.4.5.2.Cách khởi động và giao diện phần mềm .......................................................30
2.4.6. Phần mềm MATLAB ......................................................................................31
2.4.6.1. Giới thiệu phần mềm ....................................................................................31
2.4.6.2. Cách khởi động và giao diện phần mềm ......................................................31
2.5. Kết luận. .............................................................................................................33
Chƣơng 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG LẬT
NGHIÊNG THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU .................................................... 34
3.1. Giới thiệu............................................................................................................34
3.2. Sơ đồ xây dựng mô hình nghiên cứu theo tiêu chuẩn ECE-R66 .......................34
3.2.1. Mô hình Cad 2D .............................................................................................34

XƢƠNG Ô TÔ KHÁCH THEO TIÊU CHUẨN ECE-R66 ............................... 80
4.1. Giới thiệu............................................................................................................80
4.2.Phương án thiết kế...............................................................................................80
4.2.1. Cải tiến kết cấu khung xương ô tô khách thỏa mãn điều kiện va chạm lật
nghiêng ......................................................................................................................80
4.2.2.Tối ưu hóa kết cấu khung xương xe khách ......................................................82
4.2.2.1. Chọn biến lượng tối ưu hóa cho mô hình khung xương ..............................82

x


4.2.2.2. Thiết kế và thu thập mẫu thí nghiệm............................................................83
4.2.2.3. Phân tích tối ưu hồi quy ...............................................................................86
4.3. Kết luận: .............................................................................................................94
Chƣơng 5: KẾT LUẬN .......................................................................................... 95
5.1.Kết luận ...............................................................................................................95
5.2. Hướng phát triển của đề tài ................................................................................95
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 96

xi


DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1. 1. Không gian an toàn theo mặt cắt ngang ..................................................... 2
Hình 1. 2. Không gian an toàn theo mặt cắt dọc ......................................................... 3
Hình 1. 3. Khoảng cách giữa mặt phẳng lật và mặt phẳng va chạm ........................... 3
Hình 1. 4. Kết quả mô phỏng biến dạng kết cấu khung xương ô tô khách ................. 5
Hình 1. 5. Kết quả mô phỏng và thí nghiệm an toàn lật nghiêng cho đoạn xe ........... 6
Hình 2. 1. Mối quan hệ giữa ứng suất và biến dạng ................................................. 10

Hình 3. 6. Hông bên trái ............................................................................................ 39
Hình 3. 7. Hông bên phải .......................................................................................... 40
Hình 3. 8. Khung xương trần xe................................................................................ 41
Hình 3. 9. Khung xương sườn giữa ........................................................................... 42
Hình 3. 10. Mô hình 3D sau khi được thiết kế hoàn chỉnh ....................................... 43
Hình 3. 11. Chọn các đối tượng cần xuất mặt giữa ................................................... 44
Hình 3. 12. Trước và sau khi xuất mặt giữa .............................................................. 45
Hình 3. 13 Trước và sau khi xóa lỗi mô hình ........................................................... 45
Hình 3. 14. Hộp thoại chọn khoảng dung sai mặt bo tròn cần tìm ........................... 46
Hình 3. 15. Trước và sau khi xóa mặt bo tròn .......................................................... 46
Hình 3. 16. Hộp thoại chọn đối tượng kẽ đường vuông góc ..................................... 47
Hình 3. 17. Trước và sau khi kẽ đường vuông góc ................................................... 47
Hình 3. 18. Hộp thoại chọn kích thước và hình dạng lưới ........................................ 47
Hình 3. 19. Trước và sau khi chia lưới đối tượng ..................................................... 48
Hình 3. 20. Điều chỉnh số nút lưới ............................................................................ 48
Hình 3. 21. Hộp thoại chọn khoảng dung sai cần tìm ............................................... 49
Hình 3. 22. Trước và sau khi xóa khoảng dung sai................................................... 49
Hình 3. 23. Hộp thoại chọn số phần tử lưới cần gộp ................................................ 49
Hình 3. 24. Trước và sau khi gộp lưới ...................................................................... 50
Hình 3. 25. Hộp thoại điều khiển chia nhỏ lưới ........................................................ 50
Hình 3. 26. Trước và sau khi chia nhỏ lưới .............................................................. 50
Hình 3. 27. Lỗi của lưới đã được tìm thấy ................................................................ 51

xiii


Hình 3. 28. Hộp thoại điều chỉnh tiêu chuẩn lưới ..................................................... 52
Hình 3. 29. Hộp thoại điều khiển check elems 2 – d ............................................... 53
Hình 3. 30. Hộp thoại hiển thị số lỗi và phần trăm lỗi của lưới ................................ 55
Hình 3. 31. Trước và sau khi chỉnh sửa lỗi của lưới ................................................. 55

Hình 3. 58. Tạo tiếp xúc của xe với mặt phẳng va chạm .......................................... 66
Hình 3. 59. Đường cong ứng suất kéo nén thực nghiệm .......................................... 68
Hình 3. 60. Hộp thoại tạo vật liệu cho mô hình ........................................................ 68
Hình 3. 61. Hộp thoại tạo thuộc tính vật liệu ............................................................ 69
Hình 3. 62. Hộp thoại gán thuộc tính vật liệu ........................................................... 69
Hình 3. 63. Hộp thoại nhập đồ thị ứng suất tương ứng............................................. 69
Hình 3. 64. Đặt khối lượng lên mô hình ................................................................... 72
Hình 3. 65. Kiểm tra khối lượng các chi tiết mô hình ............................................. 73
Hình 3. 66. Hộp thoại nhập giá trị vận tốc góc và tọa độ trục lật ............................. 74
Hình 3. 67. Tọa độ trọng tâm của mô hình ............................................................... 74
Hình 3. 68. Tạo liên kết trọng tâm với mô hình ........................................................ 75
Hình 3. 69. Kiểm tra lỗi cho toàn bộ mô hình .......................................................... 76
Hình 3. 70. Kiểm tra thời gian mô phỏng còn lại ..................................................... 77
Hình 3. 71. Lúc bắt đầu va chạm và sau khi va chạm............................................... 78
Hình 3. 72. Biến dạng khung xương xâm phạm không gian an toàn ........................ 78
Hình 3. 73. Những khu vực tập trung ứng suất lớn .................................................. 79
Hình 4. 1 Cải tiến kết cấu khung xương ................................................................... 81
Hình 4. 2 Kết cấu khung xương sau khi cải tiến ....................................................... 81
Hình 4. 3 Chọn biến lượng tối ưu hóa cho mô hình khung xương ........................... 82
Hình 4. 4 Chọn biến điều kiện tối ưu cho mô hình khung xương ............................. 83
Hình 4. 5 Hộp thoại nhập các biến thiết kế ............................................................... 88
Hình 4. 6 Kết quả sau khi tối ưu hóa nhìn từ phía trước ........................................... 93
Hình 4. 7 Kết quả sau khi tối ưu hóa nhìn từ bên hông ............................................ 93

xv


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1. Các loại thép khung xương đầu xe ...........................................................37

Bảng 4. 11. Bảng đánh giá độ tin cậy của phương trình hồi quy .............................. 90
Bảng 4. 12. Bảng tham số hồi quy và phân tích phương sai của khoảng cách D2 .... 90
Bảng 4 13. Bảng tham số hồi quy ............................................................................. 91
Bảng 4. 14. Giá tri độ dày khung xương, trọng lượng, khoảng cách sau tối ưu hóa 92
Bảng 4. 15.Giá trị trước tối ưu và sau khi tối ưu ...................................................... 92

xvii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ECE R66: Economic Commission of Erope, Regulation 66
CAE: Computer Aided Engneering
FMVSS 216: Federal Motor Vehicle Safety Standards 216
SPSS: Statistical Package for the Social Sciences
MATLAB: MATrix LABorator

xviii


Chương 1: Tổng quan

Chƣơng 1

TỔNG QUAN
1.1. Đặt vấn đề
Trong thời buổi công nghiệp hóa hiện đại hóa hiện nay, ô tô là một phương
tiện được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành, nhiều lĩnh vực, đóng vai trò quan
trọng đối với sự phát triển kinh tế - xã hội.
Ngoài tính yêu cầu kỹ thuật, thẩm mỹ, tiện nghi,…ô tô còn đòi hỏi tính an


K

L

0

0

2

1

5

4